一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用。本发明专利技术提供的制备方法，包括如下步骤：将大分子单体，丙烯酸，中和剂，链转移剂，搅拌下混合，加热到70～110℃，得到混合液Ⅰ；将引发剂溶液逐滴滴加到混合液Ⅰ中，加热，得到混合液Ⅱ；在混合液Ⅱ中加入链终止剂，停止加热，搅拌下冷却至室温，即得到聚羧酸型高效陶瓷减水剂。该减水剂相对于无机盐类陶瓷减水剂和其它聚羧酸系减水剂，在添加量和其他条件相同时，陶瓷料浆流动性更好。该减水剂对陶瓷土料具有一定的助磨作用；对陶瓷素坯具有明显的增强效果；该减水剂的加入，可以减少助磨剂和增强剂的使用。本发明专利技术合成原料易得，反应条件温和，合成工艺简单，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用。本专利技术提供的制备方法，包括如下步骤：将大分子单体，丙烯酸，中和剂，链转移剂，搅拌下混合，加热到70～110℃，得到混合液Ⅰ；将引发剂溶液逐滴滴加到混合液Ⅰ中，加热，得到混合液Ⅱ；在混合液Ⅱ中加入链终止剂，停止加热，搅拌下冷却至室温，即得到聚羧酸型高效陶瓷减水剂。该减水剂相对于无机盐类陶瓷减水剂和其它聚羧酸系减水剂，在添加量和其他条件相同时，陶瓷料浆流动性更好。该减水剂对陶瓷土料具有一定的助磨作用；对陶瓷素坯具有明显的增强效果；该减水剂的加入，可以减少助磨剂和增强剂的使用。本专利技术合成原料易得，反应条件温和，合成工艺简单，易于工业化生产。【专利说明】一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用
本专利技术属于陶瓷减水剂制备
，具体涉及一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用。
技术介绍
陶瓷减水剂，是目前应用非常广泛的一种陶瓷添加剂。陶瓷减水剂的作用是改善陶瓷料浆和釉料的流动性，使料浆和釉料在含水率较低的情况下，达到较高的分散效果和要求的流动性；同时，还能减少陶瓷料浆和釉层的干燥和烧结时间，降低生产成本。因此，使用优良的陶瓷减水剂，能促进陶瓷生产向高效益、高质量、低能耗的方向发展。目前陶瓷生产中常用的减水剂可以分为以下四类:无机陶瓷减水剂、有机小分子陶瓷减水剂、复合陶瓷减水剂和高分子陶瓷减水剂。国内应用比较广泛的陶瓷减水剂主要是传统无机盐类减水剂，如水玻璃、三聚磷酸钠和碳酸钠，但由于受到分子结构、相对分子质量等因素的影响，无机陶瓷减水剂存在掺加量大、分散效率低和制得的料浆稳定性差等缺点。而高分子陶瓷减水剂由于疏水基、亲水基的位置、大小及数量可调，分子结构可呈梳状、多支链化等，因此高分子陶瓷减水剂对分散微粒表面覆盖及包封效果要比无机陶瓷减水剂强得多、分散体系更稳定、分散体系适应性更加广泛，且高分子陶瓷减水剂在干燥和烧结过程中易分解挥发，不会引入杂质而降低陶瓷质量。因此高分子陶瓷减水剂已经成为很有前途的一类高效减水剂。 现在国内研究较多的减水剂主要是聚羧酸系高分子减水剂，但由于工业生产成本较高，聚羧酸系高分子陶瓷减水剂主要处于研究阶段。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法。本专利技术为克服陶瓷料浆中含水量较高的问题，达到陶瓷行业节能减排降耗的目的。提供了一种合成工艺简单、性能稳定、环境友好、节约能源的聚羧酸系高效陶瓷减水剂的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供通过上述制备方法制备的聚羧酸型高效陶瓷减水剂。本专利技术的另一目的在于提供所述的聚羧酸型高效陶瓷减水剂在制备陶瓷上的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，包括如下步骤:(I)将大分子单体，丙烯酸，中和剂，链转移剂，搅拌下混合，加热到70~110°C，得到混合液I;(2)将引发剂溶液逐滴滴加到混合液I中，加热，得到混合液II ；(3)在混合液II中加入链终止剂，停止加热，搅拌下冷却至室温，即得到聚羧酸型高效陶瓷减水剂。步骤(1)中所述的大分子单体优选为异戊烯醇聚氧乙烯醚或烯丙醇聚氧乙烯醚等;步骤(1)中所述的丙烯酸与大分子单体的质量比优选为(0.5~3.5):1 ;更优选为(0.5 ~2.4):1 ;步骤(1)中所述的中和剂优选为质量百分比是21~35%的氢氧化钠水溶液；步骤(1)中所述的中和剂的用量优选为调混合液I的pH值至7~8 ;步骤(1)中所述的链转移剂为无机盐类；优选为亚硫酸钠、次亚磷酸钠、亚硫酸钾和次亚磷酸钾中的至少一种；更优选为次亚磷酸钠或次亚磷酸钾中的至少一种；步骤(1)中所述的链转移剂的质量优选为大分子单体和丙烯酸总质量的2.0%~7.5% ;更优选为大分子单体和丙烯酸总质量的3.1~7.5% ；步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸盐，优选为过硫酸铵；步骤(2)中所述的引发剂溶液优选为质量百分比是1.3~3.0%的过硫酸盐水溶液； 步骤(2)中所述的引发剂的质量优选为大分子单体和丙烯酸总质量的0.3%~0.9% ;更优选为大分子单体和丙烯酸总质量的0.35%~0.76% ；步骤(2)中所述的逐滴滴加的速度优选为5~IOs/滴；步骤(2)中所述的加热的条件优选为在70~110°C下加热2~5小时；步骤(3)中所述的链终止剂优选为次亚磷酸钠和次亚磷酸钾中的至少一种；步骤(3)中所述的链终止剂的质量优选为大分子单体和丙烯酸总质量的1.0%~5.0% ;更优选为大分子单体和丙烯酸总质量的1.6%~3.8% ；步骤(3)所述的室温优选为20~30°C ；一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂，通过上述制备方法制备得到。所述的聚羧酸型高效陶瓷减水剂在制备陶瓷上的应用。本专利技术的机理是:水加入到粘土中，会被粘土颗粒吸附。水与粘土颗粒的结合形式主要有两种:一种是牢固结合水，即粘土颗粒表面有规则排列的水层；一种为疏松结合水，即不规则排列水层。此外，由于水化作用，水化阳离子会吸附水分子，这种是在粘土中更主要的水存在形式。同时由于布朗运动，陶瓷浆料体系中的粒子总是在不停的运动，粒子之间不断地相互碰撞。由于粒子间存在着范德华引力与静电引力，使得粒子会相互聚集形成团聚体。这些团聚体中包覆了大量的自由水，从而使得陶瓷料浆体系粘度升高，导致陶瓷生产加工困难。在水一固分散系统中，由于粘土颗粒离子表面电荷的存在，在静电引力的作用下，必然要吸引等电量的相反电荷离子(或反离子)环绕在固体周围，而溶液中的反离子因热运动呈扩散状态分布在溶液中，不能整齐地排列在一个平面上，从而形成所谓的双电层结构(紧靠颗粒的吸附层和吸附层外的扩散层)和Zeta电位。为了降低料浆粘度，减少团聚体的存在，必须给粒子提供一种可以抵抗粒子间相互吸引的排斥作用。本专利技术在合成聚羧酸型高效陶瓷减水剂时引入丙烯酸盐单体，使丙烯酸盐离子或者钠离子被陶瓷浆料吸附，浆料表面带上会相同电荷的，产生排斥作用。另一方面，大分子单体的引入，在空间上就可以有效阻止颗粒间的团聚。水化阳离子吸附的水分子释放出来，增加料浆中自由水的含量，使料浆在低含水率的情况还具有良好的流动性。因此使用本专利技术减水效果更高效。本专利技术聚合物上由于引入了羧酸根与大分子单体，能与粘土粒子表面形成氢键，且大分子单体与粘土表面的范德华力更强，本专利技术对陶瓷素坯具有较高的增强性。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果:(I)本专利技术选用单体廉价、易得，制备了一种聚羧酸型高效陶瓷减水剂。本专利技术相对于无机盐类陶瓷减水剂和其它聚羧酸系减水剂，在添加量和其他条件相同时，陶瓷料浆流动性更好。(2)本专利技术引入大分子单体，使减水剂的减水效果大大提高，实验证明当加入该减水剂为陶瓷坯料的0.3wt%，料浆含水率为30wt%时，利用佛山地区标准配方土测试，料浆在涂-4杯中的流动时间为32~45s，优于相同条件下加入相同质量的三聚磷酸钠的料浆流动性(其流动时间为48~60s)。(3)本专利技术制备的聚羧酸型高效陶瓷减水剂对陶瓷土料具有一定的助磨作用；对陶瓷素坯具有明显的增强效果。本专利技术制备的聚羧酸型高效陶瓷减水剂的加入，可以减少助磨剂和增强剂的使用。(4)本专利技术合成原料易得，反应条件温和，合成工艺简单，易于工业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，谢义鹏，刘化珍，严杰，李雅杰，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，
类型：发明
国别省市：