一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于陶瓷减水剂制备技术领域，公开了一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用。该方法通过大分子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、中和剂、链转移剂在引发剂引发下反应，链终止剂终止反应，得到梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂。所得梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂，分子链上一方面有大量的羧酸根离子和磺酸根离子，增加了zeta电位和粘土粒子间的排斥作用，另一方面含有聚氧乙烯醚长侧链，形成了梳形结构，增大了粘土粒子间的相互阻碍作用，因此具有更好的减水效果；且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，在陶瓷制备过程中可减少助磨剂和增强剂的使用。本发明专利技术制备方法合成工艺简单，易于实现工业化生产。

Comb shaped polycarboxylic acid type high-efficiency ceramic water reducing agent, preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of preparation of a ceramic water reducing agent, and discloses a comb shaped polycarboxylic acid type high-efficiency ceramic water reducing agent, a preparation method and an application thereof. The method comprises the following steps: to obtain a comb shaped polycarboxylic acid type high-efficiency ceramic water reducing agent through the reaction of an initiator, an acrylic acid, a neutralizing agent and a chain transfer agent in an initiator under the reaction of an initiator, a chain terminator, and a termination reaction. The comb shaped polycarboxylic type high performance ceramic water reducing agent, a carboxylic acid ion and sulfonate ion molecular chain on the one hand, increase the rejection of zeta potential and clay particles, on the other hand containing polyoxyethylene ether long side chain, forming a comb shaped structure, increases the effect of clay particles block each other therefore, with water reducing effect better; and the ceramic soil material has certain grinding effect; has obvious reinforcing effect on the ceramic blank, the ceramic preparation process can reduce grinding agent and reinforcing agent use. The preparation method of the invention has simple synthesis process and is easy to realize industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于陶瓷减水剂制备
，特别涉及一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂及其制备方法与应用。
技术介绍
陶瓷添加剂是在陶瓷工业生产中为满足工艺要求和性能需要所添加的助剂的通称。陶瓷添加剂在生产中的用量不大（通常在0.5～2%），但作用却很大。陶瓷添加剂的应用以及各种新型添加剂的研究开发已成为陶瓷工业发展的一个重要部分。按照陶瓷添加剂的功能可将陶瓷添加剂分为减水剂、增塑剂、黏合剂、润湿剂、除泡剂、防腐剂、抗沉淀剂、矿化剂和其他添加剂。陶瓷减水剂作为一种应用比较广泛的陶瓷添加剂，主要功能是提高系统的电动电位从而改善浆料的流动性，使其在水分含量减少的情况下，又可以保持适当的流动性与适当的粘度；同时降低了生坯的含水量，降低陶瓷干燥与烧结的能耗，降低了生产成本。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。根据陶瓷减水剂的组成的不同，可将现行生产中常用陶瓷减水剂分为无机盐减水剂、有机小分子减水剂和高分子减水剂。无机减水剂，一般是含有钠离子的无机盐，如硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠等。无机减水剂在水中可以电离，起调节电荷的作用。无机陶瓷减水剂存在掺加量大、分散效率低和制得的泥浆稳定性差等缺点。目前，国外陶瓷生产发达企业已基本不使用单一组分的无机盐减水剂。有机小分子减水剂，主要是低分子有机电解质类减水剂和表面活性剂减水剂，如腐植酸钠、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸钠（EDTA）。此类减水剂的分散效果比无机减水剂好，但是价格相对较高、稳定性不是太好，并且会对环境造成污染。高分子减水剂主要为水溶性高分子，包括高分子聚电解质和非离子型高分子。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更好、分散体系更稳定、分散体系适应性更加广泛。因此，高分子陶瓷减水剂将成为陶瓷减水剂的发展趋势，其合成及应用也将逐渐成为本领域研究的热点。例如Davies等以分子量为3500的聚丙烯酸铵作为氧化铝的减水剂，适当添加量的情况下可以使83wt%的氧化铝料浆的粘度降至400mPa·s-1左右，降粘效果受浓度影响较大。Bouhamed等用RAFT聚合合成AMPS-MPEG共聚物减水剂，并将其与无规的减水剂进行了对比，结果发现嵌段共聚物的吸附还与嵌段的长度有关，同时加入嵌段共聚物的料浆的Zeta电位值越负，更容易达到平衡稳定的状态；嵌段共聚物体系的分散效率更高，同时受介质离子强度的影响也越大。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
为了克服上述现有技术陶瓷料浆中含水量较高的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法。该方法合成工艺简单、性能稳定、环境友好、节约能源，达到陶瓷行业节能减排降耗的目的。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂。本专利技术再一目的在于提供上述梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂在陶瓷工业中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，通过大分子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、中和剂、链转移剂在引发剂引发下反应，链终止剂终止反应，得到梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂。所述的大分子单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚和烯丙醇聚氧乙烯醚中的至少一种。所用丙烯酸和大分子单体的质量比为1.6:1～4:1。所用丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠的质量比为3:1～6:1。优选地，所述的中和剂为氢氧化钠溶液。优选地，所用中和剂的量为调节大分子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸和链转移剂的混合溶液的pH值为7～8。更优选地，所用中和剂中氢氧化钠和丙烯酸的质量比为0.555:1。所述的链转移剂为常用的无机盐类链转移剂，优选为次亚磷酸钠和次亚磷酸钾中的至少一种。所用链转移剂的质量优选为大分子单体、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸总质量的4.5～6.5%。所述的引发剂为过硫酸盐溶液。优选地，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种，优选过硫酸铵。更优选地，所述引发剂为质量分数为1～3%的过硫酸盐水溶液。所用引发剂中过硫酸盐的质量为大分子单体、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸总质量的0.45～0.65%。优选地，所述链终止剂为次亚磷酸钠和次亚磷酸钾中的至少一种。所用链终止剂的质量优选为大分子单体和丙烯酸总质量的2～3%。优选地，上述制备方法中，先把大分子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、中和剂和链转移剂搅拌混合，并加热到70～90℃，再逐滴加入引发剂反应。更优选地，所述的逐滴加入的速度为5～10s/滴。优选地，所述在引发剂引发下反应的条件为在70～90℃下加热反应2.5～4小时。优选地，所述终止反应后使反应体系降温至室温。上述制备方法，具体包含以下步骤：把大分子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、中和剂和链转移剂搅拌混合，并加热到70～90℃，再逐滴加入引发剂；恒温反应2.5～4小时，加入链终止剂，冷却至室温，得到梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂。上述方法制备得到的梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂相对于无机盐类陶瓷减水剂和其他聚羧酸系减水剂具有更高的减水和分散效果，应用于陶瓷制备中可减少助磨剂和增强剂的使用，因此，可广泛应用于陶瓷工业中。本专利技术的机理为：在水-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。所谓双电层结构是由吸附层与扩散层构成，即内层紧靠粒子表面整齐排列着一层反离子，称为吸附层；外层为扩散层，即反离子既受静电引力作用向界面靠近，又受无规则热运动的影响而向介质扩散。吸附层与扩散层相接触的面称为滑移面，而滑动面处电位与溶液内部电位之差称为zeta电位。这两层电荷厚度增加，粒子间排斥力增大，粒子容易相对滑动，不易因碰撞而黏结聚沉，这样就能提高泥浆的稳定性和流动性。另一方面空间位阻斥力是由包覆在陶瓷颗粒表面的表面活性剂之间产生的，当陶瓷颗粒相互接近时，吸附在其表面上的高分子减水剂之间会产生空间阻碍作用，使颗粒间相互聚集变得困难，使分散体系趋于稳定。本专利技术梳形聚羧酸型高效陶瓷减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，其特征在于通过大分子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、中和剂、链转移剂在引发剂引发下反应，链终止剂终止反应，得到梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂；所述的大分子单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚和烯丙醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，其特征在于通过大分
子单体、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、中和剂、链转移剂在引发剂引发下反应，
链终止剂终止反应，得到梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂；
所述的大分子单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚和烯丙醇聚氧乙烯醚中的至少
一种。
2.根据权利要求1所述的梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，其
特征在于：所用丙烯酸和大分子单体的质量比为1.6:1～4:1；所用丙烯酸和甲基
丙烯磺酸钠的质量比为3:1～6:1。
3.根据权利要求1所述的梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，其
特征在于：所述的中和剂为氢氧化钠溶液；所述的链转移剂为次亚磷酸钠和次
亚磷酸钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的梳形聚羧酸型高效陶瓷减水剂的制备方法，其
特征在于：所用中和剂中氢氧化钠和丙烯酸的质量比为0.555:1；所用链转移
剂的质量为大分子单体、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸总质量的4.5～6.5%。
5....

【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，黄月文，康树涛，
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：广东;44