一種高分子陶瓷減水劑及其製備方法
2023-10-04 07:46:14
一種高分子陶瓷減水劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高分子陶瓷減水劑及其製備方法，減水劑包括單體、蒸餾水、無機鏈轉移劑和引發劑；單體包括丙烯酸和?2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸；單體佔單體和蒸餾水總質量30%~42%；丙烯酸佔單體總質量65%~85%；2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸佔單體總質量14%~40%；無機鏈轉移劑佔單體總質量的4.6%~13.5%；引發劑佔單體總質量2.2%~9.5%。本發明在生產過程中對設備要求簡單，無需後處理，能耗小，環境友好；陶瓷加工過程中摻入少量本減水劑，即能明顯降低料漿黏度，增加料漿流動性，增強料漿坯體彎曲強度，亦能明顯減少在加工過程中水分加入量，降低產品在烘乾過程中能耗。
【專利說明】—種高分子陶瓷減水劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷生產助劑領域，尤其涉及的是一種高分子陶瓷減水劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]陶瓷材料應用廣泛，利用陶瓷材料可以製造出質量輕、強度高、耐熱和耐化學腐蝕的產品。陶瓷生產主要包括造泥、磨漿、制釉等工藝，在這些工藝過程中需要加入大量的水來降低釉料的黏度，增加釉料的流動性，避免出現縮釉的現象。但是，大量水分的加入必然會增加後續乾燥過程中的能耗。而陶瓷助劑的加入可以降低料漿的黏度，增加料漿的流動性，減少加工過程中水分的加入從而降低能耗。
[0003]目前，市場上所用的減水劑主要以無機類的減水劑為主，主要是一些無機的電解質，在水中可以電離，起到調節電荷的作用，但是由於受到分子量和分子結構的影響，減水效果有限，而且添加量大。而有機類的減水劑單獨使用，減水效果不是很理想，需要與無機類的減水劑復配才能夠取得好的減水效果。例如，楊建紅研究發現在陶土中當聚丙烯酸鈉的添加計量為0.69Π).8%時才能夠取得較好的解凝效果；劉來寶等通過研究發現當按照
0.2ml聚丙烯酸:0.55g水玻璃:0.09g三聚磷酸鈉時，陶土料漿的可以得到好的分散效果；李清濤通過研究發現聚丙烯酸鈉和聚羧酸鹽與無機鹽(三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉)復配時，在添加量為0.39Π).4%所取得的分散效果最好，但是添加量大，生產成本相對較高，所適用的範圍十分有限。
[0004]因此，現有技術還有待於改進和發展。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種高分子陶瓷減水劑及其製備方法，旨在解決現有的無機類減水劑減水效果有限且添加量大；有機類減水劑單獨使用減水效果不理想，需與無機類減水劑配合使用的問題。
[0006]本發明的技術方案如下:一種高分子陶瓷減水劑，其中，包括的組分為:單體、蒸餾水、無機鏈轉移劑和引發劑；所述單體包括丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸；所述單體的總質量佔單體和蒸餾水總質量的30%~42% ;所述丙烯酸佔單體總質量的65%~85% ;所述2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸佔單體總質量的14%~40% ;所述無機鏈轉移劑佔單體總質量的4.6%~13.5% ;所述引發劑質量佔單體總質量的2.2%~9.5%。
[0007]所述的高分子陶瓷減水劑，其中，所述的引發劑為無機類的過氧化物。
[0008]所述的高分子陶瓷減水劑，其中，所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
[0009]所述的高分 子陶瓷減水劑，其中，所述的無機鏈轉移劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀或次亞磷酸鈉。
[0010]一種如上述任意一項所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，其中，具體包括以下步驟:步驟AOO:將丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸按配方量溶於蒸餾水中形成混合溶液，調節混合溶液的PH值為7~8 ；
步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑，升溫到75° C、0° C ；
步驟COO:再緩慢滴加引發劑，反應3~4小時，溫度保持在75° C、0° C；
步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
[0011 ] 所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，其中，所述步驟AOO中，調節混合溶液的pH值為71通過往混合溶液中添加氫氧化鈉溶液實現。
[0012]所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，其中，所述的氫氧化鈉溶液的質量分數為60%。
[0013]本發明的有益效果:本發明通過提供一種高分子陶瓷減水劑及其製備方法，本高分子陶瓷減水劑在生產過程中對設備要求簡單，無需後處理，能耗小，對環境無汙染；在陶瓷生產過程中，把少量的本減水劑摻入，即能明顯降低料漿的黏度，增加料漿體系流動性，增強料漿坯體彎曲強度。當本減水劑的添加量為0.2%~Ο.3%時，陶土料漿黏度為800mPa.s~845 mPa.s ;流動時間降低為48 s~60s ;而陶土坯體的彎曲強度增加了
0.3IMPa^0.63MPa。本減水劑的加入可以明顯減少在加工過程中水分加入量，降低產品在烘乾過程中的能耗，具有非常可觀的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明中高分子陶瓷減水劑的製備方法的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。
[0016]高分子的減水劑是由親水基團和疏水基團組成，分子量的大小和分子結構都可以調節，因為其結構的特性，能夠吸附在顆粒的表面，增加顆粒表面的電荷密度，增加顆粒間的斥力，能夠顯著地降低料漿的黏度，提高體系的流動性。例如，已經合成得到的聚丙烯酸鈉，在低摻量下能夠明顯提高Zeta電位，降低體系的黏度，增加體系的流動性，提高陶土坯體的彎曲強度。
[0017]所述高分子陶瓷減水劑包括的組分為:單體、蒸餾水、無機鏈轉移劑和引發劑；所述單體包括丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸；所述單體的總質量佔單體和蒸餾水總質量的30%~42% ;所述丙烯酸佔單體總質量的65%~85% ;所述2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸佔單體總質量的14%~40% ;所述無機鏈轉移劑質量佔單體總質量的4.6%~13.5% ;所述引發劑質量佔單體總質量的2.2%~9.5%。
[0018]所述鏈轉移劑用於控制聚合物的鏈長度(亦即控制聚合物的聚合度，或聚合物的黏度)，能有效地使鏈增長自由基發生自由基轉移，縮短鏈的長度；通常鏈轉移劑添加量越多，聚合物的鏈越短，黏度也越小。所述採用的無機鏈轉移劑為亞硫酸氫鈉或亞硫酸氫鉀或次亞磷酸鈉。因考慮到試劑的化學穩定性和操作安全性，本實施例中，所述無機鏈轉移劑優選為亞硫酸氫鈉。
[0019]所述的引發劑用於引發單體進行聚合反應。所述的引發劑為無機類的過氧化物，具體為過硫酸銨或過硫酸鉀。因過硫酸銨的價格便宜，所得的乳液耐水性較好，因此常用作醋酸乙烯、丙烯酸酯等烯類單體乳液聚合的引發劑，本實施例中，所述引發劑優選為過硫酸銨。
[0020]本高分子陶瓷減水劑可以陶瓷的工業生產中，把少量的本高分子陶瓷減水劑摻入，即能明顯降低料漿的黏度，增加料漿體系的流動性，減少在加工過程中水分的加入量，降低產品在烘乾過程中的能耗；而且在減水劑添加量的範圍內，不會出現陶土料漿的沉降現象，能夠明顯增強料漿坯體的彎曲強度。
[0021]如圖1所示，是本發明中高分子陶瓷減水劑的製備方法的步驟流程圖。一種如上述所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，具體包括以下步驟:
步驟AOO:將丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸按配方量溶於蒸餾水中形成混合溶液，調節混合溶液的PH值為7~8 ；
步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑，升溫到75° C、0° C ；
步驟COO:再緩慢滴加引發劑，反應3~4小時，溫度保持在75° C、0° C；
步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
[0022]本實施例中，所述步驟AOO中，調節混合溶液的pH值為通過往混合溶液中添加氫氧化鈉溶液實現，氫氧化鈉溶液的質量分數為60%。
[0023]根據上述 的高分子陶瓷減水劑的配方及其製備方法，先提供以下具體實施例加以說明:
實施例1
步驟AOO:將100g的丙烯酸、40g的2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸和130g的蒸餾水加入到帶有攪拌器的三口燒瓶，攪拌形成混合溶液，滴加質量分數為60%的氫氧化鈉溶液調節混合溶液的PH值為8 ;步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑亞硫酸氫鈉7g，升溫到80° C ;步驟COO:再緩慢滴加引發劑過硫酸銨4.2g，反應4小時，溫度保持在80° C ;步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
[0024]將上述製得的高分子陶瓷減水劑進行性能測試:測試結果表明，當添加佔陶土質量分數0.3%的經上述製得的高分子陶瓷減水劑時，料漿體系的黏度為845mPa*s，流動時間為60s，而同等摻量下的PC-67流動時間為65s ;球磨後的料漿在靜止後沒有出現沉降現象，穩定性好；在同等添加佔陶土質量分數0.3%其他減水劑的情況下，添加本高分子陶瓷減水劑的陶土坯體的彎曲強度比作為對比的PC-67增加了 0.3IMPa0
[0025]實施例2
步驟AOO:將120g的丙烯酸、40g的2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸和120g的蒸餾水加入到帶有攪拌器的三口燒瓶，攪拌形成混合溶液，滴加質量分數為60%的氫氧化鈉溶液調節混合溶液的PH值為8 ;步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑亞硫酸氫鈉11.2g,升溫到80° C ;步驟COO:再緩慢滴加引發劑過硫酸銨8g，反應3.5小時，溫度保持在80° C ；步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
[0026]將上述製得的高分子陶瓷減水劑進行性能測試:測試結果表明，當添加佔陶土質量分數0.3%的經上述製得的高分子陶瓷減水劑時，料漿體系的黏度為824mPa*s，流動時間為56s，而同等摻量下的PC-67流動時間為65s ;球磨後的料漿在靜止後沒有出現沉降現象，穩定性好；在同等添加佔陶土質量分數0.3%其他減水劑的情況下，添加本高分子陶瓷減水劑的陶土坯體的彎曲強度比作為對比的PC-67增加了 0.54MPa。
[0027]實施例3
步驟AOO:將80g的丙烯酸、20g的2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸和100g的蒸餾水加入到帶有攪拌器的三口燒瓶，攪拌形成混合溶液，滴加質量分數為60%的氫氧化鈉溶液調節混合溶液的PH值為8 ;步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑亞硫酸氫鈉10g，升溫到80° C ;步驟COO:再緩慢滴加引發劑過硫酸銨7g，反應4小時，溫度保持在80° C ;步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
[0028]將上述製得的高分子陶瓷減水劑進行性能測試:測試結果表明，當添加佔陶土質量分數0.3%的經上述製得的高分子陶瓷減水劑時，料漿體系的黏度為819mPa*s，流動時間為50s，而同等摻量下的PC-67流動時間為65s ;球磨後的料漿在靜止後沒有出現沉降現象，穩定性好；在同等添加佔陶土質量分數0.3%其他減水劑的情況下，添加本高分子陶瓷減水劑的陶土坯體的彎曲強度比作為對比的PC-67增加了 0.58MPa。
[0029]實施案例4
步驟AOO:將90g的丙烯酸、19g的2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸和90g的蒸餾水加入到帶有攪拌器的三口燒瓶，攪拌形成混合溶液，滴加質量分數為60%的氫氧化鈉溶液調節混合溶液的PH值為8 ;步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑亞硫酸氫鈉13.lg，升溫到80° C ;步驟COO:再緩慢滴加引發劑過硫酸銨8.8g，反應4.5小時，溫度保持在80° C ;步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
[0030]將上述製得的高分子陶瓷減水劑進行性能測試:測試結果表明，當添加佔陶土質量分數0.3%的經上述製得的高分子陶瓷減水劑時，料漿體系的黏度為800mPa*s，流動時間為48s，而同等摻量下的PC-67流動時間為65s ;球磨後的料漿在靜止後沒有出現沉降現象，穩定性好；在同等添加佔陶土質量分數0.3%其他減水劑的情況下，添加本高分子陶瓷減水劑的陶土坯體的彎曲強度比作為對比的PC-67增加了 0.63MPa。
[0031]本減水劑在生產過程中對設備要求簡單，無需後處理，能耗小，對環境無汙染；在陶瓷生產過程中，把少量的本減水劑摻入，即能明顯降低料漿的黏度，增加料漿體系流動性，增強料漿坯體彎曲強度。當本減水劑的添加量為0.2%~Ο.3%時，陶土料漿黏度為800mPa.s~845 mPa.s ；流動時間降低為48s~60s ;而陶土坯體的彎曲強度增加了
0.3IMPa^0.63MPa。本減水劑的加入可以明顯減少在加工過程中水分加入量，降低產品在烘乾過程中的能耗，具有非常可觀的經濟效益。
[0032]應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高分子陶瓷減水劑，其特徵在於，包括的組分為:單體、蒸餾水、無機鏈轉移劑和引發劑；所述單體包括丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸；所述單體的總質量佔單體和蒸餾水總質量的30%~42% ;所述丙烯酸佔單體總質量的65%~85% ;所述2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸佔單體總質量的14%~40% ;所述無機鏈轉移劑質量佔單體總質量的4.6%~13.5% ;所述引發劑質量佔單體總質量的2.2%~9.5%。
2.根據權利要求1所述的高分子陶瓷減水劑，其特徵在於，所述的引發劑為無機類的過氧化物。
3.根據權利要求2所述的高分子陶瓷減水劑，其特徵在於，所述的引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。
4.根據權利要求1所述的高分子陶瓷減水劑，其特徵在於，所述的無機鏈轉移劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀或次亞磷酸鈉。
5.一種如權利要求1-4任意一項所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，其特徵在於，具體包括以下步驟: 步驟AOO:將丙烯酸和2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸按配方量溶於蒸餾水中形成混合溶液，調節混合溶液的PH值為7~8 ； 步驟BOO:往混合溶液中加入無機鏈轉移劑，升溫到75° C、0° C ； 步驟COO:再緩慢滴加引發劑，反應3~4小時，溫度保持在75° C、0° C； 步驟DOO:把溶液冷卻到室溫，即得到高效的高分子陶瓷減水劑。
6.根據權利要求5所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，其特徵在於，所述步驟AOO中，調節混合溶液的pH值為71通過往混合溶液中添加氫氧化鈉溶液實現。`
7.根據權利要求6所述的高分子陶瓷減水劑的製備方法，其特徵在於，所述的氫氧化鈉溶液的質量分數為60%。
【文檔編號】C08F220/58GK103848634SQ201410065876
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】龐浩, 張磊, 廖兵, 鄭景新, 黃健恆, 劉海露, 程勁松, 周林 申請人:佛山市功能高分子材料與精細化學品專業中心