一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法
2023-05-28 08:42:16 5
專利名稱：一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化鋁陶瓷料漿高效分散用助劑的製備方法，特別涉及一種高純度氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法。
背景技術：
目前，氧化鋁陶瓷的製備多採用如漿料注模成型或凝膠注模成型等液相法成型工藝。在成型過程中，高濃度低粘度陶瓷料漿的製備是生產中的一個難題，否則將使得成型過程難以進行，並會延長乾燥時間和增加乾燥能耗，而且成型後產品密度較低和產品的缺陷較多，也對後期的燒結緻密化工藝帶來麻煩。為了提高料漿的分散和懸浮性能，在漿料成型過程中添加適量分散助劑，用來提高料漿的分散、懸浮性能和固含量是一種簡單有效的方法。分散劑又稱為解凝劑、解膠劑、反絮凝劑、減水劑、稀釋劑，它的主要功能是提高系統的ξ電位從而改善漿料的流動性。目前，關於分散劑的研究領域主要集中在建材、混凝土和日用陶瓷原料等方面，在特種陶瓷工業原料加工中的應用以及相關研究很少見報導。
在高純氧化鋁陶瓷料漿分散方面，還沒有專門開發或研究適用於大於99％氧化鋁陶瓷原料的高效分散劑，目前的應用主要還是用一些傳統陶瓷常用分散劑。一些無機鹽類如矽酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等；有機物如硬脂酸鈉、檸檬酸鈉及銨鹽、RSO3Na、聚乙烯醇(PVA)、單寧酸和橡宛烤膠等。目前國內的分散劑研究主要是集中在研究現有的無機鹽或低分子量的聚丙烯酸(PAA)鹽、聚甲基丙烯酸(PMAA)鹽、CMC鹽等衍生物和多元共聚物等。
劉來寶、譚克鋒合成了聚丙烯酸鈉，將之應用於含粘土普通陶瓷料漿，有一定的分散效果劉來寶、譚克鋒，聚丙烯酸鈉陶瓷料漿分散劑的研製及分散機理探討，矽酸鹽通報，2005，(2)91-94；如廖列文、王春曉製備了低分子量聚丙烯酸鈉，發現其可以提高碳酸鈣、鈦白粉的分散性能廖列文、王春曉，聚丙烯酸鈉分散劑的製備及分散性，精細石油化工進展，2005，6(1)12-15；劉素文、劉宏將腐植酸鈉、矽酸鈉應用於AlTiO3料漿，PAM、CMC應用於中全熔塊釉漿，發現有一定的分散效果劉素文、劉宏，有機添加劑在陶瓷瘠性料中的應用研究，陶瓷，1997，219-20；關巖，張芸將六偏磷酸鈉、碳酸鈉、矽酸鈉等無機添加劑在陶瓷料漿中應用，發現有一定的分散效果關巖、張芸，鞍山鋼鐵學院學報，2002，25(6)431-433；楊紅霞、劉衛東發現在牆地磚料漿中應用，聚丙烯酸鈉、丙烯酸—丙烯酸脂—磷酸—磺酸鹽四元共聚物的應用效果優於三聚磷酸鈉、水玻璃楊紅霞、劉衛東，分散劑在陶瓷漿料製備中的應用，中國陶瓷工業，2005，12(2)27-30；劉來寶、譚克鋒、張捷將聚丙烯酸鈉、水玻璃和三聚磷酸鈉復配物和氫氧化鈉、純鹼、三聚磷酸鈉應用於含易團聚粘土的自製料漿中，發現復配物效果明顯優於其餘三種無機分散劑劉來寶、譚克鋒、張捷，新型陶瓷料漿分散劑的研製，中國陶瓷工業，2005，12(1)28-31；何娟、何廷樹、周述光合成了一種改性氨基磺酸鹽，將其應用於混凝土中，有較好的減水效果何娟、何廷樹、周述光，改性氨基磺酸鹽高效減水劑的研製開發，化學建材，2005，21(1)53-56；雷子軍、紀茗香、李健生合成了對氨基磺酸鹽系減水劑，用於混凝土和水泥中，減水率、緩凝保坍性能較好雷子軍、紀茗香、李健生，氨基磺酸系高效減水劑性能研究，河南建材，2004，410-11；徐子芳、王貞平、徐國財製備的ASR氨基磺酸鹽減水劑可使水泥混凝土分散性能好，減水率高徐子芳、王貞平、徐國財，ASR氨基磺酸鹽高效減水劑的合成及性能分析，化工進展，2005，24(10)1181-1186；沈康、吳志明將矽酸鈉、三聚磷酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、GLT料漿稀釋劑複合使用，對陶瓷料漿有較好的解凝效果沈康、吳志明複合陶瓷解凝劑和生產方法，CN97118368.6；向濤湧將矽砂與純鹼按1∶1.75-1.85(重量比)混合，混合粉料於熔爐加熱2-3.5小時，溫度控制在950℃-1100℃，使其脫水溶聚，進行聚合反應，生成的多聚偏矽酸鈉經冷卻、粉碎，製得多聚偏矽酸鈉成品。此產品使陶瓷泥漿有良好的流動性和粘度向濤湧，一種陶瓷解凝劑-多聚偏矽酸鈉的製備方法，CN98111111.4；陳應欽；陳峭卉將胺基苯磺酸鈉、胺基苯磺酸、苯酚、甲醛進行縮合，對水泥有較好的減水效果楊正梅；楊軍，胺基苯磺酸甲醛縮合物減水劑及其製備方法，專利申請號CN03126609.6；陳應欽利用N-磺酸、三聚氰胺、CH2O等為原料合成一種減水劑，對水泥的減水效果優於萘系減水劑陳應欽，一種減水劑及其製備方法，CN03126611.8。
上述的這些分散劑大多數具有使用效果不明顯，用量較大的缺點，有的只是在混凝土、水泥中應用。如六偏磷酸鈉、碳酸鈉(對石膏模有腐蝕破壞作用)、三聚磷酸鈉等對塑性陶瓷料漿有一定的作用，但對瘠性料漿效果很差。有的分散劑如十二烷基苯磺酸鈉、CMC、PAM等使用於陶瓷料漿後會產生大量的氣泡，因而不宜使用，即使使用也得再加入一定量的消泡劑配合使用，這將大大增加成本。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種能夠提高氧化鋁陶瓷料漿的分散和懸浮性能，降低用水量，節約成本，同時還可縮短液相成型坯體乾燥時間，節約乾燥能耗，提高幹坯強度和成品率的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是首先將對氨基苯磺酸與水在50～60℃下攪拌使之完全溶解，配製成0.2～0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶1～1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液的pH值為7.0～9.0備用；2)在85～100℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和苯酚的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為2～3h，滴加完甲醛後，在85～100℃恆溫下攪拌反應3.0～5.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為8.0～9.0，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝3～1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶20～30的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液的pH值為8.0～9.0後即得分散助劑。
本發明以對氨基苯磺酸、苯酚、甲醛和阿拉伯樹膠等為原料，合成氧化鋁陶瓷料漿分散助劑，結果表明其對陶瓷工業中所採用的氧化鋁、電瓷坯料和牆地磚坯料有分散效果；其以少量的加入0.02％～0.5％即可以顯著提高陶瓷料漿的分散和懸浮性能，降低用水量，節約成本，縮短液相成型坯體乾燥時間，提高幹坯強度和成品率；其使用效果明顯優於傳統的陶瓷工業用分散劑如十二烷基苯磺酸鈉、碳酸鈉和三聚磷酸鈉等，同時由於合成的氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的成本較低，產品固含量較小，故而其實用成本更低，效果十分顯著。
具體實施例方式
實施例1首先將對氨基苯磺酸與水在50℃下攪拌使之完溶解，配製成0.2mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶1的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液的pH值為8.0備用；2)在85℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為2h，滴加完甲醛後，在85℃恆溫下攪拌反應3.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為8.0，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝3∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶20的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液的pH值為8.0後即得分散助劑。
將上述產品溶液按照100％純度計算，分別以不同的加入量加入到陶瓷料漿中。攪拌均勻，用上海精科天平廠產的NDJ-4旋轉粘度計測料漿粘度，顯示分散劑減水效果。用德國產的401-3型抗折儀測乾燥後坯體的抗折強度。表1合成產品對99％氧化鋁陶瓷料漿、普通電瓷和牆地磚料漿的分散效果表；表2成型後99％氧化鋁陶瓷幹坯強度。從表中可以看出，加入合成的分散劑以後，氧化鋁陶瓷料漿粘度大大降低。說明其具有明顯的分散效果。和傳統的陶瓷工業常用的分散劑十二烷基磺酸鈉、碳酸鈉和三聚磷酸鈉等相比，效果十分顯著。此外該助劑還可以大幅度提高99％氧化鋁陶瓷幹坯強度，具有優異的性能。
表1 合成產品對99％氧化鋁陶瓷料漿、普通電瓷和牆地磚料漿的分散效果表
備註氧化鋁固相含量78％，加入合成助劑0.3％；電瓷和牆地磚料漿固相含量74％，加入合成助劑0.2％。
表2 成型後99％氧化鋁陶瓷幹坯強度
備註氧化鋁固相含量78％；加入合成助劑0.3％；CMC助劑加入5％；CMC(4.5％)+三聚磷酸鈉(0.5％)。
實施例2首先將對氨基苯磺酸與水在55℃下攪拌使之完全溶解，配製成0.3mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液的pH值為7.0備用；2)在90℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為2.5h，滴加完甲醛後，在90℃恆溫下攪拌反應4.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為8.5，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝2∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶25的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液的pH值為8.5後即得分散助劑。
實施例3首先將對氨基苯磺酸與水在60℃下攪拌使之完全溶解，配製成0.4 mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶2的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH節混合溶液的pH值為9.0備用；2)在100℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為3h，滴加完甲醛後，在100℃恆溫下攪拌反應5.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為9.0，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶30的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液的pH值為9.0後即得分散助劑。
權利要求
1.一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法，其特徵在於1)首先將對氨基苯磺酸與水在50～60℃下攪拌使之完全溶解，配製成0.2～0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯橫酸苯酚為1∶1～1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液pH值為7.0～9.0備用；2)在85～100℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和苯酚的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為2～3h，滴加完甲醛後，在85～100℃恆溫下攪拌反應3.0～5.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為8.0～9.0，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺+苯酚＝3～1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶20～30的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液的pH值為8.0～9.0後即得分散助劑。
2.根據權利要求1所述的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法，其特徵在於首先將對氨基苯磺酸與水在50℃下攪拌使之完全溶解，配製成0.2mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶1的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液pH值為8.0備用；2)在85℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為2h，滴加完甲醛後，在85℃恆溫下攪拌反應3.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為8.0，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝3∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶20的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液pH值為8.0後即得分散助劑。
3.根據權利要求1所述的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法，其特徵在於首先將對氨基苯磺酸與水在55℃下攪拌使之完全溶解，配製成O.3mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液pH值為7.0備用；2)在90℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為2.5h，滴加完甲醛後，在90℃恆溫下攪拌反應4.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為8.5，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝2∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶25的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液的pH值為8.5後即得分散助劑。
4.根據權利要求1所述的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法，其特徵在於首先將對氨基苯磺酸與水在60℃下攪拌使之完全溶解，配製成0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶2的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配製成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調節混合溶液pH值為9.0備用；2)在100℃下將質量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時間為3h，滴加完甲醛後，在100℃恆溫下攪拌反應5.0小時後，用氫氧化鈉溶液調pH值為9.0，攪拌均勻得到產品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質量百分比濃度10％的溶液得到產品2；4)將產品1和產品2按1∶30的體積比混合，然後再用5％的氨水溶液調節混合液pH值為9.0後即得分散助劑。
全文摘要
一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的製備方法，首先將對氨基苯磺酸溶解在水中製成0.2～0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然後將對氨基苯磺酸溶液與苯酚混合併用NaOH調節混合溶液的pH值為7.0～9.0；再將甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，攪拌反應後用氫氧化鈉溶液調pH值為8.0～9.0得到產品1，將產品1與阿拉伯樹膠混合併用氨水溶液調節混合液的pH值為8.0～9.0後即得分散助劑。本發明以對氨基苯磺酸、苯酚、甲醛和等阿拉伯樹膠為原料，合成氧化鋁陶瓷料漿分散助劑，可以顯著提高陶瓷料漿的分散和懸浮性能，降低用水量，節約成本，縮短液相成型坯體乾燥時間，提高幹坯強度和成品率。
文檔編號C04B35/10GK1887800SQ20061004315
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月13日 優先權日2006年7月13日
發明者黃劍鋒, 曹麗雲, 吳建鵬 申請人:陝西科技大學