CN103848635B

CN103848635B - 一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂及其制备和应用

Info

Publication number: CN103848635B
Application number: CN201410065877.9A
Authority: CN
Inventors: 庞浩; 张磊; 廖兵; 郑景新; 黄健恒; 刘海露; 程劲松; 周林
Original assignee: Foshan Function High Polymer Materials & Fine Chemicals Professional Center
Current assignee: Foshan Function High Polymer Materials & Fine Chemicals Professional Center
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: CN103848635A

Abstract

本发明公开了一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂及其制备和应用，减水剂包括单体，蒸馏水，无机链转移剂和引发剂；单体质量占单体和蒸馏水总质量的25~40%；单体包括丙烯酸和烯丙基磺酸钠；丙烯酸质量占单体总质量的70~85%，烯丙基磺酸钠质量占单体总质量的13~35%。本发明采用的聚合单体，亲水基团能够很好地吸附在颗粒表面，亲水侧链能够更好地在料浆中舒展开来，具备低掺量、高减水率的特点，并且制备方法操作简单；本发明在生产过程中对设备要求简单，无需后处理，能耗小对环境无污染。在陶土应用过程中剂量小，减水效果好，能够显著提高陶瓷料浆的流动性，降低陶瓷料浆的黏度；在添加剂量范围内不会出现陶瓷料浆沉降现象。

Description

一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂及其制备和应用

技术领域

本发明涉及陶瓷减水剂制备领域，尤其涉及的是一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂及其制备和应用。

背景技术

随着社会的发展，人们对陶瓷制品的要求越来越高。在陶瓷制品生产加工的过程为了增加料浆的流动性，降低料浆体系的黏度，需要增加水的加入量，而水的大量加入会造成料浆体系的触变性差，容易出现沉降现象，也会使陶瓷制品干燥过程中能耗增加，造成生产成本的升高。而陶瓷添加剂的加入能很好地解决这一问题。陶瓷添加剂可以降低陶土料浆体系的黏度，增加体系的流动性，并使料浆具备良好的触变性。目前市场上所采用的陶瓷添加剂，主要是无机盐类，而无机类的减水剂因其本身结构的关系，不能达到低掺量、高减水率的要求，在应用范围上受到了限制。

近年来一些新兴的有机高分子减水剂取得了较快的发展，然而大都还没有实现产业化。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂及其制备和应用，旨在解决现有的无机类减水剂不能达到低掺量、高减水率的要求，有机高分子减水剂还没有实现产业化的问题。

本发明的技术方案如下：一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其中，包括的组分为：单体，蒸馏水，无机链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的25~40%；所述的单体包括丙烯酸和烯丙基磺酸钠；所述丙烯酸质量占单体总质量的70~85%，烯丙基磺酸钠质量占单体总质量的13~35%。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其中，所述的无机链转移剂质量占单体总质量的4~12%。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其中，所述无机链转移剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或次亚磷酸钠。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其中，所述引发剂质量占单体总质量的2~9%。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其中，所述引发剂为无机类过氧化物。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其中，所述引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾。

一种如上述任意一项所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，其中，具体包括以下步骤：

步骤A00：将丙烯酸和烯丙基磺酸钠按配方量溶于蒸馏水中形成混合溶液，调节混合溶液的pH值为7~8；

步骤B00：往混合溶液中加入无机链转移剂，升温到75°C~90°C；

步骤C00：再缓慢滴加引发剂，反应3~4小时，温度保持在75°C~90°C；

步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到高效的高分子陶瓷减水剂。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，其中，所述步骤A00中，调节混合溶液的pH值为7~9通过往混合溶液中添加氢氧化钠溶液实现。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，其中，所述的氢氧化钠溶液的质量分数为60%。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂在在陶瓷工业生产中的应用。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂及其制备和应用，本发明的高分子减水剂所采用的聚合单体，亲水基团能够很好地吸附在颗粒表面，亲水的侧链能够更好地在料浆中舒展开来，具备低掺量、高减水率的特点，并且制备方法操作简单；本高分子减水剂在生产过程中对设备要求简单，无需后处理，能耗小对环境无污染。在陶土的应用过程中剂量小，减水效果好，能够显著提高陶瓷料浆的流动性，降低陶瓷料浆的黏度；在添加剂量范围内不会出现陶瓷料浆的沉降现象。

附图说明

图1是本发明中降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

高分子减水剂具备了相对分子量和分子结构都可控的优势，可以根据不同的要求，选用不同的聚合物单体，合成不同分子量的聚合物。高分子的减水剂一般主要由三个部分组成，疏水的主链、亲水侧链和亲水基团。亲水基团可以吸附在粘土颗粒的表面，释放吸附在粘土颗粒表面的结合水，增强体系的流动性；而亲水的侧链充分的舒展开来，在粘土颗粒间形成空间位阻，阻止了颗粒间的碰撞，增加体系的稳定性。

所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂包括的组分为：单体，蒸馏水，无机链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的25~40%；所述的单体包括丙烯酸和烯丙基磺酸钠；所述丙烯酸质量占单体总质量的70~85%，烯丙基磺酸钠质量占单体总质量的13~35%。

所述链转移剂用于控制聚合物的链长度（亦即控制聚合物的聚合度，或聚合物的黏度），能有效地使链增长自由基发生自由基转移，缩短链的长度；通常链转移剂添加量越多，聚合物的链越短，黏度也越小。所述的无机链转移剂质量占单体总质量的4~12%。所述采用的无机链转移剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或次亚磷酸钠。因考虑到试剂的化学稳定性和操作安全性，本实施例中，所述无机链转移剂优选为亚硫酸氢钠。

所述的引发剂用于引发单体进行聚合反应。所述引发剂质量占单体总质量的2~9%。所述的引发剂为无机类的过氧化物，具体为过硫酸铵与过硫酸钾。因过硫酸铵的价格便宜，所得的乳液耐水性较好，因此常用作醋酸乙烯、丙烯酸酯等烯类单体乳液聚合的引发剂，本实施例中，所述引发剂优选过硫酸铵。

如图1所示，是本发明中降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法的步骤流程图。一种如上述所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，具体包括以下步骤：

本实施例中，所述步骤A00中，调节混合溶液的pH值为7~8通过往混合溶液中添加氢氧化钠溶液实现，氢氧化钠溶液的质量分数为60%。

将根据上述配方和制备方法制得的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂应用在陶瓷工业生产中。

根据上述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的配方及其制备方法，先提供以下具体实施例加以说明：

实施例1

步骤A00：将120g的丙烯酸、40g的烯丙基磺酸钠和200g的蒸馏水加入到带有搅拌器的三口烧瓶，搅拌形成混合溶液，滴加质量分数为60%的氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值为8；步骤B00：往混合溶液中加入无机链转移剂亚硫酸氢钠8g，升温到80°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵9.6g，反应4小时，温度保持在80°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到高效的高分子陶瓷减水剂。

将上述制得的高分子陶瓷减水剂进行性能测试：测试结果表明，当添加占陶土质量分数0.25%的经上述制得的高分子陶瓷减水剂时，料浆体系的黏度为771mPa·s，初始流动时间为50s，流动性好，放置过夜没有发生沉降现象，触变性好；添加本高分子陶瓷减水剂的陶土坯体弯曲强度与未添加本减水剂的陶土坯体弯曲强度相比提高了0.61MPa。

实施例2

步骤A00：将100g的丙烯酸、25g的烯丙基磺酸钠和100g的蒸馏水加入到带有搅拌器的三口烧瓶，搅拌形成混合溶液，滴加质量分数为60%的氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值为8；步骤B00：往混合溶液中加入无机链转移剂亚硫酸氢钠8.8gg，升温到85°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵5g，反应5小时，温度保持在85°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到高效的高分子陶瓷减水剂。

将上述制得的高分子陶瓷减水剂进行性能测试：测试结果表明，当添加占陶土质量分数0.25%的经上述制得的高分子陶瓷减水剂时，料浆体系的黏度为826mPa·s，初始流动时间为60s，流动性好，放置过夜没有发生沉降现象，触变性好；添加本高分子陶瓷减水剂的陶土坯体弯曲强度与未添加本减水剂的陶土坯体弯曲强度相比提高了0.47MPa。

实施例3

步骤A00：将150g的丙烯酸、30g的烯丙基磺酸钠和120g的蒸馏水加入到带有搅拌器的三口烧瓶，搅拌形成混合溶液，滴加质量分数为60%的氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值为8；步骤B00：往混合溶液中加入无机链转移剂亚硫酸氢钠9g，升温到85°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵14.4g，反应4.5小时，温度保持在85°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到高效的高分子陶瓷减水剂。

将上述制得的高分子陶瓷减水剂进行性能测试：测试结果表明，当添加占陶土质量分数0.25%的经上述制得的高分子陶瓷减水剂时，料浆体系的黏度为799mPa·s，初始流动时间为57s，流动性好，放置过夜没有发生沉降现象，触变性好；添加本高分子陶瓷减水剂的陶土坯体弯曲强度与未添加本减水剂的陶土坯体弯曲强度相比提高了0.53MPa。

实施案例4

步骤A00：将150g的丙烯酸、42g的烯丙基磺酸钠和200g的蒸馏水加入到带有搅拌器的三口烧瓶，搅拌形成混合溶液，滴加质量分数为60%的氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值为8；步骤B00：往混合溶液中加入无机链转移剂亚硫酸氢钠16g，升温到90°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵9.6g，反应3.5小时，温度保持在90°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到高效的高分子陶瓷减水剂。

将上述制得的高分子陶瓷减水剂进行性能测试：向球磨罐中依次加入200g陶土、86g水以及占陶土质量分数为0.25%的按照上述步骤制得的高分子减水剂，高速球磨3min，在NDJ-8S数显黏度仪上测得料浆体系黏度为820mPa·s；所得陶土浆料在涂-4杯中测试泥浆的初始流动时间为61s，流动性好，没有发生沉降现象。测试结果表明，当添加占陶土质量分数0.25%的经上述制得的高分子陶瓷减水剂时，料浆体系的黏度为820mPa·s，初始流动时间为61s，流动性好，放置过夜没有发生沉降现象，触变性好；添加本高分子陶瓷减水剂的陶土坯体弯曲强度与未添加本减水剂的陶土坯体弯曲强度相比提高了0.44MPa。

本发明的高分子减水剂所采用的聚合单体，亲水基团能够很好地吸附在颗粒表面，亲水的侧链能够更好地在料浆中舒展开来，具备低掺量、高减水率的特点，并且制备方法操作简单；本高分子减水剂在生产过程中对设备要求简单，无需后处理，能耗小对环境无污染。在陶土的应用过程中剂量小，减水效果好，能够显著提高陶瓷料浆的流动性，降低陶瓷料浆的黏度；在添加剂量范围内不会出现陶瓷料浆的沉降现象。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种降低陶土料浆黏度的高分子减水剂，其特征在于，包括的组分为：单体，蒸馏水，无机链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的25～40％；所述的单体由丙烯酸和烯丙基磺酸钠组成；所述丙烯酸质量占单体总质量的70～85％，烯丙基磺酸钠质量占单体总质量的13～35％；所述的无机链转移剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或次亚磷酸钠，其质量占单体总质量的4～12％；所述引发剂为无机类过氧化物过硫酸铵与过硫酸钾，其质量占单体总质量的2～9％。

2.一种如权利要求1所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤A00：将丙烯酸和烯丙基磺酸钠按配方量溶于蒸馏水中形成混合溶液，调节混合溶液的pH值为7～8；

步骤B00：往混合溶液中加入无机链转移剂，升温到75℃～90℃；

步骤C00：再缓慢滴加引发剂，反应3～4小时，温度保持在75℃～90℃；

3.根据权利要求2所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A00中，调节混合溶液的pH值为7～8通过往混合溶液中添加氢氧化钠溶液实现。

4.根据权利要求3所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂的制备方法，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的质量分数为60％。

5.根据权利要求1所述的降低陶土料浆黏度的高分子减水剂在陶瓷工业生产中的应用。