CN103864981B - 一种高分子陶瓷添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子陶瓷添加剂及其制备方法和应用，本添加剂包括单体，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30%~42%；单体包括丙烯酸和衣康酸，丙烯酸质量占单体总质量的65%~90%，衣康酸质量占单体总质量的11%~34%。本发明为衣康酸与丙烯酸合成的共聚物，具备了分子结构可控和相对分子量可控的优势，能够牢固地吸附在固体颗粒的表面，释放粘土颗粒上的结合水，降低料浆体系的黏度，增加料浆的流动性，减少加工过程中水分的加入量，减少在干燥过程中的能耗，降低生产成本；在添加剂量范围内不会出现陶瓷料浆沉降现象；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。

Description

一种高分子陶瓷添加剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及陶瓷添加剂领域，尤其涉及的是一种高分子陶瓷添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着陶瓷成型技术的发展，人们对陶土料浆提出了越来越高的要求，不仅要求料浆具备良好的烧结性能和力学性能，而且要求在制粉和干燥的过程中降低能耗，减水剂的添加可以有效地解决上述问题。减水剂又称为稀释剂或者解絮剂，用于降低料浆的黏度，改善陶瓷料浆的流动性，减少在陶瓷在加工过程中水的添加量。目前所用的减水剂以无机减水剂为主，或是一些有机的小分子与无机物的复配所组成的减水剂。黄敏研究发现采用水玻璃、三聚磷酸钠与碳酸钠以及OT-IIA组成的减水剂在添加量为0.5%~0.7%的范围内能取得好的减水效果。但是，李艳莉等研究发现现有的主要使用水玻璃、碳酸钠、三聚磷酸钠等无机盐类制成的减水剂的减水效果差。

无机陶瓷减水剂因为本身受结构和分子量的影响，应用范围比较窄，而且添加计量大，生产成本高，难以大规模的广泛应用。因此高分子减水剂的研究成为了减水剂行业的热门话题，蒋冰艳等研究聚丙烯酸钠与三聚磷酸钠的复配，发现复合减水剂的加入能够降低体系的黏度，并且能够提高样条的弯曲强度，但是，该减水剂还是不能满足使用要求。

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高分子陶瓷添加剂及其制备方法和应用，旨在解决现有的减水剂在陶瓷产品生产过程中添加量大，料浆稳定性差，生产成本高的问题。

本发明的技术方案如下：一种高分子陶瓷添加剂，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30%~42%；所述单体包括丙烯酸和衣康酸，所述丙烯酸质量占单体总质量的65%~90%，衣康酸质量占单体总质量的11%~34%。

所述的高分子陶瓷添加剂，其中，所述的无机链转移剂质量占单体总质量的4%~15%。

所述的高分子陶瓷添加剂，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。

所述的高分子陶瓷添加剂，其中，所述采用的引发剂质量占单体总质量的2.5%~11%。

所述的高分子陶瓷添加剂，其中，所述的引发剂为无机类过氧化物。

所述的高分子陶瓷添加剂，其中，所述的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高分子陶瓷添加剂的制备方法，其中，具体包括以下步骤：

步骤A00：将丙烯酸和衣康酸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7~9；

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添加剂。

所述的高分子陶瓷减水剂的制备方法，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。

所述的高分子陶瓷减水剂的制备方法，其中，所述的氢氧化钠溶液的质量分数为60%。

所述的高分子陶瓷添加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高分子陶瓷添加剂及其制备方法和应用，本高分子陶瓷添加剂为衣康酸与丙烯酸合成的共聚物，具备了分子结构可控和相对分子量可控的优势，能够牢固地吸附在固体颗粒的表面，释放粘土颗粒上的结合水，降低料浆体系的黏度，增加料浆的流动性，减少加工过程中水分的加入量，减少在干燥过程中的能耗，降低生产成本，能够满足陶瓷生产企业的要求；本高分子陶瓷添加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是是本发明中高分子陶瓷添加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。

所述的高分子陶瓷添加剂包括的组分为：单体，蒸馏水，无机链转移剂和引发剂；所述单体总质量占单体和蒸馏水总质量的30%~42%；所述单体包括丙烯酸和衣康酸，所述丙烯酸质量占单体总质量的65%~90%，衣康酸质量占单体总质量的11%~34%。

所述的丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体，是聚合速度非常快的乙烯类单体。所述的衣康酸学名为甲叉琥珀酸，亚甲基丁二酸，是不饱和二元有机酸。它含不饱和双键，具有活泼的化学性质，可进行自身间的聚合，也能与其他单体发生聚合反应。

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%~15%。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，所述的无机链转移剂优选亚硫酸氢钠。

所述的引发剂用于引发单体进行聚合反应。所述采用的引发剂质量占单体总质量的2.5%~11%。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，优选过硫酸铵。

如图1所示，是本发明中高分子陶瓷添加剂的制备方法的步骤流程图。一种如上述所述的高分子陶瓷添加剂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤A00：将丙烯酸和衣康酸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7~9；

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添加剂。

本实施例中，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，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高分子陶瓷添加剂应用在陶瓷工业生产中。

根据上述的高分子陶瓷添加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40g的丙烯酸、11g的衣康酸和40g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4.1g，升温到70°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵3.1g，反应4小时，温度保持在70°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到高效的高分子陶瓷添加剂。

将上述制得的高分子陶瓷添加剂进行性能测试：测试结果表明，当添加占陶土质量分数0.15%的高分子减水剂时，测得料浆体系的黏度为718mPa·s，料浆的初始流动时间为52s，流动性能好；放置24h后，料浆没有发生沉降现象，触变性好。

实施例2

步骤A00：将60g的丙烯酸、28g的衣康酸和50g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8.8g，升温到75°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵6.7g，反应3.5小时，温度保持在75°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0.2%的高分子减水剂时，测得料浆体系的黏度为675mPa·s，料浆的初始流动时间为46s，流动性能好；放置24h后，料浆没有发生沉降现象，触变性好。

实施例3

步骤A00：将50g的丙烯酸、9g的衣康酸和35g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2.95g，升温到80°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵2.2g，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0.3%的高分子减水剂时，测得料浆体系的黏度为846mPa·s，料浆的初始流动时间为60s，流动性能好；放置24h后，料浆没有发生沉降现象，触变性好。

实施案例4

步骤A00：将60g的丙烯酸、25g的衣康酸和20g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11.1g，升温到85°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵8.1g，反应3.5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0.3%的高分子减水剂时，测得料浆体系的黏度为723mPa·s，料浆的初始流动时间为49s，流动性能好；放置24h后，料浆没有发生沉降现象，触变性好。

本高分子陶瓷添加剂为衣康酸与丙烯酸合成的共聚物，具备了分子结构可控和相对分子量可控的优势，能够牢固地吸附在固体颗粒的表面，释放粘土颗粒上的结合水，降低料浆体系的黏度，增加料浆的流动性，减少加工过程中水分的加入量，减少在干燥过程中的能耗，降低生产成本，能够满足陶瓷生产企业的要求；本高分子陶瓷添加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 (5)

1.一种高分子陶瓷添加剂，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30%~42%；所述单体由丙烯酸和衣康酸组成，所述丙烯酸质量占单体总质量的68%~85%，衣康酸质量占单体总质量的15%~32%；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%~15%；所述的引发剂质量占单体总质量的2.5%~11%；所述的引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾。

2.一种如权利要求1所述的高分子陶瓷添加剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤A00：将丙烯酸和衣康酸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7~9；

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添加剂。

3.根据权利要求2所述的高分子陶瓷添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A00中，调节混合溶液的pH值为7~9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所述的高分子陶瓷添加剂的制备方法，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所述的高分子陶瓷添加剂在陶瓷工业生产中的应用。