CN103881003A

CN103881003A - 一种聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103881003A
Application number: CN201410065879.8A
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: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: CN103881003B

Abstract

本发明公开了一种聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用，减水剂包括单体，蒸馏水，无机类链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的29~45%；所述单体包括丙烯酸和巴豆酸；所述丙烯酸质量占单体总质量的66~89%，巴豆酸质量占单体总质量的10~40%。本发明基于巴豆酸的聚羧酸减水剂具备低掺量、高减水率、制备操作简单、无需与无机盐复配的优点，能够很好的满足陶瓷加工企业的要求；本聚羧酸系陶瓷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。

Description

一种聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及陶瓷减水剂制备领域，尤其涉及的是一种聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着陶瓷工业的发展，陶瓷制品在日常生活中占据了重要的地位。在陶瓷加工过程中，会有水的加入，但是，水和粘土混合后，粘土颗粒会吸附加入的水，降低了体系中自由水的量。体系中自由水量的减少会增加料浆的黏度，使料浆体系的流动性会变差，体系的触变性变差，容易发生沉降现象，给陶瓷的加工带来困难。

陶瓷分散剂的加入能够很好地释放在陶土颗粒中的结合水，陶瓷分散剂的加入可以释放颗粒上的结合水，增加料浆中自由水含量，降低陶土料浆体系的黏度，增加料浆的流动性。

目前，无机类的减水剂占据着陶瓷加工业中陶瓷分散剂的主要部分。但无机类减水剂因为本身分子量和分子结构的问题，使用的范围受到了限制。而且因为无机减水剂的添加量大，会增加在生产过程中的成本。而高分子减水剂因为结构和相对分子量的可控，可以克服无机减水剂上述的缺点。

目前研究比较多的高分子减水剂是聚羧酸系减水剂的复合型减水剂。卢维奇等研究了聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺、木质素磺酸钙等添加剂组成的复合坯体的增强剂，能够增加陶瓷坯体的强度。李清涛等研究发现通过聚丙烯酸钠、聚羧酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠进行复配组成的减水剂，当其用量在0.3%~0.4%时能取得好的减水效果。但是，复合型减水剂因其要与无机物复合才能取得的减水效果，无疑增加了生产的成本。

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聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用，旨在解决现有的无机减水剂使用受限、添加量大和复合型减水剂使用增加生产成本的问题。

本发明的技术方案如下：一种聚羧酸系陶瓷减水剂，其中，包括的组分为：单体，蒸馏水，无机类链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的29~45%；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66~89%，巴豆酸质量占单体总质量的10~40%。

所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其中，所述的无机链转移剂质量占单体总质量的4.2~14%。

所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其中，所述无机链转移剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或者次亚磷酸钠。

所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其中，所述引发剂质量占单体总质量的2~10%。

所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其中，所述的引发剂为无机类的过氧化物。

所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，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聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，其中，具体包括以下步骤：

步骤A00：将丙烯酸和巴豆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7~8；

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，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

所述的聚羧酸系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。

所述的聚羧酸系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%。

所述的聚羧酸系陶瓷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聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用，本发明基于巴豆酸的聚羧酸减水剂具备低掺量、高减水率、制备操作简单、无需与无机盐复配的优点，能够很好的满足陶瓷加工企业的要求；本聚羧酸系陶瓷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是本发明中聚羧酸系陶瓷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。

聚羧酸系减水剂属于高性能减水剂，具有掺量低、减水率高的特点，减水率可高达45%。

所述的基于巴豆酸的聚羧酸减水剂包括的组分为：单体，蒸馏水，无机类链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的29~45%；所述单体包括丙烯酸和巴豆酸；所述丙烯酸质量占单体总质量的66~89%，巴豆酸质量占单体总质量的10~40%。

所述巴豆酸为不饱和脂肪酸，分子中含有双键和羧基，因此具有很强的反应性。

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4.2~14%。所述无机链转移剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或者次亚磷酸钠。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。所述引发剂质量占单体总质量的2~10%。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，是本发明中聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法的步骤流程图。一种如上述所述的聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

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聚羧酸系陶瓷减水剂应用在陶瓷工业生产中。

根据上述的聚羧酸系陶瓷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80g的丙烯酸、30g的巴豆酸和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5.5g，升温到65°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵3.4g，反应3小时，温度保持在65°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

将上述制得的聚羧酸系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0.15%的高分子减水剂时，测得料浆体系的黏度为715 mPa·s，料浆的初始流动时间为52s，流动性能好；静止过夜料浆没有发生沉降现象，触变性良好。

实施例2

步骤A00：将90g的丙烯酸、20g的巴豆酸和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7.8g，升温到65°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵5.6g，反应3.5小时，温度保持在65°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

将上述制得的聚羧酸系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800 mPa·s，料浆的初始流动时间为56s，流动性能好；静止过夜料浆没有发生沉降现象，触变性良好。

实施例3

步骤A00：将85g的丙烯酸、15g的巴豆酸和85g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1.2g，升温到65°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵0.7g，反应4小时，温度保持在65°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

将上述制得的聚羧酸系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825 mPa·s，料浆的初始流动时间为59s，流动性能好；静止过夜料浆没有发生沉降现象，触变性良好。

实施例4

步骤A00：将100g的丙烯酸、15g的巴豆酸和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13.8g，升温到65°C；步骤C00：再缓慢滴加引发剂过硫酸铵5.8g，反应3.5小时，温度保持在65°C；步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

将上述制得的聚羧酸系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0.15%的高分子减水剂时，测得料浆体系的黏度为752mPa·s，料浆的初始流动时间为51s，流动性能好；静止过夜料浆没有发生沉降现象，触变性良好。

本发明基于巴豆酸的聚羧酸减水剂具备低掺量、高减水率、制备操作简单、无需与无机盐复配的优点，能够很好的满足陶瓷加工企业的要求；本聚羧酸系陶瓷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

1.一种聚羧酸系陶瓷减水剂，其特征在于，包括的组分为：单体，蒸馏水，无机类链转移剂和引发剂；所述单体质量占单体和蒸馏水总质量的29~45%；所述单体包括丙烯酸和巴豆酸；所述丙烯酸质量占单体总质量的66~89%，巴豆酸质量占单体总质量的10~40%。

2.根据权利要求1所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其特征在于，所述的无机链转移剂质量占单体总质量的4.2~14%。

3.根据权利要求2所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其特征在于，所述无机链转移剂为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或者次亚磷酸钠。

4.根据权利要求1所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其特征在于，所述引发剂质量占单体总质量的2~10%。

5.根据权利要求4所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其特征在于，所述的引发剂为无机类的过氧化物。

6.根据权利要求5所述的聚羧酸系陶瓷减水剂，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵与过硫酸钾。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤D00：把溶液冷却到室温，即得到聚羧酸系陶瓷减水剂。

8.根据权利要求7所述的聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤A00中，调节混合溶液的pH值为7~9通过往混合溶液中添加氢氧化钠溶液实现。

9.根据权利要求8所述的聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的质量分数为60%。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的聚羧酸系陶瓷减水剂在在陶瓷工业生产中的应用。