CN104609868B - 一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，其组分按照重量百分比分别为：水溶性烯丙基聚合物5～20%、柠檬酸铵7～15%、羧甲基淀粉钠5～15%、六偏磷酸钠2～10%、工业副产盐母液0.1～1%、焦磷酸钠5～15%、腐植酸钠5～10%，其余为水。将水置于容器内加热至40～45℃之间，在搅拌的条件下分别加入腐植酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠；待全部溶解后按先后顺序加入工业副产盐母液、水溶性烯丙基聚合物、羧甲基淀粉钠以及柠檬酸铵；继续搅拌20～30分钟，体系内各组分完全溶解后移至常温下静置50～60分钟，完成。本分散剂的制备原料来源广泛、工艺简便易行；受外部环境pH变化的影响较小；分散作用强，能有效降低矿浆粘度并改善其流变性，可明显降低硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨的能耗。

Description

一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷粉体加工领域，特别涉及一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂及其制备方法。

技术背景

陶瓷主要是以各种天然矿物以及人工合成化合物为主要原料，经过粉碎制粉、陈腐、成型和高温烧结而制成。随着陶瓷技术的飞速发展，人们针对制陶过程中可能影响产品质量的工艺因素进行了大量的研究，并通过优化这些工艺因素来达到提高、稳定产品质量的目的。这其中陶瓷浆料的性能对超细研磨制粉环节具有重要的影响，是能否获得具有高致密度、显微结构均匀、无缺陷坯体的关键。分散剂在加入到陶瓷浆料中后改变颗粒的表面能，可有效抑制团聚现象的发生，降低体系粘度，得到均匀、稳定、流变性优良的浆料，对提高研磨效率、降低研磨能耗具有重要意义。

硅酸锆基复合陶瓷原料由硅酸锆、氧化铝、高岭土等组成，其中的主要成分硅酸锆（化学式ZrSiO₄）为四方晶系，属于岛状硅酸盐矿物。相比于其他的组分，针对硅酸锆的超细研磨技术在国内的成熟度并不高。对于硅酸锆基复合陶瓷原料，目前公知的一种用于大生产的超细研磨工艺为利用球磨机和搅拌磨进行分段的湿法研磨。在该种原料的超细研磨过程中，矿浆粘度提升幅度较大，造成工况不稳定，导致低生产效率和高能耗。寻找综合性能优良的分散剂将矿浆粘度降低至合适范围、优化其流变性、降低研磨能耗是当前亟待解决的问题。

目前市场上用于矿物研磨领域的常见分散剂主要有不饱和脂肪酸类（例如油酸）、胺类（例如三乙醇胺）、醇类（例如乙二醇）、盐类（例如硬脂酸钠）以及矿物类，这些分散剂往往针对某一种类或特定的矿物具有较好的分散效果。对于硅酸锆基复合陶瓷原料，由于其组成相对复杂且各组分的理化性能迥异，单一使用的某种分散剂对其作用对象以外的其他组分很可能并不适用，有些甚至还会起到加剧团聚的反作用，很难做到多组分兼顾，实际效果不理想。此外，很多复合分散剂采用了将大量有机大分子组合使用的方法，虽然取得了较好的效果，但对陶瓷的后续制备工艺不利且成本过高，很难用于大规模的实际生产。

发明内容

本发明针对上述存在的技术问题，经过大量的试剂选型、复配以及性能优化试验，提出了一种对硅酸锆基复合陶瓷原料内的多种组分均具有优良分散作用的高效分散剂。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，其特征在于其组分按照重量百分比分为：

水溶性烯丙基聚合物5～20%，柠檬酸铵7～15%，

羧甲基淀粉钠5～15%，六偏磷酸钠2～10%，

工业副产盐母液0.1～1%，焦磷酸钠5～15%，

腐植酸钠5～10%，水其余。

作为优选，水溶性烯丙基聚合物10～20%，柠檬酸铵10～15%，

羧甲基淀粉钠5～12%，六偏磷酸钠5～10%，

工业副产盐母液0.5～1%，焦磷酸钠5～15%，

腐植酸钠5～10%，水其余。

作为优选，水溶性烯丙基聚合物为小分子量的聚丙烯酰胺、小分子量的聚丙烯酸钠中的一种或二者的任意比例混合物。

作为优选，工业副产盐母液的主要有效成分为EDTA，其在母液中的质量分数不小于50%。

上述硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂的制备方法为：将水置于容器内加热至40～45℃之间，在搅拌的条件下分别散入腐植酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠；待全部溶解后按先后顺序加入工业副产盐母液、水溶性烯丙基聚合物、羧甲基淀粉钠以及柠檬酸铵；继续搅拌20～30分钟，体系内各组分完全溶解后移至常温下静置50～60分钟，完成。

该分散剂内的各组分之间发挥协同作用，可在不同种颗粒表面不平衡价键力的位置处进行吸附，平衡过剩价键，降低表面能，屏蔽附聚力，在起到分散作用的同时可避免物料裂纹愈合，从而有利于裂纹的扩展，提高物料的易碎性进而提高研磨效率，降低了研磨能耗。

本发明的优点在于：该分散剂对硅酸锆基复合陶瓷原料内的多种组分均具有优良的分散作用，可显著抑制研磨过程中矿浆粘度的大幅升高，使工况处于相对平稳的状态，利于产品粒度的稳定和节省能耗；受外界环境pH变化的影响较小；原料来源广泛，工艺简便易行，同时实现了工业副产废料的有效利用。

具体实施方式：

实施例1：一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，各组分按照重量百分比分别为：

聚丙烯酰胺5%，柠檬酸铵7%，

羧甲基淀粉钠5%，六偏磷酸钠3%，

工业副产盐母液1%，焦磷酸钠14%，

腐植酸钠8%，水其余。

制备方法为：

将水置于容器内加热至40～45℃之间，在搅拌的条件下分别散入腐植酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠；待全部溶解后按先后顺序加入工业副产盐母液、聚丙烯酰胺、羧甲基淀粉钠以及柠檬酸铵；继续搅拌20～30分钟，体系内各组分完全溶解后移至常温下静置50～60分钟，得到产品。

实施例2：一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，各组分按照重量百分比分别为：

聚丙烯酸钠15%，柠檬酸铵15%，

羧甲基淀粉钠10%，六偏磷酸钠10%，

工业副产盐母液0.1%，焦磷酸钠5%，

腐植酸钠5%，水其余。

制备方法为：同实施例1。

实施例3：一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，各组分按照重量百分比分别为：

聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠按1:1混合12%，

柠檬酸铵9%，羧甲基淀粉钠6%，六偏磷酸钠4%，

工业副产盐母液1%，焦磷酸钠8%，腐植酸钠7%，

水其余。

制备方法为：同实施例1。

水溶性烯丙基聚合物5～20%，柠檬酸铵7～15%，

羧甲基淀粉钠5～15%，六偏磷酸钠2～10%，

工业副产盐母液0.1～1%，焦磷酸钠5～15%，

腐植酸钠5～10%，水其余。

实施例4：聚丙烯酰胺20%，柠檬酸铵7%，

羧甲基淀粉钠15%，六偏磷酸钠2%，

工业副产盐母液0.5%，焦磷酸钠15%，

腐植酸钠10%，水其余。

将实施例1-4所制备的分散剂分别用于硅酸锆基复合陶瓷原料的湿法研磨实验（所配制矿浆的固含量为40%，分散剂掺入量为粉料质量的0.3%），并在相同条件下与某市售分散剂进行对比。其中粘度测试是使用旋转粘度计在室温、转速60rpm、3#转子的条件下进行的。具体结果如表1所示。

表1

编号	产品粒度/μm	矿浆平均粘度/mPa·s	吨产品能耗/kw·h
				实施例1	1.35	984	485.13
实施例2	1.24	783	464.80
				实施例3	1.31	856	472.27
实施例4	1.34	872	479.16
				对比组	1.38	1522	543.38

通过实验及测试数据可见：与对比组分散剂相比，使用本发明的分散剂可使得研磨过程中硅酸锆基复合陶瓷原料的矿浆粘度显著降低，研磨能耗降低约11%至15%。

Claims (5)

1.一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，其特征在于其组分按照重量百分比分别为：

水溶性烯丙基聚合物5～20%，柠檬酸铵7～15%，

羧甲基淀粉钠5～15%，六偏磷酸钠2～10%，

工业副产盐母液0.1～1%，焦磷酸钠5～15%，

腐植酸钠5～10%，水其余；

工业副产盐母液的主要有效成分为EDTA，其在母液中的质量分数不小于50%。

2.根据权利要求1所述的一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，其特征在于其组分按照重量百分比分别为：

水溶性烯丙基聚合物10～20%，柠檬酸铵10～15%，

羧甲基淀粉钠5～12%，六偏磷酸钠5～10%，

工业副产盐母液0.5～1%，焦磷酸钠5～15%，

腐植酸钠5～10%，水其余。

3.根据权利要求1或2所述的一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，其特征在于所述的水溶性烯丙基聚合物为小分子量的聚丙烯酰胺、小分子量的聚丙烯酸钠中的一种或二者的组合。

4.根据权利要求1或2所述的一种硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂，其特征在于所述的工业副产盐母液的主要有效成分为EDTA，其在母液中的质量分数不小于50%。

5.一种利用权利要求1或2所述的硅酸锆基复合陶瓷原料湿法研磨用分散剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：将水置于容器内加热至40～45℃之间，在搅拌的条件下分别散入腐植酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠；待全部溶解后按先后顺序加入工业副产盐母液、水溶性烯丙基聚合物、羧甲基淀粉钠以及柠檬酸铵；继续搅拌20～30分钟，体系内各组分完全溶解后移至常温下静置50～60分钟，完成。