CN105777142A - 一种新型高效陶瓷坯体增强剂及制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型高效陶瓷坯体增强剂，以环糊精、碱、酯化剂为原料，以水或溶剂为连续相，在催化剂、加热、搅拌条件下反应制得的一种酯化环糊精陶瓷坯体增强剂；其相对分子量为1000～50000。本发明的增强剂含有酯键，还有部分未被酯化的羟基，当加入到陶瓷料浆中，酯化环糊精会被陶瓷料浆颗粒吸附，料浆体系粘度不会增加；当陶瓷料浆经成型设备成型后，酯化环糊精在坯体中通过羟基将颗粒有效的粘接起来，形成网状结构，提高了坯体的生坯强度、干燥强度和抗折强度；制得的增强剂可用于陶瓷坯体料浆的制备与生坯的成型过程中；按陶瓷坯料干基质量的0.2～0.6％加入，体系粘度不会增加，而陶瓷坯体抗折强度可提高30％～80％。

Description

一种新型高效陶瓷坯体增强剂及制备方法与应用
技术领域
本发明属于陶瓷原料领域、陶瓷增强剂技术领域，具体涉及一种新型高效陶瓷坯体增强剂及制备方法与应用。
背景技术
我国是陶瓷生产和使用大国，日用陶瓷、建筑陶瓷产量连续几年居于世界第一；陶瓷在美化人们生活工作环境、提高人们生活质量的同时，给能源、环境资源带来了重大负担，陶瓷生产的主要原料优质粘土资源日益枯竭。由于优质粘土的不可再生性，在陶瓷的生产过程中，优质粘土逐渐减少、瘠性料较多的粘土所占比例逐渐增加，导致了陶瓷坯体干燥强度下降，裂纹、断角、缺边等诸多缺陷严重，以至于成品率严重降低，影响陶瓷生产。
寻找或制造新原料替代或部分替代优质粘土在陶瓷中的使用成为陶瓷行业的重要任务，国内外科研工作者也做了很多相关研究工作。
CN201210033695.4公开了一种陶瓷坯体增强剂，按陶瓷坯料干基质量的0.2～0.5％加入上述的增强剂，搅拌均匀后即可进入下一步制备工序。本发明的增强剂可以大幅度提高坯体的抗折强度，改善坯体粒裂；增加粉料的流动性，提高粉体的结合性能；对坯体的烧成无任何不良影响；对解决坯体裂纹、边角易损等缺陷有明显效果；还可以提高坯体在窑炉内的干燥速度、烧成速度，从而缩短烧成时间，提高产能。
CN201310332474.1公开一种具备坯体增强效果的复合陶瓷稀释剂及其使用方法，包括对无机、小分子有机减水剂以及表面活性剂和聚羧酸聚合物的选择，以及对以上各种物质添加量的优化，将上述原料按照一定的配比进行复合，并通过球磨将建陶土料以及复合陶瓷稀释剂混合均匀，对陶瓷料浆起到稀释作用的同时可提高坯体强度。
中国专利号CN201410419165.2公开了一种环糊精接枝共聚物型陶瓷减水剂及其制备方法；由于环糊精特殊的分子结构，所制备的减水剂具有非常好的减水和分散效果，并且对陶瓷还具有增强的效果。
但是现行增强剂仍存在影响泥浆流动性、产生针孔黑心现象等生产问题，增加了陶瓷生产之成本，同时降低了成品率；市场上急需一款对泥浆流动性无不良影响，同时可大大提高坯体抗折强度的产品。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种新型高效陶瓷坯体增强剂。
本发明的另一目的在于提供上述一种新型高效陶瓷坯体增强剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述一种新型高效陶瓷坯体增强剂在陶瓷坯体制造过程中的应用。
一种新型高效陶瓷坯体增强剂的制备方法，其特征在于，所述的新型高效陶瓷坯体增强剂以环糊精、碱、酯化剂为原料，以溶剂为连续相，在催化剂、加热、搅拌等条件下反应制得，其制备步骤如下：
a、将100份环糊精加入溶剂中，配制固含量为10～60％的环糊精溶液，在30～50℃温度下搅拌1～4h，向其中加入20～60份碱，在50～80℃下搅拌1～2h，即得改性环糊精溶液a；
b、在改性环糊精溶液a中的加入0.1～20份的催化剂，在50～80℃反应温度下搅拌1～2h，再加10～30份酯化剂，继续在50～80℃下搅拌1～4h即得酯化改性环糊精溶液b；
c、将酯化改性环糊精溶液b经过滤，干燥，粉碎，获得一种新型高效的酯化环糊精陶瓷坯体增强剂。
所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精的一种或两种以上；所述的溶剂为水、丙二醇、乙醇、丙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇、乙醚、二氯甲烷、氯仿、丙酮中的一种或两种以上，优选为水与乙醇；所述的碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、硫化钠、硅酸钠、硼酸钠、磷酸三钠的一种或两种以上，优选为硅酸钠；所述的催化剂为硝酸铈、过硫酸铵的一种或两种以上，优选为硝酸铈；所述的酯化剂为二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、乙酸、乙酸钠、醋酸酐、三氯氧磷的一种或两种以上，优选为三氯氧磷。
上述制备方法制得的新型高效陶瓷坯体增强剂平均相对分子质量为1000～50000。
在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基质量的0.2～0.6％加入该新型高效陶瓷坯体增强剂，待球磨完成以后，即可直接进入下一步制备工序，经测试，陶瓷坯体抗折强度可以增加30％～80％。
本发明的一种陶瓷坯体增强剂陶瓷坯体增强剂，在对陶瓷坯体产生增强作用的同时，不会增加坯体料浆体系的粘度，原理如下：
本发明的一种新型高效陶瓷坯体增强剂是一种酯化环糊精坯体增强剂，其成分中含有磷酸盐、硅酸盐等与环糊精形成的酯键，同时还含有大部分未被酯化的羟基；当改性环糊精加入到陶瓷料浆中，会被陶瓷料浆颗粒吸附，改性环糊精酯键上连着可以让不同料浆中颗粒产生排斥作用的磷酸盐、硅酸盐等，因此陶瓷料浆颗粒不会相互吸引而团聚，料浆体系粘度不会增加；另外，由于环糊精分子量较小，单个环糊精上未改性羟基相对较少，亦不会增加料浆体系粘度；当陶瓷料浆经成型设备成型后，酯化环糊精陶瓷坯体增强剂在坯体中通过羟基将组成坯体的颗粒有效的粘接起来，使坯体内部颗粒成网状结构，大幅度增加了坯体的生坯强度、干燥强度、施釉强度。
具体实施方式
实施例1
a、将100份α-环糊精加入水中，配制固含量为10％的环糊精溶液，在50℃温度下搅拌4h，向其中加入20份硅酸钠，在80℃下搅拌2h，即得改性环糊精溶液a；
b、在改性环糊精溶液a中的加入0.1份的硝酸铈，在80℃反应温度下搅拌2h，再加10份三氯氧磷，继续在80℃下搅拌4h即得酯化改性环糊精溶液b；
c、将酯化改性环糊精溶液b经过滤，干燥，粉碎，获得一种新型高效的酯化环糊精陶瓷坯体增强剂。
经测试，在陶瓷标准配方土料浆中加入0.2％本发明增强剂，料浆粘度未发生变化：向“长方体型”模具(长50cm、宽3cm，磨具中中间有两个向内的小三角形)里注入上述料浆成型，通过与未加本发明增强剂的料浆比较生坯的开裂情况，说明增强效果；试验发现加有0.2％该增强剂料浆成型后的素坯3h后不开裂，12h后裂纹长6.3cm；同样条件下未加增强剂料浆成型后，0.5h后有裂纹，3h后裂纹长6.2cm。
陶瓷生产线测试，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基质量的0.2％加入该酯化环糊精陶瓷坯体增强剂，待球磨完成以后，进入下一步制备工序；经测试，陶瓷生坯强度可以增加30％。
实施例2
a、将100份β-环糊精加入乙醇中，配制固含量为60％的环糊精溶液，在30℃温度下搅拌1h，向其中加入60份氢氧化钠，在50℃下搅拌1h，即得改性环糊精溶液a；
b、在改性环糊精溶液a中的加入20份的硝酸铈，在50℃反应温度下搅拌1h，再加30份三聚磷酸钠，继续在50℃下搅拌1h即得酯化改性环糊精溶液b；
c、将酯化改性环糊精溶液b经过滤，干燥，粉碎，获得一种新型高效的酯化环糊精陶瓷坯体增强剂。
经测试，在陶瓷标准配方土料浆中加入0.6％本发明增强剂，料浆粘度未发生变化：向“长方体型”模具(长50cm、宽3cm，磨具中中间有两个向内的小三角形)里注入上述料浆成型，通过与未加本发明增强剂的料浆比较生坯的开裂情况，说明增强效果；试验发现加有0.6％该增强剂料浆成型后的素坯3h后不开裂，12h后裂纹长4.3cm；同样条件下未加增强剂料浆成型后，0.5h后有裂纹，3h后裂纹长6.3cm。
陶瓷生产线测试，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基质量的0.6％加入该酯化环糊精陶瓷坯体增强剂，待球磨完成以后，进入下一步制备工序；经测试，陶瓷生坯强度可以增加80％。
实施例3
a、将100份γ-环糊精加入水中，配制固含量为40％的环糊精溶液，在45℃温度下搅拌3h，向其中加入40份硅酸钠，在70℃下搅拌2h，即得改性环糊精溶液a；
b、在改性环糊精溶液a中的加入5份的过硫酸铵，在70℃反应温度下搅拌1h，再加25份醋酸酐，继续在70℃下搅拌3h即得酯化改性环糊精溶液b；
c、将酯化改性环糊精溶液b经过滤，干燥，粉碎，获得一种新型高效的酯化环糊精陶瓷坯体增强剂。
经测试，在陶瓷标准配方土料浆中加入0.4％本发明增强剂，料浆粘度未发生变化：向“长方体型”模具(长50cm、宽3cm，磨具中中间有两个向内的小三角形)里注入上述料浆成型，通过与未加本发明增强剂的料浆比较生坯的开裂情况，说明增强效果；试验发现加有0.4％该增强剂料浆成型后的素坯3h后不开裂，12h后裂纹长5.1cm；同样条件下未加增强剂料浆成型后，0.5h后有裂纹，3h后裂纹长6.3cm。
陶瓷生产线测试，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基质量的0.4％加入该酯化环糊精陶瓷坯体增强剂，待球磨完成以后，进入下一步制备工序；经测试，陶瓷生坯强度可以增加60％。

Claims (4)

1.一种新型高效陶瓷坯体增强剂，其特征在于：所述的新型高效陶瓷坯体增强剂以环糊精、碱、酯化剂为原料，以溶剂为连续相，在催化剂、加热、搅拌条件下反应制得；
其中，所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精的一种或两种以上；所述的溶剂为水、丙二醇、乙醇、丙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇、乙醚、二氯甲烷、氯仿、丙酮中的一种或两种以上，优选为水与乙醇；所述的碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、硫化钠、硅酸钠、硼酸钠、磷酸三钠的一种或两种以上，优选为硅酸钠；所述的催化剂为硝酸铈、过硫酸铵中的一种或两种以上，优选为硝酸铈；所述的酯化剂为二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、乙酸、乙酸钠、醋酸酐、三氯氧磷的一种或两种以上，优选为三氯氧磷。
2.如权利要求1所述的一种新型高效陶瓷坯体增强剂，其特征在于：所述的新型高效陶瓷坯体增强剂其平均相对分子质量为1000～50000。
3.一种如权利要求1所述的一种新型高效陶瓷坯体增强剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，包括以下步骤：
a、将100份环糊精加入溶剂中，配制固含量为10～60％的环糊精溶液，在30～50℃温度下搅拌1～4h，向其中加入20～60份碱，在50～80℃下搅拌1～2h，得到改性环糊精溶液a；
b、在改性环糊精溶液a中的加入0.1～20份的催化剂，在50～80℃反应温度下搅拌1～2h，再加10～30份酯化剂，在50～80℃下保温反应1～4h，得到酯化改性环糊精溶液b；
c、将酯化改性环糊精溶液b经过滤，干燥，粉碎，即制得一种新型高效的酯化环糊精陶瓷坯体增强剂。
4.如权利要求1所述的一种新型高效陶瓷坯体增强剂，其特征在于：所述的新型高效陶瓷坯体增强剂可用于陶瓷坯体料浆的制备与生坯的成型过程中；
所述的新型高效陶瓷坯体增强剂按陶瓷坯料干基质量的0.2～0.6％加入，不会增加坯体料浆体系的粘度，而陶瓷坯体抗折强度可提高30％～80％。
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Denomination of invention: A high-efficiency ceramic body reinforcing agent and its preparation method and application

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