CN109678528A - 一种陶瓷解胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种陶瓷解胶剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷解胶剂，其主要由以下重量份的原料制备而成：二甲基二烯丙基氯化铵5‑20份，纤维素醚5‑10份，单体40‑90份，链转移剂1‑10份，引发剂0.1‑5份，聚乙二醇5‑10份；相应的本发明还公开了上述陶瓷解胶剂的制备方法与应用。本发明中的陶瓷解胶剂在较低pH的浆料体系中解胶性能优良。

Description

一种陶瓷解胶剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷解胶剂制备领域，尤其涉及一种陶瓷解胶剂及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷减水剂,亦称解凝剂、分散剂、稀释剂或解胶剂，是一种广泛使用的陶瓷添加剂，用于陶瓷工业的选泥、磨浆、制釉等工艺过程。陶瓷减水剂的作用是改善浆料的流动性，使其在水分含量减少的情况下，粘度适当，流动性好，稳定性好，提高产品的质量。
目前，最为常见的解胶剂是无机解胶剂，如氯化钠、硅酸钠、碳酸钠、三聚磷酸钠等；无机类解胶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。而且因为无机解胶剂的添加量大，会增加在生产过程中的成本。
另一种常见的解胶剂是低分子有机解胶剂，如柠檬酸钠、乙二胺四乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠等；但这种解胶剂的解胶效果较差。
目前研究较多的一类新型解胶剂是高分子解胶剂；如聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚羧酸系解胶剂等；其中，又以聚羧酸系解胶剂效果最佳。据算算解胶剂减水剂由于疏水基、亲水基的位置和大小可调，分子结构可呈梳型、又可呈支链化，因而对分散颗粒表面覆盖及包封效果较好。其分散体系更易趋于稳定及流动。但是传统的聚羧酸系解胶剂，由于其分子中存在大量羧基结构，在较低pH下难以电离，故在低pH的浆料体系中解胶效果差。
另一方面，随着节能减排形势日益严峻，陶瓷厂多将废水进行二次处理之后重复利用在制浆过程中；处理后废水呈酸性；故以废水制备的浆料多为酸性，传统的解胶剂无法良好解胶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种陶瓷解胶剂，其可应用于低pH体系陶瓷浆料，解胶效果良好，添加量低。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种上述陶瓷解胶剂的制备方法，其方法简单。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷解胶剂，其主要由以下重量份的原料制备而成：
二甲基二烯丙基氯化铵5-20份，纤维素醚5-10份，聚乙二醇5-10份，单体40-90份，链转移剂1-10份，引发剂0.1-5份。
作为上述技术方案的改进，所述纤维素醚为聚阴离子纤维素或羧甲基纤维素。
作为上述技术方案的改进，所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺2-甲基丙烷磺酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠中的一种或组合。
作为上述技术方案的改进，所述单体选自甲基丙烯磺酸钠、巴豆酸、烯丙基磺酸钠中的一种或组合。
作为上述技术方案的改进，所述链转移剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、次亚磷酸钠、丙酮、异丙醇中的一种或组合。
作为上述技术方案的改进，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或组合。
作为上述技术方案的改进，其主要由以下重量份的原料制备而成：二甲基二烯丙基氯化铵10-15份，聚阴离子纤维素5-10份，聚乙二醇5-10份，甲基丙烯酸磺酸钠40-60份，马来酸酐10-30份，无机链转移剂4-10份，引发剂0.1-3份。
作为上述技术方案的改进，所述甲基丙烯酸磺酸钠与马来酸酐的重量比为(1-3)：(0.5-1)。
相应的，本发明还公开了一种上述陶瓷解胶剂的制备方法，其包括：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵5-20份，纤维素醚5-10份，聚乙二醇5-10份，单体40-90份，链转移剂1-10份，引发剂0.1-5份加入反应釜中，加热到40-80℃，恒温搅拌，反应1-5h；
(2)加入碱液和水，调节pH至6-9，即得到陶瓷解胶剂成品。
相应的，本发明还公开了一种上述陶瓷解胶剂通过加入陶瓷浆料之中，在陶瓷原料研磨、制浆和成型过程中的应用。
实施本发明的有益效果如下：
本发明通过纤维素醚以及聚乙二醇引入了大量的OH锚固集团，其在低pH的情况下仍能以空间位阻作用力的形式起到分散作用使得本发明中的解胶剂可适用于pH 1-3的陶瓷浆料之中。同时，本发明通过二甲基二烯丙基氯化铵在解胶剂中引入了铵盐，其在浆料中可水解，形成螯合的氨基和羧基，将水化阳离子吸附的水释放，因此具有良好的解胶性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
传统的无机解胶剂在酸性条件下发生水解，削弱了静电斥力，解胶效果差。新型的聚羧酸型解胶剂在酸性条件下羧基难以电离，系统Zeta电位低，解胶效果也差。为此，本发明开发了一种可应用低pH浆料的陶瓷解胶剂，其主要由下述重量份的原料制成：二甲基二烯丙基氯化铵5-20份，纤维素醚5-10份，聚乙二醇5-10份，单体40-90份，链转移剂1-10份，引发剂0.1-5份。
本发明采用纤维素醚以及聚乙二醇在解胶剂结构中引入了大量的OH锚固集团；并采用二甲基二烯丙基氯化铵引入了铵盐，当应用于低pH的浆料体系中时，铵盐电离，吸附在粘土颗粒表面，增大了zeta电位；同时，大量的OH锚固集团之间产生空间位阻作用力，使得浆料粘度降低，达到解胶的效果。本发明中的陶瓷解胶剂可应用在pH为1-3的酸性浆料体系中。
进一步的，为了增强陶瓷解胶剂的解胶性能；所述纤维素醚选用阴离子纤维素醚；具体的，选用聚阴离子纤维素或羧甲基纤维素；进一步优选的，选用聚阴离子纤维素，其溶解性强，易于反应，同时抗酸能力也更强。
所述聚乙二醇选用PEG200、PEG400、PEG800、PEG1000中的一种或组合；优选的，选用PEG800，其粘度，易于反应。
进一步的，所述聚乙二醇与纤维素醚的重量比为：(0.5-1.5)：(1-2)；优选的，聚乙二醇与纤维素醚的重量比为：(0.5-0.8)：(1-1.5)；由于聚乙二醇的加入也会引入—(CO2)O基，其在低pH条件下作用较弱；故控制较低的聚乙二醇的加入量。
在本发明中的配方中，所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺2-甲基丙烷磺酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠中的一种或组合。优选的，选用所述单体选自甲基丙烯磺酸钠、巴豆酸、烯丙基磺酸钠中的一种或组合，这些单体具有很强的反应性。进一步优选的，所述单体选用甲基丙烯酸磺酸钠与马来酸酐的混合物，且甲基丙烯酸磺酸钠与马来酸酐的重量比为(1-3)：(0.5-1)；进一步优选的，甲基丙烯酸磺酸钠与马来酸酐的重量比为(1-3)：1。
所述链转移剂用于控制聚合物的链长度，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。在本发明的配方中，所述链转移剂的加入重量份为1-10份，优选为4-10份。
本发明中的链转移剂选用选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、次亚磷酸钠、丙酮、异丙醇中的一种或组合；优选的，选用无机链转移剂；具体的，为亚硫酸氢钠或亚硫酸氢钾或者次亚磷酸钠；进一步优选的，选用亚硫酸氢钠，其化学稳定性以及操作安全性都较高。
所述的引发剂用于引发单体进行聚合反应。所述引发剂的加入重量份为0.1-5份，优选的为0.1-3份。所述的引发剂为无机类的过氧化物，具体的为过硫酸铵、所硫酸加和过硫酸钠；优选的，选用过硫酸铵，其价格便宜且得到的乳液耐水性较好。
优选的，所述陶瓷解胶剂由以下重量份的原料制备而成：二甲基二烯丙基氯化铵10-15份，聚阴离子纤维素5-10份，甲基丙烯酸磺酸钠40-60份，马来酸酐10-30份，无机链转移剂4-10份，引发剂0.1-3份，聚乙二醇5-10份。此配比范围的陶瓷解胶剂效果良好，能够利用与低pH体系的陶瓷浆料。
相应的，本发明还公开了一种上述陶瓷解胶剂的制备方法，其包括：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵5-20份，纤维素醚5-10份，单体40-90份，链转移剂1-10份，引发剂0.1-5份，聚乙二醇5-10份加入反应釜中，加热到40-80℃，恒温搅拌，反应1-5h；
(2)加入碱液和水，调节pH至6-9，即得到陶瓷解胶剂成品。
其中，采用NaOH溶液调节pH；具体的NaOH溶液的质量浓度为30-50％。
相应的，本发明还公开了一种上述陶瓷解胶剂在陶瓷生产过程中的应用，具体的，包括其在陶瓷原料研磨、制浆和成型过程之中的应用。
下面以具体实施例来进一步阐述本发明：
实施例1
陶瓷解胶剂配方
二甲基二烯丙基氯化铵5份，纤维素醚5份，单体90份，链转移剂10份，引发剂5份，聚乙二醇5份；
其中，单体选用2-丙烯酰胺2-甲基丙烷磺酸；链转移剂选用丙酮，引发剂选用过硫酸钠，纤维素醚选用羧甲基纤维素。
制备方法：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵，纤维素醚，单体，链转移剂，引发剂加入反应釜中，加热到40℃，恒温搅拌，反应2h；
(2)加入碱液和水，调节pH至7，即得到陶瓷解胶剂成品。
实施例2
陶瓷解胶剂配方
二甲基二烯丙基氯化铵20份，纤维素醚10份，单体50份，链转移剂1份，引发剂0.1份，聚乙二醇10份；
其中，单体选用丙烯酸与巴豆酸的混合物，丙烯酸20份，巴豆酸30份；纤维素醚选用羧甲基纤维素；链转移剂选用亚硫酸氢钠，引发剂选用过硫酸钾。
制备方法：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵，纤维素醚，单体，链转移剂，引发剂加入反应釜中，加热到80℃，恒温搅拌，反应5h；
(2)加入碱液和水，调节pH至8，即得到陶瓷解胶剂成品。
实施例3
二甲基二烯丙基氯化铵15份，聚阴离子纤维素9份，衣康酸40份，丙烯酸20份，亚硫酸氢钠6份，过硫酸钠3份，PEG400 7份；
制备方法：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵，纤维素醚，单体，链转移剂，引发剂加入反应釜中，加热到60℃，恒温搅拌，反应3h；
(2)加入碱液和水，调节pH至7.5，即得到陶瓷解胶剂成品。
实施例4
二甲基二烯丙基氯化铵13份，羧甲基纤维素9份，甲基丙烯酸磺酸钠40份，马来酸酐25份，次亚磷酸钠5份，过硫酸钾2份，PEG800 6份；
制备方法与实施例4相同。
实施例5
二甲基二烯丙基氯化铵12份，羧甲基纤维素8份，甲基丙烯酸磺酸钠45份，马来酸酐24份，次亚磷酸钠5份，过硫酸钾1份，PEG800 5份；
制备方法与实施例4相同。
实施例6
二甲基二烯丙基氯化铵14份，羧甲基纤维素6份，甲基丙烯酸磺酸钠52份，马来酸酐18份，次亚磷酸钠3份，过硫酸钾1份，PEG800 6份；
制备方法与实施例4相同。
实施例7
陶瓷解胶剂的性能测试
取粘土250g，加入球磨罐，并加入125g水；并将实施例1-6中的陶瓷解胶剂加入1.875g；在行星球磨机中球磨20min，得到浆料。将浆料采用稀盐酸以及NaOH溶液调节指定的pH。
将调节pH后的浆料分为两份，一份放置30s，测试其流出时间t1；另一份放置30min后测试流出时间t2；其中，采用涂四粘度计测试其流出时间。
对比例1
采用实施例7中的方法进行测试，解胶剂选用聚丙烯酸钠，其加入重量为3.75g。
对比例2
采用实施例7中的方法进行测试，解胶剂选用司马化工公司生产的pc67，其加入重量为1.875g。
测试结果如下表：
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷解胶剂，其特征在于，其主要由以下重量份的原料制备而成：
二甲基二烯丙基氯化铵5-20份，纤维素醚5-10份，聚乙二醇5-10份，单体40-90份，链转移剂1-10份，引发剂0.1-5份。
2.如权利要求1所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，所述纤维素醚为聚阴离子纤维素或羧甲基纤维素。
3.如权利要求1所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺2-甲基丙烷磺酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠中的一种或组合。
4.如权利要求3所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，所述单体选自甲基丙烯磺酸钠、巴豆酸、烯丙基磺酸钠中的一种或组合。
5.如权利要求1所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，所述链转移剂选自亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、次亚磷酸钠、丙酮、异丙醇中的一种或组合。
6.如权利要求1所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或组合。
7.如权利要求1-6任一项所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，其主要由以下重量份的原料制备而成：二甲基二烯丙基氯化铵10-15份，聚阴离子纤维素5-10份，聚乙二醇5-10份，甲基丙烯酸磺酸钠40-60份，马来酸酐10-30份，无机链转移剂4-10份，引发剂0.1-3份。
8.如权利要求7所述的陶瓷解胶剂，其特征在于，所述甲基丙烯酸磺酸钠与马来酸酐的重量比为(1-3)：(0.5-1)。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的陶瓷解胶剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将二甲基二烯丙基氯化铵5-20份，纤维素醚5-10份，聚乙二醇5-10份，单体40-90份，链转移剂1-10份，引发剂0.1-5份加入反应釜中，加热到40-80℃，恒温搅拌，反应1-5h；
(2)加入碱液和水，调节pH至6-9，即得到陶瓷解胶剂成品。
10.如权利要求1-8任一项所述的陶瓷解胶剂通过加入陶瓷浆料之中，在陶瓷原料研磨、制浆和成型过程中的应用。
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