CN110066179A - 一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂及其制造方法，该分散剂由三个功能组份组成，其中组份A为将按重量份计异丁烯磺酸钠、顺酐、聚甲基丙烯酸甲酯在过二硫酸铵作用下与丙烯酸单体聚合而成的阴离子线性聚合物；组份B为将按重量份计氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉、氧化钇粉构成的低熔点玻璃微粉在烧结后机械破碎成渣获得的边缘锋利的固体渣；组份C为以剧木屑、干枯秸秆、胶原活化酶水剂为原料通过超微粉碎装置处理后获得的以纤维素和多糖为基有植物有机改性物。本发明具有强化陶瓷、线性羧酸有机物基的、减水性好的、流性指数高的技术效果。

Description

一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及陶瓷应用技术领域，尤其涉及一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂及其制造方法。
背景技术
分散剂的种类多，并不是所有分散剂都适用于陶瓷粉料，也不是适应一种料的新型分散剂适用于所有的陶瓷粉体。因为不同的分散系统物理化学特性相差很大，分散剂的作用也十分复杂，必须通过实验来验证各种分散剂对某一原料的效果，即测定分散剂对浆料粘度、沉降度、pH值等各种参数指标来分析调节各种因素，以此选择较佳的分散剂。新型分散剂的开发一般有两种途径，一是将已经工业化生产的分散剂进行复配，往往可以得到很好效果。复配后的分散剂性能大幅度提高，有利于降低使用成本，这是开发新型分散剂快捷和省钱的方法。二是新型分散剂的化学合成。在有关理论成果的基础上，成功研究新型专用和高效分散剂。现在研制的多为有机高分子聚合物和聚电介质分散剂，应用于特种陶瓷或氧化物陶瓷中，能大大提高浆料的固含量和流变性能。
目前采用陶瓷球磨技术的设备都不可避免地存在两个问题：1，由于陶瓷球自重低，在同等搅拌速率下挤压力不足，因而导致的球磨效率低下，即单台球磨机产出效率低下；2，由于现有技术中的陶瓷磨球多采用粗糙烧结技术，结构既不致密、又不均衡，同时脆性还大，易碎裂，因而在球磨过程中损耗相较于原钢质磨球更快。
现有技术中，已知陶瓷浆体的拉伸粘结强度：当纤维素掺量<0.7％时，陶瓷浆体的3d和7d拉伸粘结强度随着纤维素掺量的增加而急剧增加，当纤维素掺量≥0.7％时，拉伸粘结强度增加缓慢。
减水剂是一种能够显著改善陶瓷料浆和陶瓷坯体料浆性能的重要添加剂。分散剂已被广泛地用于陶瓷生产各工序。它不仅能使料浆、改性物在含水率较低的情况下依然具有较好的分散性和较低的黏度以及可操作性，又能降低球磨、干燥和固结时间及能耗，以实现提高产品质量、节能降耗和提高经济效益的目标。
但现有技术中的陶瓷分散剂一般会增加初始稠度，这样也导致了流性指数降低；同时现有技术通常具有释水性(水含量越高通常分散效果越好)，不利于陶瓷干结；另外，现有技术中具有优良性能的分散剂反应物繁多，物料准备复杂，经济性差。
因此市场上需要一种强化陶瓷、线性羧酸有机物基的、减水性好的、流性指数高的分散剂。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种强化陶瓷、线性羧酸有机物基的、减水性好的、流性指数高的陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备剧木屑15份-18份、干枯秸秆8份-10份、氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份、氧化钇粉1份-2份、异丁烯磺酸钠5份-6份、顺酐5份-6份、聚甲基丙烯酸甲酯15份-18份、过二硫酸铵2份-2.4份、丙烯酸单体3份-5份、胶原活化酶水剂0.2份-0.3份、足量去离子水；
②设备准备：准备反应釜、机械搅拌装置；
2)第一功能组份制备
①将阶段1)步骤①准备的异丁烯磺酸钠、顺酐、聚甲基丙烯酸甲酯混合均匀，获得混合物A；将过二硫酸铵、丙烯酸单体混合均匀，获得混合物B；
②将步骤①获得的混合物A和混合物B分别投入各自重量6倍-8倍的去离子水中，搅拌均匀后将混合物A的水溶液注入阶段1)步骤②准备的反应釜中，获得待反应混合液；混合物B水溶液待用；
③将步骤②获得的待反应混合液采用阶段1)步骤②准备的机械搅拌装置以150rpm/min-200rpm/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌1min-2min后维持搅拌并开始升温，升温至92℃-95℃后开始保温，第一阶段保温时间2.5h-3h，在保温期间匀速地将步骤②获得的混合物B水溶液以50％/h的体积速率全部滴加到反应釜中，然后进入第二阶段，第二阶段降温至80℃-85℃，继续保持搅拌，保温至烘干水份，获得第一功能组份；
3)第二功能组份制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉、氧化钇粉混合均匀，获得混合固体粉末；
②将步骤①获得的混合固体粉末采用800℃-850℃烧结成球状，然后将烧结的球体机械破碎成渣，这些渣末即为所需第二功能组份；
4)第三功能组份制备
①采用阶段1)步骤②准备的超微粉碎装置将阶段1)步骤①准备的剧木屑和干枯秸秆粉碎成末，将获得的植物粉末与阶段1)步骤①准备的胶原活化酶水剂混合并搅拌均匀，即获得所需第三功能组份；
5)分散剂的制备
①将阶段2)获得的第一功能组份、阶段3)获得的第二功能组份与阶段4)获得的第三功能组份混合并搅拌均匀，即获得所需分散剂。
一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂，该分散剂由三个功能组份组成，其中组份A为将按重量份计异丁烯磺酸钠5份-6份、顺酐5份-6份、聚甲基丙烯酸甲酯15份-18份在过二硫酸铵2份-2.4份作用下与丙烯酸单体3份-5份聚合而成的阴离子线性聚合物；组份B为将按重量份计氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份、氧化钇粉1份-2份构成的低熔点玻璃微粉在烧结后机械破碎成渣获得的边缘锋利的固体渣；组份C为以剧木屑15份-18份、干枯秸秆8份-10份、胶原活化酶水剂0.2份-0.3份为原料通过超微粉碎装置处理后获得的以纤维素和多糖为基有植物有机改性物。
本发明的用量为需研磨陶瓷重量的0.45％-0.5％，每2h补加一次，每次补料为初始用量的50％，直至研磨完成。
与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)本发明中，剧木屑与干枯秸秆经超微粉碎处理后获得的产物在胶原活化酶的作用下获得的纤维素、木质素和粘性多糖可以明显增加陶瓷的自结合能力同时起到明显的强化作用。(2)本发明的核心技术特征是异丁烯磺酸钠、顺酐、聚甲基丙烯酸甲酯在过二硫酸铵作用下与丙烯酸单体聚合而成的阴离子线性聚合物，该线性聚合物实质是一种线状MA-AA-MAS聚羧酸-丙烯酸聚合物，本发明的实测效果为：与两个阳性对照相比，相对于常规技术中的改性聚丙烯酸高聚物，其料浆体系黏度最低，为352.2mPa·s；而相对于现有技术中表现优秀的PC-67(德国Zschimmer&Schwarz公司生产)，在其掺量为0.35％(相对绝干料浆质量)时，料浆体系黏度最低，为138.9mPa·s；而本发明在其掺量为0.35％(相对绝干料浆质量)时料浆体系黏度为78.2mPa·s。对于3种分散剂，在相同添加量情况下，线状MA-AA-MAS聚羧酸分散剂的料浆体系黏度明显低于其他2种，原因主要是线状MA-AA-MAS聚羧酸分散剂所形成的位阻层，阻止了陶瓷坯体料浆颗粒的絮凝团聚；同时线状MA-AA-MAS聚羧酸分子上的阴离子，容易吸附在料浆粒子表面，当粒子相互靠近时，双电层发生重叠，粒子不易“团聚”，从而保证了料浆颗粒的有效分散而不沉聚，同时增加附着的玻璃渣的切削力，助力陶瓷研磨研磨。(3)本发明的分散剂的线状MA-AA-MAS聚羧酸-丙烯酸分子结构中含有提供大量具有高度分散作用的羟基、羧基和磺酸基等基团，其分子结构适配性好、应用范围广，同时能帮助陶瓷建立良好的速干和高流性的架构体系。(4)本发明的功能组份还有另一个重要支撑，那就是其它氧化物构建的类似于低熔点玻璃微粉混合物，本发明采用氧化物原料相互之间存在互促关系，能交互降低各自熔点，本发明采用的配方不考虑基体硅胶聚合物的情况下熔点在680℃-750℃，且以氧化硅为主体的这些成份在以硅胶聚合物为基体的胶质中，由于化学组成相近还能起到极好的提高可塑性、提高内结合力的作用，使本发明的常温性能更加稳定，同时锋锐破碎的玻璃渣具有极好的增切削性，由于本低熔点玻璃的硬度是介于陶瓷原料与陶瓷磨球之间的，既不会损害陶瓷磨球的表面，又能在使用过程中二次破碎提供切削力。因此本发明具有强化陶瓷、线性羧酸有机物基的、减水性好的、流性指数高的特性，有着优良的综合性能。
具体实施方式
实施例1：
一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂，该分散剂由三个功能组份组成，其中组份A为将按重量份计异丁烯磺酸钠6Kg、顺酐6Kg、聚甲基丙烯酸甲酯18Kg在过二硫酸铵2.4Kg作用下与丙烯酸单体5Kg聚合而成的阴离子线性聚合物；组份B为将按重量份计氧化硅粉25Kg、氧化钛粉6Kg、氧化锌粉18Kg、氧化铅粉3Kg、氧化锂粉3Kg、氧化钇粉1Kg构成的低熔点玻璃微粉在烧结后机械破碎成渣获得的边缘锋利的固体渣；组份C为以剧木屑15Kg-18Kg、干枯秸秆8Kg-10Kg、胶原活化酶水剂0.2Kg-0.3Kg为原料通过超微粉碎装置处理后获得的以纤维素和多糖为基有植物有机改性物；
上述分散剂的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备剧木屑18Kg、干枯秸秆10Kg、胶原活化酶水剂0.3Kg、氧化硅粉25Kg、氧化钛粉6Kg、氧化锌粉18Kg、氧化铅粉3Kg、氧化锂粉3Kg、氧化钇粉1Kg、异丁烯磺酸钠6Kg、顺酐6Kg、聚甲基丙烯酸甲酯18Kg、过二硫酸铵2.4Kg、丙烯酸单体5Kg、足量去离子水；
②设备准备：准备反应釜、机械搅拌装置；
2)第一功能组份制备
①将阶段1)步骤①准备的异丁烯磺酸钠、顺酐、聚甲基丙烯酸甲酯混合均匀，获得混合物A；将过二硫酸铵、丙烯酸单体混合均匀，获得混合物B；
②将步骤①获得的混合物A和混合物B分别投入各自重量8倍的去离子水中，搅拌均匀后将混合物A的水溶液注入阶段1)步骤②准备的反应釜中，获得待反应混合液；混合物B水溶液待用；
③将步骤②获得的待反应混合液采用阶段1)步骤②准备的机械搅拌装置以200rpm/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌2min后维持搅拌并开始升温，升温至92℃后开始保温，第一阶段保温时间3h，在保温期间匀速地将步骤②获得的混合物B水溶液以50％/h的体积速率全部滴加到反应釜中，然后进入第二阶段，第二阶段降温至85℃，继续保持搅拌，保温至烘干水份，获得第一功能组份；
3)第二功能组份制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉、氧化钇粉混合均匀，获得混合固体粉末；
②将步骤①获得的混合固体粉末采用850℃烧结成球状，然后将烧结的球体机械破碎成渣，这些渣末即为所需第二功能组份；
4)第三功能组份制备
①采用阶段1)步骤②准备的超微粉碎装置将阶段1)步骤①准备的剧木屑和干枯秸秆粉碎成末，将获得的植物粉末与阶段1)步骤①准备的胶原活化酶水剂混合并搅拌均匀，即获得所需第三功能组份；
5)分散剂的制备
①将阶段2)获得的第一功能组份、阶段3)获得的第二功能组份与阶段4)获得的第三功能组份混合并搅拌均匀，即获得所需分散剂。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂，该分散剂由两个功能组份组成，其中组份A为将按重量份计异丁烯磺酸钠5Kg、顺酐5Kg、聚甲基丙烯酸甲酯15Kg在过二硫酸铵2Kg作用下与丙烯酸单体3Kg聚合而成的阴离子线性聚合物；组份B为将按重量份计氧化硅粉30Kg、氧化钛粉8Kg、氧化锌粉20Kg、氧化铅粉5Kg、氧化锂粉5Kg、氧化钇粉2Kg构成的低熔点玻璃微粉在烧结后机械破碎成渣获得的边缘锋利的固体渣；组份C为以剧木屑15Kg、干枯秸秆8Kg、胶原活化酶水剂0.2Kg为原料通过超微粉碎装置处理后获得的以纤维素和多糖为基有植物有机改性物；
上述分散剂的制造方法，包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备剧木屑15Kg、干枯秸秆8Kg、胶原活化酶水剂0.2Kg、氧化硅粉30Kg、氧化钛粉8Kg、氧化锌粉20Kg、氧化铅粉5Kg、氧化锂粉5Kg、氧化钇粉2Kg、异丁烯磺酸钠5Kg、顺酐5Kg、聚甲基丙烯酸甲酯15Kg、过二硫酸铵2Kg、丙烯酸单体3Kg、足量去离子水；
2)第一功能组份制备
②将步骤①获得的混合物A和混合物B分别投入各自重量6倍的去离子水中，搅拌均匀后将混合物A的水溶液注入阶段1)步骤②准备的反应釜中，获得待反应混合液；混合物B水溶液待用；
③将步骤②获得的待反应混合液采用阶段1)步骤②准备的机械搅拌装置以150rpm/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌1min后维持搅拌并开始升温，升温至95℃后开始保温，第一阶段保温时间2.5h，在保温期间匀速地将步骤②获得的混合物B水溶液以50％/h的体积速率全部滴加到反应釜中，然后进入第二阶段，第二阶段降温至80℃，继续保持搅拌，保温至烘干水份，获得第一功能组份；
3)第二功能组份制备
②将步骤①获得的混合固体粉末采用800℃烧结成球状，然后将烧结的球体机械破碎成渣，这些渣末即为所需第二功能组份；
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)原材料准备
①原材料准备：按重量份准备剧木屑15份-18份、干枯秸秆8份-10份、氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份、氧化钇粉1份-2份、异丁烯磺酸钠5份-6份、顺酐5份-6份、聚甲基丙烯酸甲酯15份-18份、过二硫酸铵2份-2.4份、丙烯酸单体3份-5份、胶原活化酶水剂0.2份-0.3份、足量去离子水；
②设备准备：准备超微粉碎装置、反应釜、机械搅拌装置；
2)第一功能组份制备
①将阶段1)步骤①准备的异丁烯磺酸钠、顺酐、聚甲基丙烯酸甲酯混合均匀，获得混合物A；将过二硫酸铵、丙烯酸单体混合均匀，获得混合物B；
②将步骤①获得的混合物A和混合物B分别投入各自重量6倍-8倍的去离子水中，搅拌均匀后将混合物A的水溶液注入阶段1)步骤②准备的反应釜中，获得待反应混合液；混合物B水溶液待用；
③将步骤②获得的待反应混合液采用阶段1)步骤②准备的机械搅拌装置以150rpm/min-200rpm/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌1min-2min后维持搅拌并开始升温，升温至92℃-95℃后开始保温，第一阶段保温时间2.5h-3h，在保温期间匀速地将步骤②获得的混合物B水溶液以50％/h的体积速率全部滴加到反应釜中，然后进入第二阶段，第二阶段降温至80℃-85℃，继续保持搅拌，保温至烘干水份，获得第一功能组份；
3)第二功能组份制备
①将阶段1)步骤①准备的氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉、氧化钇粉混合均匀，获得混合固体粉末；
②将步骤①获得的混合固体粉末采用800℃-850℃烧结成球状，然后将烧结的球体机械破碎成渣，这些渣末即为所需第二功能组份；
4)第三功能组份制备
①采用阶段1)步骤②准备的超微粉碎装置将阶段1)步骤①准备的剧木屑和干枯秸秆粉碎成末，将获得的植物粉末与阶段1)步骤①准备的胶原活化酶水剂混合并搅拌均匀，即获得所需第三功能组份；
5)分散剂的制备
①将阶段2)获得的第一功能组份、阶段3)获得的第二功能组份与阶段4)获得的第三功能组份混合并搅拌均匀，即获得所需分散剂。
2.一种陶瓷研磨专用强化陶瓷分散剂，其特征在于：该分散剂由三个功能组份组成，其中组份A为将按重量份计异丁烯磺酸钠5份-6份、顺酐5份-6份、聚甲基丙烯酸甲酯15份-18份在过二硫酸铵2份-2.4份作用下与丙烯酸单体3份-5份聚合而成的阴离子线性聚合物；组份B为将按重量份计氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份、氧化钇粉1份-2份构成的低熔点玻璃微粉在烧结后机械破碎成渣获得的边缘锋利的固体渣；组份C为以剧木屑15份-18份、干枯秸秆8份-10份、胶原活化酶水剂0.2份-0.3份为原料通过超微粉碎装置处理后获得的以纤维素和多糖为基有植物有机改性物。
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