[發(fā)明專利]一種梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑及其制備方法與應用

在審

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• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103833941A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 王斌;謝義鵬;劉化珍;嚴杰;李雅杰;黃月文;康樹濤
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08F220/06;C08F228/02;C08F2/38;C04B35/634
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲;裘暉

技術領域

本發(fā)明屬于陶瓷減水劑制備技術領域，特別涉及一種梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑及其制備方法與應用。

背景技術

陶瓷添加劑是在陶瓷工業(yè)生產中為滿足工藝要求和性能需要所添加的助劑的通稱。陶瓷添加劑在生產中的用量不大（通常在0.5～2%），但作用卻很大。陶瓷添加劑的應用以及各種新型添加劑的研究開發(fā)已成為陶瓷工業(yè)發(fā)展的一個重要部分。按照陶瓷添加劑的功能可將陶瓷添加劑分為減水劑、增塑劑、黏合劑、潤濕劑、除泡劑、防腐劑、抗沉淀劑、礦化劑和其他添加劑。

陶瓷減水劑作為一種應用比較廣泛的陶瓷添加劑，主要功能是提高系統(tǒng)的電動電位從而改善漿料的流動性，使其在水分含量減少的情況下，又可以保持適當?shù)牧鲃有耘c適當?shù)恼扯龋煌瑫r降低了生坯的含水量，降低陶瓷干燥與燒結的能耗，降低了生產成本。因此，使用優(yōu)良的陶瓷減水劑，能促進陶瓷生產向高效益、高質量、低能耗的方向發(fā)展。

根據陶瓷減水劑的組成的不同，可將現(xiàn)行生產中常用陶瓷減水劑分為無機鹽減水劑、有機小分子減水劑和高分子減水劑。

無機減水劑，一般是含有鈉離子的無機鹽，如硅酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、碳酸鈉等。無機減水劑在水中可以電離，起調節(jié)電荷的作用。無機陶瓷減水劑存在摻加量大、分散效率低和制得的泥漿穩(wěn)定性差等缺點。目前，國外陶瓷生產發(fā)達企業(yè)已基本不使用單一組分的無機鹽減水劑。

有機小分子減水劑，主要是低分子有機電解質類減水劑和表面活性劑減水劑，如腐植酸鈉、檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸鈉（EDTA）。此類減水劑的分散效果比無機減水劑好，但是價格相對較高、穩(wěn)定性不是太好，并且會對環(huán)境造成污染。

高分子減水劑主要為水溶性高分子，包括高分子聚電解質和非離子型高分子。高分子陶瓷減水劑由于疏水基、親水基的位置、大小及數(shù)量可調，分子結構可呈梳狀、多支鏈化等，因此高分子陶瓷減水劑對分散微粒表面覆蓋及包封效果要更好、分散體系更穩(wěn)定、分散體系適應性更加廣泛。因此，高分子陶瓷減水劑將成為陶瓷減水劑的發(fā)展趨勢，其合成及應用也將逐漸成為本領域研究的熱點。例如Davies等以分子量為3500的聚丙烯酸銨作為氧化鋁的減水劑，適當添加量的情況下可以使83wt%的氧化鋁料漿的粘度降至400mPa·s^-1左右，降粘效果受濃度影響較大。Bouhamed等用RAFT聚合合成AMPS-MPEG共聚物減水劑，并將其與無規(guī)的減水劑進行了對比，結果發(fā)現(xiàn)嵌段共聚物的吸附還與嵌段的長度有關，同時加入嵌段共聚物的料漿的Zeta電位值越負，更容易達到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)；嵌段共聚物體系的分散效率更高，同時受介質離子強度的影響也越大。但由于工業(yè)生產成本較高，聚羧酸系高分子陶瓷減水劑主要處于研究階段。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術陶瓷料漿中含水量較高的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑的制備方法。該方法合成工藝簡單、性能穩(wěn)定、環(huán)境友好、節(jié)約能源，達到陶瓷行業(yè)節(jié)能減排降耗的目的。

本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑。

本發(fā)明再一目的在于提供上述梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑在陶瓷工業(yè)中的應用。

本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn)：

一種梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑的制備方法，通過大分子單體、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸、中和劑、鏈轉移劑在引發(fā)劑引發(fā)下反應，鏈終止劑終止反應，得到梳形聚羧酸型高效陶瓷減水劑。

所述的大分子單體為異戊烯醇聚氧乙烯醚和烯丙醇聚氧乙烯醚中的至少一種。

所用丙烯酸和大分子單體的質量比為1.6:1～4:1。

所用丙烯酸和甲基丙烯磺酸鈉的質量比為3:1～6:1。

優(yōu)選地，所述的中和劑為氫氧化鈉溶液。

優(yōu)選地，所用中和劑的量為調節(jié)大分子單體、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酸和鏈轉移劑的混合溶液的pH值為7～8。

更優(yōu)選地，所用中和劑中氫氧化鈉和丙烯酸的質量比為0.555:1。

所述的鏈轉移劑為常用的無機鹽類鏈轉移劑，優(yōu)選為次亞磷酸鈉和次亞磷酸鉀中的至少一種。

所用鏈轉移劑的質量優(yōu)選為大分子單體、甲基丙烯磺酸鈉和丙烯酸總質量的4.5～6.5%。

所述的引發(fā)劑為過硫酸鹽溶液。

優(yōu)選地，所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀和過硫酸鈉中的至少一種，優(yōu)選過硫酸銨。

更優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為質量分數(shù)為1～3%的過硫酸鹽水溶液。

所用引發(fā)劑中過硫酸鹽的質量為大分子單體、甲基丙烯磺酸鈉和丙烯酸總質量的0.45～0.65%。