[發明專利]陽離子季銨鹽聚羧酸減水劑在制備陶瓷中的用途

在審

• 申請號: 201510946999.3
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105440224A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 張小富;趙利華;白淑英;李論
• 申請（專利權）人: 廣東紅墻新材料股份有限公司
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/06;C08F2/38;C04B33/13;C08G65/333;C08G65/28
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;宋靜娜

技術領域

本發明涉及一種減水劑的用途，具體涉及一種陽離子季銨鹽聚羧酸減水劑在制備陶瓷中的用途。

背景技術

陶瓷減水劑,亦稱解凝劑、分散劑、稀釋劑或解膠劑，是一種廣泛使用的陶瓷添加劑，用于陶瓷工業的選泥、磨漿、制釉等工藝過程。陶瓷減水劑的作用是通過系統的電動電位，改善釉料的流動性，使其在水分含量減少的情況下，粘度適當，流動性好，穩定性好，避免出現縮釉等現象，提高產品的質量；同時，還能減少釉層的干燥時間，減低干燥能耗，減低生產成本。因此，使用優良的減水劑，能促進陶瓷生產向高效益、高質量、低能耗的方向發展。

陶瓷減水劑分類：根據組成不同，可將陶瓷減水劑分為無機減水劑、有機減水劑和高分子減水劑。1、無機減水劑：主要是無機電解質，一般為含有鈉離子的無機鹽，如氯化鈉、硅酸鈉、碳酸鈉、三聚磷酸鈉等，適用于氧化鋁等漿料，其中應用最多的是三聚磷酸鈉，因其價格低，綜合性能相對較好，缺點是分散作用有限，且用量大。2、有機減水劑：主要是低分子有機電解質類分散劑和表面活性劑分散劑，前者如檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸鈉、羥乙基乙二胺三乙酸鈉等，后者如羧酸鹽、磺酸鹽等。3、高分子減水劑：在陶瓷漿料中添加的高分子陶瓷減水劑一般分為兩類：一類是聚電解質，在水中可電離，呈現不同的離子狀態，如聚丙烯酸鈉；另一類是非離子型高分子表面活性劑，如聚乙烯醇。高分子陶瓷減水劑由于疏水基、親水基的位置和大小可調，分子結構可呈梳型、又可呈支鏈化，因而對分散顆粒表面覆蓋及包封效果較好。其分散體系更易趨于穩定及流動，高分子陶瓷減水劑已成為很有前途的一類高性能減水劑。

陶瓷工業中，一般使用噴霧干燥的方法制造粉料，用這種方法制備出來的粉料，具有良好的流動性，適合生產要求，并可壓出高強度的胚體。噴霧干燥能耗很大，據統計，入塔泥漿平均含水率為40％，粉料產品離塔平均含水率為7％，約33％的水分被蒸發，其所需的能耗約占生產總能耗的1/3左右。因此，希望在陶瓷漿具有合適的流動性和粘度的前提下，盡量少加水，減少料漿體系的含水率，降低噴霧干燥的能耗。陶瓷減水劑的作用就是在降低料漿含水率的同時，使顆粒分散更均勻，具有較好的流動性，適應生產需要。

近年來，國內外對聚羧酸系減水劑的合成工藝及相關理論研究已基本成熟。聚羧酸系減水劑已在一些大型工程中得到了成功的應用。但這些合成及應用的研究大都集中于混凝土建筑方面，作為具有優良性能的聚羧酸系減水劑在陶瓷原料中的應用很少。

聚羧酸系減水劑通常由含羧酸基和含聚氧化乙烯基的兩種以上的單體，與含磺酸基、酯基或其它基團的一些可聚合單體，通過自由基共聚反應合成。在聚合物的分子結構中，不同單體以隨機或有規律地聚合在一起，羧酸系聚合物結構和性能具有多變性，可作為減水劑應用于不同領域。

對聚羧酸減水劑分子結構的研究表明，所謂的梳型結構，是指在合成過程中，一個具有長鏈結構的聚氧化乙烯基大單體參與共聚，在形成的聚羧酸分子結構中，每相隔一定的結構單元，便有一個聚合狀態的長支鏈聚羧酸主鏈之上。這樣的梳型結構可以在水泥顆粒的表面形成有效的吸附作用，從而主要以空間位阻作用發揮其對水泥混凝土系統的減水以及穩定作用。根據空間位阻理論，當吸附有聚羧酸減水劑大分子的水泥顆粒相互靠近時，大分子吸附層造成的空間位阻越大，體系越趨于穩定，分散性好。

聚羧酸減水劑在水泥及粘土漿體中的作用機理及結構適應性：

1、聚羧酸減水劑在混凝土體系中的作用機理

目前關于聚羧酸減水劑的研究資料表明：在混凝土泥漿體系當中，具有梳型結構的聚羧酸減水劑的主要作用機理在于：具有支鏈的共聚物吸附在漿料顆粒表面，雖然漿料顆粒間的靜電斥力較小，但是由于其主鏈與漿料顆粒表面相連，支鏈則延伸進入液相形成較厚的聚合物分子吸附層，從而具有較大的空間位阻斥力作用，所以，在添加量較小的情況下，便對漿料顆粒具有顯著的分散作用。研究的結果表明,梳型聚羧酸減水劑作用于混凝土體系中,主要以空間位阻作用而發揮其減水作用.

2、聚羧酸減水劑在粘土體系中的作用機理

聚羧酸減水劑作用于陶瓷泥漿中,不是單一的靜電斥力或空間位阻作用,而是兩者共同作用的結果.靜電斥力作用和空間位阻作用是陶瓷減水劑對粘土顆粒分散的兩種作用.

隨著陶瓷工業的迅速發展，傳統的陶瓷添加劑已不能適應需求，世界各國都在積極地研究和應用新型高性能陶瓷減水劑。作為代表，聚羧酸系減水劑的合成、作用機理探討等方面只是建立在合理推測階段，深入研究新型高性能減水劑，具有重要的理論意義和實用價值，發展前景廣闊。