一种复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂的制作方法
【专利说明】一种复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂，属于日用陶 瓷技术领域。 【【背景技术】】
[0002] 由于制备石膏陶瓷模具时，实际用水量远远大于理论水化需水量，而致使石膏模 具强度低、易破损、质量差、使用寿命短这一致命的弱点越来越突出。另一方面，随着陶瓷工 业逐步向机械化自动化生产方向的发展，国内对石膏模具的需求量越来越多，质量要求也 更商。
[0003] 针对这些问题，目前主要有三种方法以提高石膏模具的性能，第一种方法是通过 α -半水石膏和β -半水石膏按一定比例混合使用，与此同时，增加了混合工艺，对质量的 控制也更严格，从而增加了成本；第二种是通过降低水膏比的方法以获得高强度的石膏模 具，但会降低石膏模具的吸水率，继而影响到生产效率；另一种方法则是通过添加外加剂来 提高石膏模具的强度。相比之下，添加剂能在极小掺量情况下明显地提高石膏材料的性能， 具有一定的优势。
[0004] 目前，虽然有很多聚羧酸大分子添加剂应用在陶瓷石膏模具中，但传统的添加剂 的减水增强效果用于石膏中效果并不好，甚至会降低石膏强度，且大部分的聚羧酸大分子 由于其缓凝效果严重，往往会对石膏的机械强度造成不利的影响。因此，单一的聚羧酸大分 子添加剂往往不能够满足实际生产需求。BUlichen等的研究表明\ SO42与聚羧酸大分子 之间存在竞争吸附，在石膏水化过程中起到了加速剂的作用。鉴于此，考虑到芳磺基甜菜碱 (十二烷基二甲基苄基磺基甜菜碱），具有超级界面张力，且分子结构中含有SO42，但其水 溶性差，而烷基苯磺酸钠具有很好的增溶效果，且特别容易与其他物质产生协同作用，因 而可以用烷基苯磺酸钠来增加芳磺基甜菜碱的水溶性，它也常与其它物质进行复配使用， 且烷基苯磺酸钠，容易与Ca2+结合生成烷基苯磺酸钙不溶物，起到一定的晶核作用，从而有 利于石膏晶体的生长，加速石膏水化过程。这提示烷基苯磺酸钠与芳磺基甜菜碱的加入有 可能能够降低由聚羧酸大分子缓凝作用造成强度的不利影响，甚至增强石膏模具的强度。 因此，如果能够通过用聚羧酸大分子和烷基苯磺酸钠复配来改性β-半水石膏，在不降低 β -半水石膏吸水性或降低程度可以容忍的前提下提高石膏强度，那将提高陶瓷模具使用 次数并减少α、β预混合工艺、降低生产成本。此外，β-半水石膏虽然吸水性良好，但所 需水膏比在0. 70以上，模具强度低；而聚羧酸大分子的减水作用可以缓解这一缺陷。
[0005] 本发明涉及到一种复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂，其中聚羧 酸大分子由于减水效果好，可以降低水膏比，而芳磺基甜菜碱及烷基苯磺酸钠则是减缓聚 羧酸大分子缓凝作用带来的不利影响，加快水化过程，从而提高模具石膏的强度。将少量聚 羧酸大分子和芳磺基甜菜碱及烷基苯磺酸钠复配添加到β-半水石膏中后也可以替代传 统使用的α、β混合石膏，降低成本；在不明显降低甚至提高β -半水石膏良好吸水性能的 同时，还提高陶瓷餐具模具石膏强度，提高陶瓷餐具模具的使用效率、降低水膏比和生产成 本。 【
【发明内容】
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[0006] [要解决的技术问题]
[0007] 本发明的目的是提供一种复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂，该 方法所用原料易得，工艺简单，操作方便。
[0008] [技术方案]
[0009] 本发明是通过下述技术方案实现的：将一定量复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶 瓷模用石膏外加剂（其中烷基苯磺酸钠占总掺量的1% -6%，芳磺基甜菜碱占总掺量的 5%-15%，其余为大分子聚羧酸）以石膏质量的0.05%-0.2% (优选0. 1%-0. 15%)，加 入铸模所需水中配制成溶液，需水量以水膏比（推荐使用〇. 60-0. 75,本领域技术人员可以 通过后续陶瓷泥料的技术特征来自行确定）计算。将此溶液在缓慢搅拌下在2-3min内加 入β-半水石膏中，再放置l_3min后再制成石膏陶瓷模具试件，终凝后拆模，室温下存放8 小时，45°C养护40-48小时后（至含水量为15% -20% )用于泥料成型，可同时测试陶瓷模 具使用次数（以模具边缘变形不超过2mm为限）；陶瓷模具的泥料制坯成型时间为10-15分 钟。对于强度和吸水性能数据测定，则将模具烘干至恒重后测量石膏试件强度、吸水性能。 本领域技术人员可根据所用陶瓷泥料的特点来自行调节制坯成型时间。
[0010] 石膏试件强度测定参照GBT1640-1992,陶瓷模用石膏粉物理性能测试方法2,吸 水率的测定如下：将测完抗折强度后剩下的另一半块石膏试件称重（M1),然后浸没入水中 (水面约高出石膏试件上端2cm左右），放置IOmin (本领域科计人员可以按照实际制坯时 间加以调整），取出，用湿抹布拭去试件表面多余的水，称重（M2)并计算吸水率。计算公式 如下：
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[0012] 本发明所述的聚羧酸大分子，可以通过以下技术方法获得：以甲基丙烯磺酸钠、甲 基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-羟甲基丙烯酰胺为单体，以过硫酸铵为引发剂，于80°C下 进行水相自由基反应8h后，升温至90°C，老化lh，即可结束反应。待冷却后用质量分数为 30%的NaOH中和至pH为7即可，其结构如下式1。其中三种单体摩尔比为20 : 8 : 5,引 发剂用量为〇. 9%，甲基丙烯磺酸钠可以替换成丙烯磺酸钠，引发剂可替换成过硫酸钠或过 硫Ife钟，合成后的广品固含量为40 %左右。
[0013]
[0014] 本发明所述的芳磺基甜菜碱为十二烷基二甲基苄基磺基甜菜碱，具体的分子结构 式如下：
[0015]
[0016] 本发明所述的一种复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂，可以通过 以下技术方法获得：将一定量的芳磺基甜菜碱，在缓慢搅拌下加入到少量的阴离子表面活 性剂烷基苯磺酸钠中，混合溶解，然后将一定量的大分子聚羧酸缓慢搅拌下溶于上述溶液 中进行物理复配即可得到。
[0017][有益效果]
[0018] 本发明将少量复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂添加到β -半 水石膏中后，可以促进石膏水化过程，减缓聚羧酸大分子的缓凝作用所带来的的不利影响， 降低水膏比，从而提高陶瓷餐具模具石膏强度，提高陶瓷餐具模具的使用效率、生产成本， 并提1? _吴具的使用率。 【【具体实施方式】】
[0019] 下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以 限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
[0020] 实施例一：
[0021] 将复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加剂（其中烷基苯磺酸钠占总 掺量的1%，芳磺基甜菜碱占总掺量的5%，其余为大分子聚羧酸），以石膏质量的0. 1% 掺量加入到按水膏比为〇. 65计算所需的需水量中配制成溶液，将β -半水石膏在2min内 缓慢均匀加入此溶液中，再放置Imin后再制成石膏陶瓷模具试件，终凝后拆模，室温下存 放8小时，45°C养护48小时后用于泥料成型，可同时测试陶瓷模具使用次数（以模具边缘 变形不超过2mm为限）；陶瓷模具的泥料制坯成型时间为10分钟。对于强度和吸水性能数 据测定，则将模具烘干至恒重后测量石膏试件强度、吸水性能。相对于空白样石膏试件（抗 折强度为6. 56MPa，抗压强度21. 56MPa，吸水率为27. 01)，掺有复配芳磺基甜菜碱的聚羧酸 系陶瓷模用石霄外加剂的石霄试件（抗折强度为7. 04MPa，抗压强度22. 46MPa，吸水率为 26. 14)，其抗折强度增大了 7. 31 %，抗压强度为9. 00%，吸水率略微下降了。用此改性石膏 制作的陶瓷模具，其使用次数由原来的140-160次提高到295-315次。