本发明涉及陶瓷工业领域，具体涉及一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂。
背景技术：
随着陶瓷工业技术的发展，不仅要求陶瓷制品具有良好的烧结性能和力学性能，而且要求在生产的过程中能够降低能耗。目前，市场上陶瓷生产所用的减水剂类型有无机减水剂、有机小分子减水剂和高分子减水剂。无机减水剂主要有三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠，由于受分子结构、分子量等因素的影响，无机减水剂掺量大，分散效果差，分散稳定性差。有机小分子有柠檬酸钠、硬脂酸钠、草酸钠、腐植酸钠，但在实际应用中很少单独使用，一般是与无机类的减水剂复合使用。聚合高分子类减水剂目前研究较多的是聚羧酸系减水剂，其作用机理为主链吸附在泥浆颗粒表面，侧链伸展到水溶液中，形成一层立体水膜，在泥浆颗粒之间空间位阻作用，阻碍了泥浆的絮凝，降低陶瓷浆体黏度，提高料浆的流动性，降低了用水量，既降低了陶瓷干燥和烧结的能耗，降低了生产成本，降低了制品的孔隙率，提高了陶瓷制品的强度。聚羧酸系陶瓷减水剂作为陶瓷生产的一种添加剂的应用日趋广泛。
目前聚羧酸系陶瓷一般是高温先合成具有活性的大单体，然后采用高温溶液聚合的方法，这种方法的缺点是操作难度大，工艺复杂，生产成本较高。例如，专利CN201210560505.4公开了一种陶瓷浓悬浮体用高分子减水剂及其制备方法和用途，需要加热升温至80～100℃；CN103881003A一种聚羧酸系陶瓷减水剂及其制备方法和应用，亦需要升温75～90℃。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，使得陶瓷减水剂的生产在常温条件下进行，大大提高了浆体减水率，降低了生产能耗，降低了坯体孔隙率，提高了陶瓷制品的强度。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，所述减水剂的结构式如下：
A为式(Ⅰ)所示结构式：
其中a为50-500中的任一整数；
B为式(Ⅱ)所示结构式：
其中b为1-100中的任一整数；
C为式(Ⅲ)所示结构式：
其中c为20-150中的任一整数；
D为式(Ⅳ)所示结构式：
其中d为10-100中的任一整数；
E为式(Ⅴ)所示结构式：
其中e为1-100中的任一整数。
进一步的，所述的常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：聚氧乙烯醚300～330份、丙烯酸20～40份、马来酸酐10～20份、烯丙基磺酸钠1～10份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1～5份、水550～650份、引发剂1～5份、分子量调节剂1～3份。
进一步的，所述聚氧乙烯醚为异丁烯醇聚氧乙烯醚和异戊烯醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
进一步的，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、抗坏血酸、吊白块、亚硫酸氢钠中的至少一种。
进一步的，所述分子量调节剂为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙醇中的其中一种或任意两种组合物。
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂的制备方法，步骤如下：
(1)按配方分别计量各原料，备用；
(2)将聚氧乙烯醚，马来酸酐，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酸，烯丙基磺酸钠，引发剂和分子量调节剂分别配成水溶液，备用；
(3)常温下，向聚氧乙烯醚、马来酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液中依次滴加丙烯酸，烯丙基磺酸钠，引发剂和分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为3～5h；
(4)反应完成后保温1～2h，用氢氧化钠水溶液调节溶液pH值至6～7，即得常温聚羧酸系陶瓷减水剂。
本发明的有益效果为：
(1)本发明以聚氧乙烯醚、丙烯酸、马来酸酐、烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体，以氧化还原体系为引发体系，加入分子量调节剂，在常温条件下(15～35℃)进行自由基共聚反应，从而得到一种梳状结构的聚羧酸系陶瓷减水剂，减水剂分子主链为聚丙烯酸，侧链为不同链长的聚氧乙烯醚、羧基、磺酸基、酰胺基等官能团，极大的提高了减水剂的分子量和支链数目，进一步提高了减水剂的分散性能；本发明提供的减水剂具有较高的减水率，能够显著提高浆体的流动性，降低浆体的黏度。
(2)本发明的常温聚羧酸系减水剂的反应条件为常温自由基聚合反应，有助于节约能耗，降低生产成本；本发明生产工艺简单，生产设备要求低，反应条件易于控制，生产设备、生产工艺简单，无“三废”排出。
(3)本发明工艺适应性好，能广泛应用于造泥、磨浆、制釉等工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为采用本实施例1～6中合成的常温聚羧酸系陶瓷减水剂与两种市售陶瓷减水剂配制坯体料浆后的减水率对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚300份、丙烯酸30份、马来酸酐10份、烯丙基磺酸钠8份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2份、水560份、过氧化氢2份、巯基乙酸2份。
本发明所述一种常温聚羧酸陶瓷减水剂的制备方法的一个实施例，原材料按质量份计，其制备方法包括如下步骤：
(1)按配方分别计量各原料，备用；
(2)将聚氧乙烯醚，马来酸酐，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，丙烯酸，烯丙基磺酸钠，引发剂和分子量调节剂分别配成水溶液，备用；
(3)常温下，向聚氧乙烯醚、马来酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液中依次滴加丙烯酸，烯丙基磺酸钠，引发剂和分子量调节剂的水溶液进行自由基共聚反应，滴加时间为3～5h；
(4)反应完成后保温1～2h，用氢氧化钠水溶液调节溶液pH值至6～7，即得常温聚羧酸系陶瓷减水剂。
实施例2：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚310份、丙烯酸40份、马来酸酐15份、烯丙基磺酸钠6份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3份、水550份、过硫酸铵3份、巯基丙酸1份。
其制备方法同实施例1。
实施例3：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚320份、丙烯酸20份、马来酸酐20份、烯丙基磺酸钠4份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4份、水650份、过硫酸钾4份、巯基乙醇3份。
其制备方法同实施例1。
实施例4：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：异戊烯醇聚氧乙烯醚330份、丙烯酸30份、马来酸酐10份、烯丙基磺酸钠2份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、水550～650份、吊白块5份、巯基乙酸1份、巯基丙酸1份。
其制备方法同实施例1。
实施例5：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：异丁烯醇聚氧乙烯醚200份、异戊烯醇聚氧乙烯醚110份、丙烯酸30份、马来酸酐10份、烯丙基磺酸钠4份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2份、水610份、亚硫酸氢钠5份、巯基丙酸1份、巯基乙醇1份。
其制备方法同实施例1。
实施例6：
一种常温聚羧酸系陶瓷减水剂，包括如下重量份数的原料：异戊烯醇聚氧乙烯醚320份、丙烯酸40份、马来酸酐15份、烯丙基磺酸钠5份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5份、水650份、过氧化氢1份、过硫酸钾1份、巯基乙酸0.5份、巯基乙醇0.5份。
其制备方法同实施例1。
性能测试试验：
按照GB\T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，测定同掺量下各实施例的减水率。
采用本实施例1～6中合成的常温聚羧酸系陶瓷减水剂与两种市售陶瓷减水剂配制坯体料浆，对比在陶瓷坯体料浆相同黏度时，不同类型减水剂掺量与减水率的关系如图1所示。
从图1可以看出，本发明中的常温聚羧酸系陶瓷减水剂与市售陶瓷减水剂相比，具有较高的减水率，相应的陶瓷制品的密实度更好，强度更强。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。