一种高岭土用分散剂及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于高分子分散剂【技术领域】，公开了一种高岭土用分散剂及其制备方法与应用。所述的高岭土用分散剂是一种含梳型聚乙二醇支链的羧酸聚合物分散剂。其制备方法为将含不饱和双键封端的聚乙二醇醚、不饱和羧酸单体和水加入反应器中，在50～85℃和引发剂条件下不饱和双键进行共聚加成反应，得到具有梳型聚乙二醇支链结构的羧酸聚合物分散剂。所得分散剂由于引入了具有空间位阻的聚乙二醇支链结构，因而具有显著分散性能，特别是对高岭土的分散，可用于陶瓷工业领域。
【专利说明】一种高岭土用分散剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子分散剂【技术领域】，具体涉及一种高岭土用分散剂及其制备方法 与应用。
【背景技术】
[0002] 高岭土是一种以高岭石族矿物为主要成分的粘土类矿物原料，它具有可贵的使用 价值和工艺性能，如可塑性、粘结性、分散性、化学稳定性等，因此高岭土已成为造纸、陶瓷、 橡胶、耐火材料及化工等部门不可缺少的矿物原料。其中高岭土作为制陶工业的重要原料 而被广泛应用。
[0003] 目前，随着人们对陶瓷制品的需求不断增加，分散及稳定高岭土料浆的技术及工 艺备受关注，但是由于料浆的高固量而致使料浆流动性差且不易注浆成膜。虽然提高与改 进生产工艺可以改善高岭土料浆的流动性，但是通过添加能够改善料浆流动性的分散剂已 经是被证明了的在不改变生产工艺前提下的最有效的方法之一。传统的无机类陶瓷分散剂 如水玻璃等由于其分子结构相对简单，而致使分散效果有限。而随着陶瓷生产工艺的提升 以及陶瓷制品的质量的不断提高，传统的无机类陶瓷分散剂已经不能满足现有陶瓷行业的 要求。而另一大类陶瓷分散剂主要是以聚丙烯酸钠为主要成分的羧酸聚合物。常用的主要 是指聚丙烯酸钠，其来源简单，分散性能优异，因而目前被广泛应用高岭土、陶瓷等领域。
[0004] 虽然聚丙烯酸钠具有良好的分散性能，但由于其分子结构仅含有起静电作用的羧 基官能团，所以其综合性能还有待进一步提高，加之羧酸聚合物单体众多，结构可设计性 强，因此可以开发设计一系列不仅含有羧基官能团同时还含有其他功能基团的羧酸聚合 物。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高岭土用 分散剂的制备方法。具体的说，是一种含梳型聚乙二醇支链的羧酸聚合物分散剂的制备方 法。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的高岭土用分散剂。
[0007] 本发明的再一目的在于提供上述高岭土用分散剂在陶瓷工业中的应用。
[0008] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0009] -种高岭土用分散剂的制备方法，包括以下操作步骤：
[0010] 在配有搅拌器、冷凝装置的反应器中加入含不饱和双键封端的聚乙二醇醚、不饱 和羧酸单体和水，搅拌均匀，升温至50?85°C，滴加引发剂水溶液，滴加时间为2h，滴完后 保温反应3?6h，结束反应冷却至室温，用质量百分含量为40 % NaOH水溶液调节溶液的pH 至中性，得到高岭土用分散剂。
[0011] 所述的不饱和羧酸优选丙烯酸（AA)、甲基丙烯酸（MA)、马来酸酐（Μη)或衣康酸 (ΙΑ)。
[0012] 所述含不饱和双键封端的聚乙二醇醚优选重均分子量为400、600、800、1000、 1200、2000、2400、3000或4000的（甲基）丙烯酸聚乙二醇单甲醚，更优选重均分子量为 400、600、800、1000的（甲基）丙烯酸聚乙二醇单甲醚。
[0013] 所述引发剂优选无机过氧化物引发剂和氧化-还原引发剂。无机过氧化物引发剂 优选过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠；氧化-还原引发剂优选过氧化苯甲酰-蔗糖、叔丁基 过氧化氢-焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰-N，N-二甲基苯胺，过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸 钾-亚硫酸氢钠、过氧化氢-酒石酸、过硫酸铵-硫酸亚铁、过氧化氢-硫酸亚铁、过氧化 苯甲酰-N，N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰-焦磷酸亚铁、过硫酸钾-硝酸银、过硫酸盐-硫 醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁、过氧化氢-氯化亚铁或异丙苯过氧 化氢-四乙烯亚胺。
[0014] 通过本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0015] (1)本发明的高岭土用分散剂为含梳型聚乙二醇支链的羧酸聚合物，其不仅含有 活性羧基功能基团，同时聚乙二醇支链的引入使聚合物体系具备了空间位阻效应，因而制 备的分散剂具有显著分散性能；
[0016] (2)本发明的高岭土用分散剂具有掺入量低的优点，而且由于引入了聚乙二醇支 链，通过调节功能羧基和聚乙二醇支链的比例以及调节聚乙二醇支链的分子量，得到具有 不同性能的产品，满足不同厂家的应用需求。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0018] 实施例1
[0019] 依次将40g重均分子量为400的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、9. 8g马来酸 酐和130g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至70°C，滴加10g含3. 4g过硫 酸铵的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应3h，结束反应冷却至室温，用40%的氢氧化钠 溶液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PCJ。
[0020] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以Pq的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为39. ls，流动性能 优异。
[0021] 实施例2
[0022] 依次将60g重均分子量为600的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、9. 8g马来酸 酐和180g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至70°C，滴加10g含4. 2g过硫 酸铵的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应3h，结束反应冷却至室温，用40%的氢氧化钠 溶液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PC 2)。
[0023] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以PC2的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为40. 6s，流动性能 优异。
[0024] 实施例3
[0025] 依次将80g重均分子量为800的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、9. 8g马来酸 酐和230g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至70°C，滴加10g含5g过硫酸 铵的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应4h，结束反应冷却至室温，用40%的氢氧化钠溶 液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PC 3)。
[0026] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以PC2的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为43. 3s，流动性能 优异。
[0027] 实施例4
[0028] 依次将100g重均分子量为1000的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、9. 8g马来 酸酐和280g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至75°C，滴加10g含5. 9g过 硫酸铵的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应5h，结束反应冷却至室温，用40%的氢氧化 钠溶液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PC 4)。
[0029] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以PC2的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为47. 5s，流动性能 优异。
[0030] 实施例5
[0031] 依次将60g重均分子量为600的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、15g马来酸 酐和170g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至50°C，滴加10g含4. 4g过氧 化氢-酒石酸的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应4h，结束反应冷却至室温，用40%的 氢氧化钠溶液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PC 5)。
[0032] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以PC2的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为38. 8s，流动性能 优异。
[0033] 实施例6
[0034] 依次将80g重均分子量为800的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、15g马来酸 酐和200g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至80°C，滴加10g含5. 2g过 硫酸铵-亚硫酸氢钠的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应5h，结束反应冷却至室温，用 40%的氢氧化钠溶液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PC 6)。
[0035] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以PC2的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为43. 2s，流动性能 优异。
[0036] 实施例7
[0037] 依次将100g重均分子量为1000的丙烯酸聚乙二醇单甲醚、36g丙烯酸、15g马来 酸酐和290g水加入到配有搅拌器、冷凝装置的反应器中，升温至85°C，滴加10g含6. 0g过 硫酸钠的水溶液，滴加时间为2h，然后保温反应6h，结束反应冷却至室温，用40%的氢氧化 钠溶液中和，调节pH值至中性，得到本实施例的高岭土用分散剂（PC7)。
[0038] 本实施例高岭土用分散剂的分散性能测试：准确称取90g水和200g高岭土（2000 目），然后加入高岭土重量0.25% (以PC2的固形物含量计算）的分散剂，用快速球磨机球 磨3min后得到初始料浆，用涂-4杯测量初始料浆的初始流动时间，结果为52. ls，流动性能 良好。
[0039] 分散剂的加入量对料浆粘度的影响：
[0040] 准确称取90g水和200g高岭土（2000目），然后加入不同量的分散剂（相对于高 岭土的重量，以分散剂的固形物含量计算），用快速球磨机球磨3min后得到初始料浆，在室 温条件下用NDJ-1旋转粘度计检测初始料浆的粘度检测初始料浆的粘度，实施例1 (PC)、实 施例2(PCi)与市售聚丙烯酸钠陶瓷分散剂（SA)的测定结果如图1所示。由图1结果可以 看出与市售的SA分散剂相比，本发明制备的该新型含聚乙二醇支链的高岭土分散剂同样 具有优异的分散性能，同时由于引入了聚乙二醇支链，可以通过调节功能羧基和聚乙二醇 支链的比例以及调节聚乙二醇支链的分子量，得到具有不同分散性能的产品，可满足不同 厂家的应用需求，因而具有更广阔的应用前景。
[0041] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤： 在配有搅拌器、冷凝装置的反应器中加入含不饱和双键封端的聚乙二醇醚、不饱和羧 酸单体和水，搅拌均匀，升温至50?85°C，滴加引发剂水溶液，引发剂滴加时间为2h，滴完 后保温反应3?6h，结束反应冷却至室温，用质量百分含量为40% NaOH水溶液调节溶液的 pH至中性，得到高岭土用分散剂。
2. 根据权利要求1所述的一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于：所述含不饱 和双键封端的聚乙二醇醚为重均分子量为400、600、800、1000、1200、2000、2400、3000或 4000的丙烯酸聚乙二醇单甲醚或甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚。
3. 根据权利要求2所述的一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸 聚乙二醇单甲醚和甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚的重均分子量为400、600、800或1000。
4. 根据权利要求1所述的一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于：所述的不饱 和羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐或衣康酸中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于：所述的引发 剂为无机过氧化物引发剂或氧化-还原引发剂。
6. 根据权利要求5所述的一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于：所述的无机 过氧化物引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
7. 根据权利要求5所述的一种高岭土用分散剂的制备方法，其特征在于：所述的氧 化-还原引发剂为过氧化苯甲酰-蔗糖、叔丁基过氧化氢-焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰-N， N-二甲基苯胺、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过氧化氢-酒石酸、过硫酸 铵-硫酸亚铁、过氧化氢-硫酸亚铁、过氧化苯甲酰-N，N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰-焦 磷酸亚铁、过硫酸钾-硝酸银、过硫酸盐-硫醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯 化亚铁、过氧化氢-氯化亚铁或异丙苯过氧化氢-四乙烯亚胺。
8. -种高岭土用分散剂，其特征在于：通过权利要求1?7任一项所述的制备方法制 备得到。
9. 权利要求8所述的高岭土分散剂在陶瓷工业中的应用。
【文档编号】B01F17/52GK104086715SQ201410290315
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】吕满庚, 李因文 申请人:中科院广州化学有限公司南雄材料生产基地, 中科院广州化学有限公司