一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法
【专利摘要】本发明涉及一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法，其特征在于，首先将含聚醚长链的大分子不饱和单体和不饱和酸在自由基引发剂作用下共聚，形成具有一定分子结构的中间态聚合物，然后加入另一部分不饱和酸和自由基引发剂，继续进行聚合反应，最后中和至中性，即可得到本发明的聚合物减水剂。该聚合物减水剂减水率高、分散和塑化能力强，可应用于陶瓷行业的制粉、注浆成型等工艺过程，及涂料、油墨中颜料和填料的分散。
【专利说明】一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于陶瓷加工助剂领域，具体涉及一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成 方法。
【背景技术】
[0002] 陶瓷是一个资源行业，我国每年要消耗大量的粘土、石膏等非再生矿物资源，致使 许多优质粘土存量大幅度减小，有的地区已经消耗殆尽。而且陶瓷也是一个高能源消耗的 行业，能耗占陶瓷生产成本的三分之一，每年要消耗大量的电能和燃气。因此，降低能源消 耗、提高资源利用率是陶瓷行业亟待解决的问题。
[0003] 减水剂作为陶瓷加工过程中应用最多的添加剂，不仅能降低成本，还可以进一步 提高陶瓷产品性能。如果不加减水剂，自由水易进入粘土颗粒内，使颗粒之间的距离缩短， 需要加很多水才能使坯、釉料具有流动性。加入减水剂后在粘土表面形成疏水结构和双电 层结构，这样颗粒间的排斥力增加、自由水增多，从而改善料浆的流动性。在同等加水量的 条件下，加入减水剂的料浆的流动性变好，可以提高颗粒的均匀度、防止沉降，并且可以缩 短硬化时间，提高强度，从而使陶瓷生产者获得更高的经济附加值和社会效益。
[0004] 随着陶瓷工业的迅速发展，传统的陶瓷添加剂己不能适应需求。世界各国都在积 极研究和应用新型高效陶瓷减水剂。聚合物减水剂添加到陶瓷浆料中，不仅可以显著改善 料浆流动性与稳定性，还可以降低含水率，进而降低陶瓷制造的生产成本。随着制陶技术的 不断发展，高质量陶瓷的生产已越来越离不开聚合物减水剂。与发达国家相比，我国陶瓷减 水剂的总体研究水平不高，现有的聚羧酸钠盐和有机磺酸盐都不能满足市场的需要。
[0005] 为解决以上问题，本发明提供了一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于提供一种高性能的陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明技术方案是，通过自由基聚合制备的聚合物减水剂， 它的化学结构式表达为：
【权利要求】
1. 一种陶瓷加工用聚合物减水剂，其特征在于：它的化学结构通式表达为：
1^，1?2，1?3，1?4为11或013; A 为：Na,或 K,或 NH4 ; K, L，M，N为重复链节单元数：20彡K彡60, 2彡L彡10, 5彡Μ彡20, 30彡N彡300。
2. 如权利要求1所述陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在于，所属自由基 聚合步骤为低温引发工艺，包括： (1) 在反应釜中加入含聚醚长链的大分子不饱和单体和适量去离子水，升温至30? 50°C搅拌溶解，第一次加入过氧化氢溶液，同时分别缓慢滴加不饱和羧酸、抗坏血酸和链转 移剂水溶液，第一次控制约3小时内滴加完不饱和羧酸、3. 5小时加完抗坏血酸水溶液，继 续反应1小时，得到一种中间态聚合物； 第二次向反应釜中加入过氧化氢溶液，同时分别缓慢滴加不饱和羧酸和抗坏血酸水溶 液，控制约2小时内滴加完不饱和竣酸、2. 5小时加完抗坏血酸水溶液，加完后继续恒温反 应1-2小时得共聚产物； (2) 中和处理步骤： 将所述共聚产物冷却后，缓慢加入碱性溶液中和至pH值7左右，得到聚合物减水剂。
3. 如权利要求2所述的陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在于，所述低温 引发工艺中的反应原料配比分别为： 第一次加入的过氧化氢为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的〇. 1?1. 〇% ; 所述含聚醚长链的大分子不饱和单体与第一次加入的不饱和羧酸的摩尔比为1 :3? 1 ：6 ； 第一次加入的抗坏血酸为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的〇. 1?〇. 5% ; 第一次加入的链转移剂为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的〇. 2?1. 0% ; 所述含聚醚长链的大分子不饱和单体与第二次加入的不饱和酸的摩尔比为1 :15? 1 :60 ;第二次加入的过氧化氢为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0. 3?3. 0% ; 第二次加入的抗坏血酸为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的〇. 3?2. 0%。
4. 如权利要求1所述陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在于，所属自由基 聚合步骤为高温引发工艺，包括： (1) 在反应釜中加入含聚醚长链的大分子不饱和单体、链转移剂和适量去离子水，升温 至70?90°C搅拌溶解，第一次分别缓慢滴加不饱和羧酸和过硫酸铵水溶液；控制约3小时 内滴加完不饱和羧酸、3. 5小时加完过硫酸铵水溶液；继续反应1小时，得到一种中间态聚 合物； 第二次向反应釜中分别缓慢滴加不饱和羧酸和过硫酸铵水溶液，控制约2小时内滴加 完不饱和羧酸、2. 5小时加完过硫酸铵水溶液，继续反应1小时得共聚产物； (2) 中和处理步骤： 将所述共聚产物冷却后，缓慢加入碱性溶液中和至pH值7左右，得到聚合物减水剂。
5. 如权利要求4所述的陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在于，所述反应 原料配比为： 第一次加入的链转移剂为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的〇. 2?1. 0% ; 所述含聚醚长链的大分子不饱和单体与第一次加入的不饱和酸的摩尔比为1 :3?1 : 6 ； 第一次加入的过硫酸铵为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的〇. 5?2. 0% ; 所述含聚醚长链的大分子不饱和单体与第二次加入的不饱和酸的摩尔比为1 :15?1 : 60 ； 第二次加入的过硫酸铵为所述含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的1. 〇?3. 0%。
6. 如权利要求2-5中任意一项所述陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在 于： 所述含聚醚长链的大分子不饱和单体为烯丙醇聚氧乙烯醚、或丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯 共聚醚、或异戊烯醇聚氧乙烯醚、或异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯共聚醚； 所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸； 所述链转移剂为异丙醇、或疏基乙酸、或疏基丙酸或十-烧基硫醇。
7. 如权利要求2-5中任一项所述陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在于， 所述中和处理步骤中的碱性溶液为氨水或氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
8. 如权利要求6所述陶瓷加工用聚合物减水剂的合成方法，其特征在于，所述中和处 理步骤中的碱性溶液为氨水或氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
【文档编号】C04B35/634GK104058751SQ201410316056
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】袁剑民 申请人:湖南大学