一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机材料与工程技术领域，涉及一种陶瓷分散剂的制备方法，具体涉 及一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 陶瓷浆料由粘土矿物颗粒和瘠性原料及辅助原料组成。不加分散剂，自由水易吸 附于上述颗粒上，需大量水稀释才能使浆料具有流动性，当加入分散剂时，使自由水含量增 加，流动性变好，达到解凝目的。
[0003] 陶瓷行业作为一种高能耗行业，其中80%以上的能源都用于陶瓷的烧成和干燥的 工序。陶瓷行业中的一个关键技术问题是尽可能减水陶瓷浆料中水的加入量，并同时保持 陶瓷浆料保持合适的流动性和黏性。
[0004] 陶瓷分散剂作为一种陶瓷添加剂，广泛用于陶瓷工业的磨浆、造泥等工艺过程。陶 瓷分散剂的应用直接影响到陶瓷成品的质量和成本。截止到目前为止，国内外研宄较多的 聚羧酸系梳型超塑化剂主要应用于水泥行业，而其梳型聚羧酸系分散剂在陶瓷粉料方面的 应用比较少。在陶瓷体系中，梳型陶瓷分散剂出现适应性不好、减水率低及陶瓷体系稳定性 差等问题。在国内应用比较广泛的属于无机盐类陶瓷分散剂，无机类分散剂的主要缺点是 减水率低、掺量大、陶瓷胚体破损率高。而且其减水分散效果与综合性能并不能满足现代陶 瓷厂家的需求。
[0005] CN 103848635 A、CN 101838433 A和CN 103848635 A都指出线型共聚物对陶瓷分 散效果较好，并没有指出梳型陶瓷分散剂效果的优劣。而CN 101619134 A首先制备苯乙烯 马来酸酐共聚物，然后采用聚乙二醇或者聚乙二醇单烷进行酯化反应，制备的梳型陶瓷分 散剂，但该反应过程酯化率较低，并且酯化过程不可控。CN 103833941 A和CN 103755883 A采用大单体制备梳型聚羧酸陶瓷分散剂，但制备过程中大单体的分子量和制备出分散剂 的分子量并没有说明，同时制备过程复杂，并且该过程制备的梳型聚羧酸减水剂适应性不 广泛，因为大多数陶瓷土表面显电负性，这样有利于带有电正性的分散剂吸附。
[0006] 因此，制备一种制备方法简单、成本低廉、减水效果好、适应性广、稳定性好且综合 性能优良的梳型聚羧酸系陶瓷分散剂，已经成为陶瓷行业迫切需要解决的难题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法。本发明的制备 方法成本低，重复稳定性好，不含甲醛，制得的两性型聚羧酸系陶瓷分散剂产品稳定性好、 助磨效果好、减水率高、陶瓷种类适应性广、瓷分散效果俱佳。可促进陶瓷工业向低能耗、高 质量和高水平的方向发展。
[0008] 技术方案：一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)、在 60°C~80°C下，将 0· 6 ~4. 27mol 引发剂、2 ~13. 5mol 单体 A、4 ~IOmol 单体B、2~8mol单体C和Imol单体D用适量水溶解于反应器中；
[0010] (2)、将(λ 27mol ~L 28mol 还原剂、(λ 675 ~L 35mol 链转移剂和 L 5 ~43mol 单 体A加入到适量水中，搅拌后形成混合水溶液，并在在2h~3h内将混合水溶液加入到步骤 (1)中的反应器中；
[0011] (3)、搅拌反应Ih~2h后，将步骤（2)中反应器的溶液降温至40°C以下，再向反应 器中滴加碱性溶液，直到反应器中溶液的PH = 7~10为止，得到无色或淡黄色粘稠液体， 即为两性型聚羧酸系陶瓷分散剂。
[0012] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：陶瓷 分散剂的分子量为6500~18000,分子量分布系数为1. 4~1. 9。
[0013] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：陶瓷 分散剂的结构通式为：
[0014]
[0015] 式中 c :d :e :f = (20 ~45) : (4 ~10) : (2 ~8) : 1 ;
[0016] R1SH 或 CH 3，
[0017] 馬为 H 或 CH 2-C00H，
[0018] R3为 H 或-CH 3或-C00H，
[0019] &为-CH 2_ 或-COO-CH2CH2-,
[0020] R5SH 或 CH3，
[0021] R6为 H 或 CH 3，
[0022] a = 5 ~10，
[0023] b = 3 ~IFi-
[0024] M 为 Na+、K
[0025] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 引发剂为27. 5wt%双氧水、过硫酸铵和过硫酸钾中的任意一种。
[0026] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 还原剂为维生素 C、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠和硫酸亚铁中的任意一种。
[0027] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 链转移剂为巯基乙酸或3-巯基丙酸或次亚磷酸钠。
[0028] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 单体A为丙烯酸或甲基丙烯酸。
[0029] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 单体B为衣康酸或乌头酸或巴豆酸。
[0030] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 单体C为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基烯丙基三 甲基氯化铵或烯丙基三甲基氯化铵。
[0031] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：所述 单体D为
其中Rf^H或-CH3，a = 5~10，b = 3~15。
[0032] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：步骤 (3)中的碱性溶液是32wt %的氢氧化钠水溶液或32wt %的氢氧化钾水溶液或32wt %的三 乙醇胺水溶液或32wt%的三异丙醇胺水溶液。
[0033] 作为本发明中一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法的一种优选方案：步骤 (1)中水的加入量为步骤（1)中单体A、单体B、单体C和单体D的质量之和；步骤（2)中水 的加入量等于步骤（2)中单体A的质量。
[0034] 有益效果：本发明公开的一种两性型聚羧酸系陶瓷分散剂的制备方法具有以下有 益效果：
[0035] 1、采用本方法制备的两性型聚羧酸系陶瓷分散剂对陶瓷粉料适应性广，助磨效果 好，制备成本低，减水率高，重复稳定性好，聚合物分子量分布系数（PDI)为1.4-1. 9,对陶 瓷粉的适应性很好；
[0036] 2、制备过程安全环保，清洁无污染，反应过程无须氮气保护，工艺简单易控，将本 发明的制备方法合成的陶瓷分散剂应用在陶瓷工业中，可促进陶瓷工业向低能耗、高质量 和高水平的方向发展。
【具体实施方式】：
[0037] 下面对本发明的【具体实施方式】详细说明。
[0038] 在实施例中将会用到如下缩写：
[0046] 实施例1
[0047] 在60°C下，将0. 6mol 27. 5%双氧水、2mol丙稀酸、4mol衣康酸、2mol甲基丙稀 酰氧乙基三甲基氯化铵和Imol HPEG-I用水溶解于反应器中，将0.27m〇l的维生素 C、 0. 675mol巯基乙酸的水溶液和18mol丙烯酸的水溶液在2h内加入反应器中，继续搅拌反应 Ih后，降温至40°C以下，用氢氧化钠溶液中和至pH = 7,得到无色粘稠液体，即为所述两性 型聚羧酸系陶瓷分散剂LYPC-1，其分子量为17800,聚合分散指数为1. 4。
[0048] 实施例2
[0049] 在80°C下，将4. 27mol过硫酸按、13. 5mol甲基丙稀酸、IOmol巴豆酸、8mol丙稀 酰氧乙基三甲基氯化铵和Imol HPEG-2用水溶解于反应器中，将I. 28mol的亚硫酸氢钠、 3. 2mol 3-巯基丙酸的水溶液和31. 5mol甲基丙烯酸的水溶液在3h内加入反应器中，继续 搅拌反应2h后，降温至40°C以下，用氢氧化钾溶液中和至pH = 10,得到淡黄色粘稠液体， 即为所述两性型聚羧酸系陶瓷分散剂LYPC-2,其分子量为6600,聚合分散指数为1. 9。
[0050] 实施例3
[0051] 在65°C下，将3. 05mol过硫酸钾、5mol丙稀酸、8mol乌头酸、4mol甲基稀丙基三甲 基氯化铵和Imol HPEG-3用水溶解于反应器中，将0. 85mol的亚硫酸钠、2. Imol次亚磷酸钠 的水溶液和29mol丙烯酸的水溶液在2. 5h内加入反应器中，继续搅拌反应I. 5h后，降温至 40°C以下，用三乙醇胺水溶液中和至pH = 8,得到淡黄色粘稠液体，即为所述两性型聚羧酸 系陶瓷分散剂LY