一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)材料與工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種陶瓷分散劑的制備方法，具體涉 及一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷行業(yè)作為一種高能耗行業(yè)，其中80%以上的能源都用于陶瓷的燒成和干燥的 工序。
[0003] 陶瓷行業(yè)中的一個關(guān)鍵技術(shù)問題是盡可能減少陶瓷漿料中水的加入量（水分過 大會導(dǎo)致材料在干燥或燒成的時候收縮過大，收縮過大會產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品不合格或報 廢），并同時保持陶瓷漿料保持合適的流動性和黏性。不加分散劑，自由水易吸附于上述顆 粒上，需大量水稀釋才能使?jié){料具有流動性，當(dāng)加入分散劑時，使自由水含量增加，流動性 變好，達(dá)到解凝目的。
[0004] 陶瓷分散劑是一種在制備陶瓷漿料過程中的添加的物料，其廣泛用于陶瓷工業(yè)的 磨漿、造泥等工藝過程。陶瓷分散劑的應(yīng)用可以直接影響到陶瓷成品的質(zhì)量、成本和成品破 損率。
[0005] 截止到目前為止，線型聚羧酸類陶瓷分散劑在陶瓷體系中解凝效果好、助磨效果 好，并在陶瓷行業(yè)中有較多的應(yīng)用。在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的屬于無機(jī)鹽類陶瓷分散劑，無機(jī) 類分散劑的主要缺點(diǎn)是減水率低、摻量大、陶瓷胚體破損率高。而且其減水分散效果與綜合 性能并不能滿足現(xiàn)代陶瓷廠家的需求。但是本著節(jié)能減排的宗旨，線型聚羧酸類陶瓷分散 劑的常溫?zé)o熱源制備方法并沒有被提及。
[0006] 專利CN 101412628 A采用微波法制備陶瓷分散劑聚丙烯酸鈉，目前只能在實(shí)驗(yàn) 室制備，微波合成不能大規(guī)模工業(yè)化，同時反應(yīng)溫度較高，能耗較高。CN 102675504 A采用 RAFT法制備聚丙烯酸鈉，采用的三硫酯類鏈轉(zhuǎn)移劑特別不容易制備，同時毒性較大，味道較 大，高溫制備，能耗高。CN 103755883 A指出的反應(yīng)溫度為70°C以上，同時制備時間長，制 備過程復(fù)雜，可控度不高。CN 103848634 A、CN 101838433 A 和 CN 103848635 A 在 70°C 以 上條件下制備AA-co-AMPS、AA-CO-MA和AA-CO-稀丙基磺酸鈉，其制備過程高溫能耗較高。 CN 103965415 A采用常溫法制備梳型聚羧酸減水劑，但TPEG類大單體具有較大的鏈轉(zhuǎn)移 效果，因此可以將反應(yīng)控制的較好，而線型高分子的制備反應(yīng)活性較高。萬福忠、陳昌鏡、朱 艷梅等在《常溫合成高分子量聚丙烯酸鈉及其分子量測定》一文中指出首先將丙烯酸甲酯 皂化制備出丙烯酸鈉，然后再進(jìn)行常溫聚合，在此過程中并沒有加入鏈轉(zhuǎn)移劑調(diào)節(jié)分子量。 其制備步驟多較復(fù)雜，同時沒加鏈轉(zhuǎn)移劑并不能制備出效果較好的聚丙烯酸分散劑。
[0007] 因此，制備一種制備方法簡單、制備時間短、能耗低、成本低廉、減水效果好、適應(yīng) 性廣、穩(wěn)定性好且綜合性能優(yōu)良的線型聚羧酸系陶瓷分散劑，已經(jīng)成為陶瓷行業(yè)迫切需要 解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法。本發(fā)明的制備 方法成本低、制備時間短、能耗低、重復(fù)穩(wěn)定性好、不含甲醛，制得的聚羧酸系陶瓷分散劑產(chǎn) 品穩(wěn)定性好、助磨效果好、減水率高、陶瓷種類適應(yīng)性廣、瓷分散效果俱佳?？纱龠M(jìn)陶瓷工業(yè) 向低能耗、高質(zhì)量和高水平的方向發(fā)展。
[0009] 技術(shù)方案：一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法，包括以下步驟：
[0010] (1)、在5°C~30°C下，將5~15摩爾鏈轉(zhuǎn)移劑Τ、0·5~1.5摩爾還原劑!1、10~ 20摩爾單體A和5~25摩爾單體B用適量水溶解于反應(yīng)器中；
[0011] (2)、將80~90摩爾單體Α、4~10摩爾引發(fā)劑加入到適量水中形成溶液，再將該 溶液在Ih~3h內(nèi)滴入步驟（1)中的反應(yīng)器中；
[0012] (3)、向步驟⑵中的反應(yīng)器中滴加堿性溶液，直到反應(yīng)器中的溶液的pH = 8~10 為止，即得到聚羧酸系陶瓷分散劑。
[0013] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 聚羧酸系陶瓷分散劑的分子量為2500~11000,分子量分布系數(shù)為1. 5~2. 4。
[0014] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 聚羧酸系陶瓷分散劑的結(jié)構(gòu)通式為：
[0015]
[0016] 式中：a :b = 20 : (1 ~5);
[0017] R1SH 或 CH 3，
[0018] 心為-CH 2S03Na、-C0NH2、-CH2-C00H、-COO-CH 2CH2-N (CH3)+cr、-CH2NH2 和-p-ph_S03Na 中的一種，
[0019] R3為 H 或 CH 3或-C00H，
[0020] M 為 Na+或 K+。
[0021] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 鏈轉(zhuǎn)移劑T為次亞磷酸鈉或亞硫酸氫鈉或甲酸鈉。
[0022] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 還原劑H為維生素 C、硫酸亞鐵、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉中的任意一種。
[0023] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 單體A為丙烯酸或甲基丙烯酸。
[0024] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 單體B為烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、丙烯酰胺、衣康酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯 化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和對苯乙烯磺酸鈉中的任意一種。
[0025] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，所述 引發(fā)劑為27. 5wt%雙氧水、過硫酸銨、過硫酸鉀、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪 唑啉和偶氮二氰基戊酸中的任意一種。
[0026] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，步驟 (3)中所述堿性溶液為32wt%的氫氧化鈉水溶液或32wt%的氫氧化鉀水溶液。
[0027] 作為本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法的優(yōu)選方式，步驟 (1)中水的加入量等于單體A和單體B質(zhì)量之和，步驟（2)中水的加入量等于單體A的質(zhì) 量。
[0028] 有益效果：本發(fā)明公開的一種常溫法制備聚羧酸系陶瓷分散劑的方法具有以下有 益效果：
[0029] 1、本發(fā)明針對常溫情況下，引發(fā)效率受溫度低的限制，采用的氧化還原體系可有 效提高引發(fā)活性，降低反應(yīng)體系的表觀活化能，引發(fā)劑和還原劑用量較少，副產(chǎn)物少，制備 方法簡單可控，制備過程安全環(huán)保，清潔無污染，反應(yīng)過程無須氮?dú)獗Ｗo(hù)，無需外加熱源，能 耗低，制備時間短，有效降低生產(chǎn)成本和對反應(yīng)儀器的依賴性，適合工業(yè)化生產(chǎn)；
[0030] 2、采用本方法制備的聚羧酸系陶瓷分散劑對陶瓷粉料適應(yīng)性廣，助磨效果好，減 水率高，重復(fù)穩(wěn)定性好，聚合物分子量分布系數(shù)（TOI)為1. 5~2. 4,分子量在2500~11000 之間，結(jié)構(gòu)明確，幾乎無副產(chǎn)物，產(chǎn)品利用率100%，對陶瓷粉的適應(yīng)性很好。
【具體實(shí)施方式】：
[0031] 下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)說明。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 在室溫5°C下，將1摩爾次亞磷酸鈉、0. 1摩爾維生素 C、1摩爾丙烯酸和1摩爾烯 丙基磺酸鈉用水溶解于反應(yīng)器中，將19摩爾丙稀酸的水溶液和0. 8摩爾27. 5wt%雙氧水的 水溶液在Ih內(nèi)滴入反應(yīng)器中，滴加完畢后用質(zhì)量濃度為32%的氫氧化鈉溶液中和至pH = 10,得到淺紅色粘稠液體，即為聚羧酸系陶瓷分散劑LYPC-1，分子量為2550, PDI為1. 8。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 在室溫10°C下，將3摩爾亞硫酸氫鈉、0. 3摩爾硫酸亞鐵、2摩爾丙烯酸和2摩爾甲 基丙烯磺酸鈉用水溶解于反應(yīng)器中，將18摩爾丙烯酸的水溶液和2摩爾過硫酸銨的水溶液 在3h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，滴加完畢后用質(zhì)量濃度為32%的氫氧化鉀中和至pH = 8,得到黃色 粘稠液體，即為聚羧酸系陶瓷分散劑LYPC-2,分子量為11000, PDI為1. 5。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 在室溫15°C下，將2摩爾甲酸鈉、0. 2摩爾亞硫酸鈉、1摩爾甲基丙烯酸和3摩爾丙 烯酰胺用水溶解于反應(yīng)器中，將19摩爾甲基丙烯酸的水溶液和1摩爾過硫酸鉀的水溶液在 2h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，滴加完畢后用質(zhì)量濃度為32%的氫氧化鉀中和至pH = 9,得到淺紅色 粘稠液體，即為聚羧酸系陶瓷分散劑LYPC-3,分子量為9230, PDI為2. 4。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 在室溫20°C下，將2摩爾亞硫酸氫鈉、0. 25摩爾硫代硫酸鈉、2摩爾甲基丙烯酸和 5摩爾衣康酸用水溶解于反應(yīng)器中，將18摩爾甲基丙烯酸的水溶液和1. 5摩爾偶氮二異丁 基脒鹽酸鹽的水溶液在I. 5h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，滴加完畢后用質(zhì)量濃度為32%的氫氧化鉀 中和至pH = 8,得到淺紅色粘稠液體，即為聚羧酸系陶瓷分散劑LYPC-4,分子量為8750, PDI 為 1.7。
[0040] 實(shí)施例5
[0041] 在室溫25°C下，將3摩爾次亞磷酸鈉、0. 2摩爾硫酸亞鐵、1. 5摩爾丙烯酸和2摩爾 甲基丙烯酰氧基三甲基氯化銨用水溶解于反應(yīng)器中，將18. 5摩爾丙烯酸的水溶液和2摩爾 偶氮二氰基戊酸的水溶液在2h內(nèi)滴入反應(yīng)器中，滴加完畢后用質(zhì)量濃度為32%的氫氧化 鈉中和至pH = 10,得到黃色粘稠液體，即為聚羧酸系陶瓷分散