[发明专利]酯化聚羧酸型陶瓷减水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷减水剂的制备领域，具体涉及一种酯化聚羧酸型陶瓷减水剂及其制备方法。

背景技术

陶瓷行业是一个高能耗行业，其80％以上的能源都用于烧成和干燥工序。因此，该行业面临的一个关键技术问题就是控制陶瓷浆料中水的加入量尽可能少，并同时保持泥浆合适的流动性和黏度。陶瓷减水剂是陶瓷添加剂的一种，亦称解凝剂、分散剂、稀释剂或者解胶剂。陶瓷减水剂是用来改善釉料的流动性，使其在水分含量减少的情况下，保持较好的工艺性能。一次，优良的减水剂能促进陶瓷产业向低能耗、高质量、高效益方向发展。

目前我国陶瓷行业普遍使用水玻璃、碳酸钠、三聚磷酸钠等无机盐类为减水剂。普通的陶瓷减水剂由于受分子结构、相对分子质量等因素的影响，其减水效果不佳，而且用量较大，影响了浆料性能。高分子减水剂由于亲水基、疏水基位置和大小可调，分子结构多样化，因此对分散微粒表面包覆效果强，且其分散体系更易于稳定、流动性较好，但成本相对无机减水剂要高。复合型高效减水剂已越来越受到关注，其效果明显优于单一成分的减水剂。

目前高分子方面研究较多的是聚羧酸类减水剂。聚羧酸经过适当改性在低掺量下具有很高的分散性能和很好的保坍性能。其制备一般都是先合成具有聚合活性的大单体，然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。这种方式的缺点是难度大，分离复杂，且产品稳定性差，不易市场化，且工业成本高。因此，寻求一种合适的方式合成改性聚羧酸型减水剂并与无机盐复配是一条降低成本，提高效益的有效途径。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的目的首先是提供一种酯化聚羧酸型陶瓷减水剂的制备方法。该方法所用原料易得，工艺简单，操作方便，易于市场化和工业生产。

本发明的目的还在于提供一种上述方法获得的陶瓷减水剂。

本发明的再一目的是将上述陶瓷减水剂与无机盐复合，提供一种复合型的陶瓷减水剂，其效果明显优于单一成分的减水剂。

为实现上述目的，本发明首先通过聚合反应得到高分子主链，再在主链上引入一定比例的功能基团，使其具有梳型分子结构，以保持减水率高和不引起明显缓释。再筛选无机盐，并进行复配。获得减水效果最佳，成本最低的方案。

本发明具体提供的技术方案如下：

一种酯化聚羧酸型陶瓷减水剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制马来酸酐溶液，加热同时慢慢滴加含有链转移剂和引发剂的苯乙烯，在1～2小时滴加完，60～100℃恒温反应3～5小时，降温抽滤，烘干得苯乙烯马来酸酐共聚物；

(2)酯化反应：将相对分子质量在100～1500的聚乙二醇或聚乙二醇单烷基醚与苯乙烯马来酸酐共聚物混合，聚乙二醇或聚乙二醇单烷基醚与苯乙烯马来酸酐共聚物中所含马来酸酐摩尔比为(1～4)∶1，在100～150℃下反应2～7小时，得到酯化聚羧酸共聚物；

(3)步骤(2)所得共聚物配成水溶液，调pH为7-8即为酯化聚羧酸型陶瓷减水剂。

步骤(1)中，所得苯乙烯马来酸酐共聚物相对分子质量优选在2000～20000，其马来酸酐摩尔百分含量优选为10％～50％。

步骤(1)中，马来酸酐溶液的质量浓度优选为2-20％，溶剂可选用甲苯或二氯乙烷；

马来酸酐与苯乙烯的摩尔比优选控制在1∶(0.5-5)；更优选1∶(1-3)；

引发剂的加入量优选为反应物体系质量的0.1-5％，更优选0.5，引发剂可以选择过氧化苯甲酰或过氧化二苯甲酰；

链转移剂的加入量优选为反应物体系质量的0.1-5％，更优选0.5％-1％，链转移剂可以是巯基乙酸、十二烷基硫醇或巯基乙醇。

步骤(2)中，所述的聚乙二醇单烷基醚中的烷基为1～4个碳；反应在N，N-二甲基甲酰胺的溶剂存在条件下进行。

本发明还提供上述方法制备得到的酯化聚羧酸型陶瓷减水剂。

为进一步改善上述酯化聚羧酸型陶瓷减水剂的性能，本发明提供了一种酯化聚羧酸型复合陶瓷减水剂，是将所述的酯化聚羧酸型陶瓷减水剂与无机盐复配得到的，用于复配的无机盐可以是碳酸盐、硅酸盐和磷酸盐中的任一种或两种以上的混合物。复配的比例一般是酯化聚羧酸共聚物与无机盐的质量比为1∶5-5∶1，较优选1∶3-3∶1。

上述酯化聚羧酸型陶瓷减水剂或复合陶瓷减水剂在使用时的质量浓度通常为20％-60％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)方法原料易得，工艺简单，操作方便，易于市场化和工业生产。