[发明专利]一种丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷增强剂制备技术领域，具体涉及一种丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂及其制备方法和应用。

背景技术

作为21世纪新兴技术的代表，纳米技术广泛应用于化学、材料、生物、医学、计算机、打印等领域。其中，将陶瓷釉料经过配方改进、添加助磨剂，然后经纳米磨砂机研磨一定时间即可获得粒径(d₉₀)小于1000nm的准纳米釉料，在陶瓷生产中俗称纳米釉料。

按照传统的施釉工艺(浸釉、淋釉、喷釉等)将纳米釉浆施于陶瓷坯体(包括素坯、低温素坯、高温坯等)表面，经高温烧结获得的釉面表面光泽度高于传统釉面。当将纳米釉浆施于陶瓷坯体上时，由于纳米釉粒径极细，当釉浆干燥、烧结时，釉面会发生一定成都的开裂和收缩，极大的影响了纳米釉的应用。因此在纳米釉的使用过程中，必须解决釉面开裂和收缩。常用的方法有复配传统釉和纳米釉、减少施釉厚度、降低纳米釉固含、坯体补水以及在釉浆中添加增强剂等方法。其中，添加增强剂一法可增加釉料粒子之间、釉料与坯体之间的化学键、氢键、分子键力等作用，可从根本上解决纳米釉的开裂与收缩问题，研究和应用较多。

增强剂又称临时性粘合剂，增强剂多为有机高分子聚合物或溶液，主要是利用分子长链的交联作用，将陶瓷颗粒包围并连接起来，阻止颗粒在受力条件下产生位移，从而起到增强效果。由于高分子类的增强剂分子量较大，结构链较长，在将釉浆中各种原料颗粒聚集在一起时，也会形成网状结构包裹住泥浆中的自由水，使釉浆的流动性变差，加入越多，釉浆的流动性也越差。生产中为了解决上述问题只有在釉浆增加额外的水量，这样泥浆的比重降低，含水量增加，喷雾造粒的能耗也随之增加，因此需要加入解凝剂来降低釉浆的粘度。关于增强剂的研究有：J.L.winett等使用连续挤出方法制备了淀粉接枝丙烯酰胺共聚物,并使用过硫酸铵作为引发剂，分别考察了玉米淀粉、蜡淀粉、土豆淀粉、阳离子淀粉作为基底对接枝效果的影响。结果表明：在丙烯酰胺与玉米淀粉质量比为2:1的条件下，单体平均转化率为88.9％，接枝效率可达到70％，此时增强效果较好；ChangG.CHo等使用十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂、过硫酸钾作为引发剂的条件下，通过反相乳液聚合方法，将苯乙烯分子接枝到淀粉分子上，随着反应时间与乳化剂浓度的增加，接枝率不断增加，TETDS链终止剂浓度与接枝率成相反关系，将淀粉放在水中进行预热或者反应混合物在80℃下预反应后，再进行接枝反应，均可获得较高的接枝效率。

发明内容

为解决现有技术的陶瓷纳米釉料易开裂、收缩的问题，本发明的首要目的在于提供一种丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂的制备方法。该制备方法合成工艺简单、性能稳定、节约能源。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂。该增强剂能使陶瓷釉面光泽度高、亮度好、自洁效果佳。

本发明的再一目的在于提供上述制备方法获得的丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)聚乙烯醇的预处理：称取0.1～1质量份聚乙烯醇加入到4～10质量份水中，于60～90℃加热1～5h，使聚乙烯醇糊化；

(2)接枝聚合反应：将1～5质量份丙烯酸加入到步骤(1)糊化后的聚乙烯醇中，然后加入碱将pH值调至7～8，再加入0.01～0.1质量份引发剂，于60～90℃反应2～6h，即得到所述丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂。

步骤(2)中所述的碱优选为NaOH和KOH中的至少一种。

步骤(2)中所述的引发剂为水溶性自由基引发剂。

所述的引发剂优选为过硫酸铵、过硫酸钾和双氧水中的至少一种。

上述制备方法获得的丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂。

上述制备方法获得的丙烯酸接枝聚乙烯醇增强剂在陶瓷纳米釉料上的应用。

本发明的机理为：增强剂一般为有机高分子聚合物，加入后对陶瓷生产工艺各环节无不良影响，并具有了良好的烧成特征，常见的增强剂有变性淀粉、甲基纤维素、聚乙烯醇及丙烯酸聚合物、海藻酸钠、糊精、栲胶等。市面商商品增强剂有粉体和液体两种，前者易于包装运输但易吸潮结团，后者则易于在陶瓷浆料中分散，使用更为方便，并能对浆料起到悬浮稳定作用，即及时加入量高达5％也不会使浆料稠化，而且不影响浆料的流动性。增强剂的增强机理大致可概括为有机高分子链增强，氢键增强、粘合增强、静电力增强。