[发明专利]一种微波辐射诱导生产的复合型陶瓷添加剂及其方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工和环境友好材料领域，特别是涉及一种微波辐射诱导生产的复合型陶瓷添加剂及其方法。

背景技术

微波是一种频率为0.3~300GHz、波长在1~1000mm范围内的超高频电磁波。微波加热宏观表现出选择性加热、加热均匀、热效率高、清洁无污染、启动和停止加热非常迅速以及甚至可以改善材料性能等优越特征，它不需要由表及里的热传导，而是通过高频电磁波在物质内部的能量耗散来直接加热物料，微波具有选择性加热、加热速度快、能够促进或改变各类化学反应、易于自动控制和环境保护等优点。目前，微波加速和控制化学反应便受到人们的高度重视，并广泛应用于从无机反应到有机反应等各个化学领域。利用微波反应器加热物质进行反应，其速度较传统加热技术快数倍乃至数千倍。本发明利用微波辐射诱导技术制备复合型陶瓷添加剂，不仅可以大大缩短反应时间，提高反应速度，而且可以大幅度降低能耗，减少生产副产物对环境的污染，为木质素资源的高效综合利用寻找了新的途径。

陶瓷添加剂就是在陶瓷工业生产中为满足工艺要求和性能所添加的化学添加剂的通称，在陶瓷工业中运用广泛。虽然添加剂加入量少，通常外加0.3%～2.0%（质量分数），但作用却很关键，不同陶瓷添加剂有不同的作用，包括减水、促凝、增塑、塑化、黏结、增强等多种作用，陶瓷添加剂的应用和对各种新型陶瓷添加剂的开发已经成为陶瓷工业发展的一个重要方面。

陶瓷分散剂，亦称解凝剂、减水剂、稀释剂或解胶剂，是目前应用最广泛的一种陶瓷添加剂。主要功能是使陶瓷料浆粒子分散更加均匀，提高浆体固含量的同时保持良好的流动性和适当的粘度，不仅能提高陶瓷的性能，同时降低了浆体喷雾干燥的能耗。另一方面通过调节分散剂、助磨剂和氧化铝球可提高球磨效率、缩短球磨周期，从而达到节能降耗的目的。目前，我国建筑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，其减水分散效果、稳定性不够理想，而有机高分子减水剂虽然性能好但价格高，使其应用受到限制。

陶瓷增强剂，又名坯用黏结剂、结合剂，也是目前最常用的陶瓷添加剂之一。目前陶瓷生产中，普遍存在坯体强度较差的现象，从而导致半成品破损较多，而且随着粘土资源的枯竭，陶瓷坯料中使用的瘠性原料越来越多，坯体强度差的问题尤为突出，因此，增强剂的作用就尤为突出。增强剂用来提高成型泥团的可塑性，增加生坯强度，减少生坯在生产线上的破损。常用的增强剂有淀粉、黄原胶、橡椀栲胶、亚硫酸纸浆废液、高纯度羧甲基纤维素钠盐、甲基纤维素、羧甲基纤维素、木质素磺酸盐、聚乙烯醇、海藻酸盐、聚丙烯酰胺以及聚丙烯酯类等。增强剂的使用量，相对于分散剂而言要大些，通常加入量为0.5%～2%。

    从制浆废液回收的黑液改性得到的木质素磺酸盐是一种阴离子表面活性剂，对固体颗粒有一定的助磨和分散效果，其成本低廉，是一种具有巨大环境效益和经济效益的产品。据文献报道，目前，木质素磺酸钠可直接用作陶瓷添加剂、钻井泥浆处理剂、减水剂等。木质素磺酸盐在陶瓷行业主要用作增强剂，由于分散效果不理想，其用作陶瓷泥浆分散剂的研究应用较少。为了拓宽木质素磺酸盐的应用范围和改善其在实际应用中的缺点与不足，本发明对工业木质素进行复合，提高分散性能，使复合后的产品同时具有分散作用和增强作用，满足在实际应用中的需求，大大降低了在实际生产中使用陶瓷添加剂的成本。

基于此，国内外的科研工作者亦作了很多前期研究工作。刘明华等利用木质素磺酸盐与马来酸酐、聚乙二醇、丙烯酰胺盐接枝共聚制得分散剂，可用作混凝土外加剂、陶瓷生产添加剂、染料分散剂等（CN 102294199A，2011）；邱学青利用用碱木素改性，通过增加磺酸基、羧基等基团制得陶瓷助磨剂（CN 102321224A，2012），还利用木质素加入醛类物和磺化剂在微波辐射条件下制得高磺化度的木质素磺酸钠（CN 101475604A，2009）；王海等选用有机减水剂（阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠或阳离子表面活性剂溴化十六烷基吡啶）和无机减水剂为原料，按一定配比球磨混合制得复合陶瓷减水剂（CN 1821177A，2006）；Vikrant S等利用造纸黑液通过在碱性条件下与苯酚酚化反应制备出性能较好的胶粘剂（US 6632912，2003）；Dilling Peter利用SO₂磺化制备出低含盐量的木质素磺酸钠（US 5049661，1991）；Forss Bengt将亚硫酸钠法制浆的蒸煮黑液分级后，用作混凝土外加剂（US 4450106，1984）。