[发明专利]一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷加工助剂领域，具体涉及一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法。

背景技术

陶瓷是一个资源行业，我国每年要消耗大量的粘土、石膏等非再生矿物资源，致使许多优质粘土存量大幅度减小，有的地区已经消耗殆尽。而且陶瓷也是一个高能源消耗的行业，能耗占陶瓷生产成本的三分之一，每年要消耗大量的电能和燃气。因此，降低能源消耗、提高资源利用率是陶瓷行业亟待解决的问题。

减水剂作为陶瓷加工过程中应用最多的添加剂，不仅能降低成本，还可以进一步提高陶瓷产品性能。如果不加减水剂，自由水易进入粘土颗粒内，使颗粒之间的距离缩短，需要加很多水才能使坯、釉料具有流动性。加入减水剂后在粘土表面形成疏水结构和双电层结构，这样颗粒间的排斥力增加、自由水增多，从而改善料浆的流动性。在同等加水量的条件下，加入减水剂的料浆的流动性变好，可以提高颗粒的均匀度、防止沉降，并且可以缩短硬化时间，提高强度，从而使陶瓷生产者获得更高的经济附加值和社会效益。

随着陶瓷工业的迅速发展，传统的陶瓷添加剂己不能适应需求。世界各国都在积极研究和应用新型高效陶瓷减水剂。聚合物减水剂添加到陶瓷浆料中，不仅可以显著改善料浆流动性与稳定性，还可以降低含水率，进而降低陶瓷制造的生产成本。随着制陶技术的不断发展，高质量陶瓷的生产已越来越离不开聚合物减水剂。与发达国家相比，我国陶瓷减水剂的总体研究水平不高，现有的聚羧酸钠盐和有机磺酸盐都不能满足市场的需要。

为解决以上问题，本发明提供了一种陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种高性能的陶瓷加工用聚合物减水剂及其合成方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案是，通过自由基聚合制备的聚合物减水剂，它的化学结构式表达为：

A为：Na，或K，或NH₄；

K，L，M，N为重复链节单元数：20≤K≤60，2≤L≤10，5≤M≤20, 30≤N≤300。

上述聚合物减水剂及其合成方法，它包括以下步骤：

1） 自由基聚合，分低温引发工艺和高温引发工艺两种。

（1）低温引发工艺，在反应釜中加入含聚醚长链的大分子不饱和单体和适量去离子水，升温至30～50℃搅拌溶解，加入过氧化氢溶液1，同时缓慢滴加不饱和羧酸1、抗坏血酸1和链转移剂水溶液，控制约3小时内滴加完不饱和羧酸、3.5小时加完抗坏血酸1水溶液，继续反应1小时，得到一种中间态聚合物。再次向反应釜中加入过氧化氢溶液2，同时缓慢滴加不饱和羧酸2和抗坏血酸2水溶液，控制约2小时内滴加完不饱和羧酸2、2.5小时加完抗坏血酸2水溶液，继续反应1-2小时得共聚产物。

其反应原料配比为：

含聚醚长链的大分子不饱和单体与不饱和酸1的摩尔比为1：3～1：6；

过氧化氢1为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.1～1.0%；

抗坏血酸1为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.1～0.5%；

链转移剂1为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.2～1.0%；

含聚醚长链的大分子不饱和单体与不饱和酸2的摩尔比为1：15～1：60；

过氧化氢2为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.3～3.0%；

抗坏血酸2为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.3～2.0%。

（2）高温引发工艺，在反应釜中加入含聚醚长链的大分子不饱和单体、链转移剂和适量去离子水，升温至70～90℃搅拌溶解，分别缓慢滴加不饱和羧酸1和过硫酸铵1水溶液，控制约3小时内滴加完不饱和羧酸、3.5小时加完过硫酸铵1水溶液，继续反应1小时，得到一种中间态聚合物。再次向反应釜中分别缓慢滴加不饱和羧酸2和过硫酸铵2水溶液，控制约2小时内滴加完不饱和羧酸2、2.5小时加完过硫酸铵2水溶液，继续反应1小时得共聚产物。

其反应原料配比为：

含聚醚长链的大分子不饱和单体与不饱和酸1的摩尔比为1：3～1：6；

过硫酸铵1为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.5～2.0%；

链转移剂1为含聚醚长链的大分子不饱和单体质量的0.2～1.0%；

含聚醚长链的大分子不饱和单体与不饱和酸2的摩尔比为1：15～1：60；

过硫酸铵2为大分子不饱和单体质量的1.0～3.0%。

2）中和处理