一种固体解胶增强剂及其制备方法

文档序号:501151 发布日期:2021-05-28 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 一种固体解胶增强剂及其制备方法 (Solid dispergation reinforcing agent and preparation method thereof ) 是由 曾宪达 于 2021-01-22 设计创作,主要内容包括:本发明公开了本发明提供一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:解胶剂15份-30份;具有亲水亲油基团的酯类物质10份-20份;阳离子聚合物1份-5份;聚二乙醇1份-3份。本发明的固体解胶增强剂通过采用解胶剂、具有亲水亲油基团的酯类物质、阳离子聚合物等物料复配,通过具有亲水亲油基团的酯类物质、阳离子聚合物的作用,以增强解胶剂的解胶效果,在陶瓷制备时能够降低泥浆的含水量,提高泥浆悬浮性,为陶瓷泥浆提供增强与减水效果,同时还可以增加泥浆的流动性。本发明还提供一种固体解胶增强剂的制备方法。(The invention discloses a solid dispergation reinforcing agent which comprises the following components in parts by weight: 15-30 parts of a debonding agent; 10-20 parts of ester substances with hydrophilic and lipophilic groups; 1-5 parts of cationic polymer; 1-3 parts of polyethylene glycol. The solid dispergation reinforcing agent is compounded by adopting the dispergation agent, the ester substance with the hydrophilic and lipophilic groups, the cationic polymer and other materials, and the dispergation effect of the dispergation agent is enhanced through the action of the ester substance with the hydrophilic and lipophilic groups and the cationic polymer, so that the water content of slurry can be reduced during the preparation of ceramics, the suspension property of the slurry is improved, the reinforcing and water reducing effects are provided for the ceramic slurry, and meanwhile, the fluidity of the slurry can be increased. The invention also provides a preparation method of the solid peptization reinforcing agent.)

一种固体解胶增强剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷工业技术领域,尤其涉及一种固体解胶增强剂及其制备方法。

背景技术

陶瓷解胶剂,是一种广泛使用的陶瓷添加剂,用于陶瓷工业的选泥、磨浆、制釉等工艺过程。陶瓷解胶剂的作用是改善浆料的流动性,使其水分含量减少的情况下,粘度适当,流动性好,稳定性好,提高产品的质量。

现有的陶瓷解胶剂大致可以分为无机、有机、聚合和复合减水剂四大类,其中最常用的是无机减水剂,一般为含有钠离子的无机盐,如液体硅酸钠、偏硅酸钠、固体硅酸钠、碳酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、粗品焦磷酸钠等。

随着陶瓷业不断的使用优质瓷土,造成优质粘土资源越来越匮乏,由于其的不可再生性,陶业不得不开始使用含瘠性料较多的粘土,用来生产各种陶瓷产品,然而由于材料的先天不足性,造成生产出来的产品有裂纹、断角、缺边等等缺陷,陶瓷坯体增强剂就是为了克服上述缺陷而使用的一种添加剂,主要有羧甲基纤维素钠、改性淀粉、膨润土等。

现有的陶瓷企业在添加解胶剂的同时再添加增强剂,由此来提升陶瓷生产的品质,因此陶瓷行业对功能更加齐全的陶瓷添加剂的需求更加迫切。在传统技术中,同时具有增强和减水效果的陶瓷泥浆用添加剂,为陶瓷泥浆提供增强与减水效果的同时,也会使泥浆增稠,从而影响泥浆的流动性,不利于泥浆的输送,增加了能耗。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种固体解胶增强剂,其在陶瓷制备时能够降低泥浆的含水量,提高泥浆悬浮性,为陶瓷泥浆提供增强与减水效果,同时还可以增加泥浆的流动性。

本发明的目的之二在于提供一种固体解胶增强剂的制备方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现:

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

解胶剂15份-30份;

具有亲水亲油基团的酯类物质10份-20份;

阳离子聚合物1份-5份;

聚二乙醇1份-3份;

其中,所述解胶剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚磷酸钠、聚磷酸钾、偏磷酸钠、偏磷酸钾、硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠、聚乙烯醇、聚羧酸类有机物中的一种或者两种以上的组合物。

进一步地,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:0.5-0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2-丙二醇碳酸酯组成。海藻酸丙二醇酯具有亲水基团羟基和亲油基团酯基的双基团,易与泥浆粘土表面的羟基反应,使泥浆表面变成亲油性,抑制泥浆在水中的膨胀,以提高泥浆悬浮性,同时,其还具有海藻酸官能团,海藻酸是一种直链的嵌段聚糖醛酸,由均聚的α-L-吡喃古罗糖醛酸嵌段、均聚的β-D-吡喃甘露糖醛酸嵌段以及这两种糖醛酸的交聚嵌段,以1,4-糖苷键连接而成,具有干燥后可吸水膨胀复原等特性,使得在球磨或者制浆过程中,为泥浆提供水分,以增加其流动性能。1,2-丙二醇碳酸酯由于其特殊的碳酸酯结构,在高温烧结时,分解后,再与海藻酸丙二醇酯发生反应,形成三维状结构,以提高陶瓷的硬度和抗折强度。

进一步地,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:1-2的海藻酸丙二醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成。甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的分子中含有叔氨基、酯基和不饱和双键等官能团,能够很好的配合聚二乙醇的分子表面的醚键通过分子间作用力,形成空间位阻,使泥浆之间起到分散作用。在高温烧结时,与海藻酸丙二醇酯发生反应,形成三维状结构,以提高陶瓷的硬度和抗折强度。

进一步地,所述阳离子聚合物为羟基铝、羟基锆中的一种或者两种组合。由于羟基铝、羟基锆为多核羟桥络离子,带有很高的正电价,能够紧密地吸附在泥浆粘土表面上,有效地控制泥浆膨胀和微粒的移动,同时,阳离子聚合物可以配合聚二乙醇的分子表面的醚键的微弱的负电荷,将聚二乙醇吸附在泥浆上,以增强泥浆悬浮性。高温烧结时,生成氧化锆、氧化铝,可提高岩板的硬度和耐高温性能。

进一步地,所述聚二乙醇的分子量为200-300。低分子量的聚二乙醇可用作润湿剂和稠度调节剂,可调节液体解胶增强剂的流动性能。

进一步地,所述解胶剂、具有亲水亲油基团的酯类物质的质量比为1:0.8-1。

进一步地,所述阳离子聚合物与所述具有亲水亲油基团的酯类物质的质量比为0.1-0.5:1。

进一步地,所述聚二乙醇与所述具有亲水亲油基团的酯类物质的质量比为0.1-0.5:1。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现:

一种固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入解胶剂,搅拌均匀,然后喷雾干燥,即得固体解胶增强剂。

进一步地,在步骤S1中,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min;在步骤S2中,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min;在步骤S3中,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃。

相比现有技术,本发明的有益效果在于:

本发明的固体解胶增强剂通过采用解胶剂、具有亲水亲油基团的酯类物质、阳离子聚合物等物料复配,通过具有亲水亲油基团的酯类物质、阳离子聚合物的作用,以增强解胶剂的解胶效果,在陶瓷制备时能够降低泥浆的含水量,提高泥浆悬浮性,为陶瓷泥浆提供增强与减水效果,同时还可以增加泥浆的流动性。

本发明的制备方法的制备工艺简单,通过控制各物料的加入顺序,使所得的固体解胶增强剂的效果发挥得更好。

具体实施方式

下面,结合具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明提供一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

解胶剂15份-30份;具有亲水亲油基团的酯类物质10份-20份;阳离子聚合物1份-5份;聚二乙醇1份-3份。

具体的,所述解胶剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚磷酸钠、聚磷酸钾、偏磷酸钠、偏磷酸钾、硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠、聚乙烯醇、聚羧酸类有机物中的一种或者两种以上的组合物;所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:0.5-0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2-丙二醇碳酸酯组成。海藻酸丙二醇酯具有亲水基团羟基和亲油基团酯基的双基团,易与泥浆粘土表面的羟基反应,使泥浆表面变成亲油性,抑制泥浆在水中的膨胀,以提高泥浆悬浮性,同时,其还具有海藻酸官能团,海藻酸是一种直链的嵌段聚糖醛酸,由均聚的α-L-吡喃古罗糖醛酸嵌段、均聚的β-D-吡喃甘露糖醛酸嵌段以及这两种糖醛酸的交聚嵌段,以1,4-糖苷键连接而成,具有干燥后可吸水膨胀复原等特性,使得在球磨或者制浆过程中,为泥浆提供水分,以增加其流动性能。1,2-丙二醇碳酸酯由于其特殊的碳酸酯结构,在高温烧结时,分解,再与海藻酸丙二醇酯发生反应,形成三维状结构,以提高陶瓷的硬度和抗折强度。

在另一实施例中,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:1-2的海藻酸丙二醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成。甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的分子中含有叔氨基、酯基和不饱和双键等官能团,能够很好的配合聚二乙醇的分子表面的醚键通过分子间作用力,形成空间位阻,使泥浆之间起到分散作用。在高温烧结时,与海藻酸丙二醇酯发生反应,形成三维状结构,以提高陶瓷的硬度和抗折强度。

进一步地,所述阳离子聚合物为羟基铝、羟基锆中的一种或者两种组合。由于羟基铝、羟基锆为多核羟桥络离子,带有很高的正电价,能够紧密地吸附在泥浆粘土表面上,有效地控制泥浆膨胀和微粒的移动,同时,阳离子聚合物可以配合聚二乙醇的分子表面的醚键的微弱的负电荷,将聚二乙醇吸附在泥浆上,以增强泥浆悬浮性。高温烧结时,生成氧化锆、氧化铝,可提高岩板的硬度和耐高温性能。

所述聚二乙醇的分子量为200-300。低分子量的聚二乙醇可用作润湿剂和稠度调节剂,可调节液体解胶增强剂的流动性能。

在其中一实施例中,所述解胶剂、具有亲水亲油基团的酯类物质的质量比为1:0.8-1;所述阳离子聚合物与所述具有亲水亲油基团的酯类物质的质量比为0.1-0.5:1;所述聚二乙醇与所述具有亲水亲油基团的酯类物质的质量比为0.1-0.5:1。在各物料适当的配比中,才能有效地提高整体的性能,如分散性。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入解胶剂,搅拌均匀,然后喷雾干燥,即得固体解胶增强剂。

进一步地,在步骤S1中,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min;在步骤S2中,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min;在步骤S3中,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃。

上述的固体解胶增强剂通过采用解胶剂、具有亲水亲油基团的酯类物质、阳离子聚合物等物料复配,通过具有亲水亲油基团的酯类物质、阳离子聚合物的作用,以增强解胶剂的解胶效果,在陶瓷制备时能够降低泥浆的含水量,提高泥浆悬浮性,为陶瓷泥浆提供增强与减水效果,同时还可以增加泥浆的流动性。

本发明的固体解胶增强剂的使用方法,具体操作为:按陶瓷坯料的干料量的0.02%-0.3%与原料一起进行球磨或者制浆或者成型。

以下是本发明具体的实施例,在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。以下实施例中,聚二乙醇的分子量为200。

实施例1

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠15份;具有亲水亲油基团的酯类物质10份;阳离子聚合物1份;聚二乙醇1份。其中,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:0.5-0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2-丙二醇碳酸酯组成,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

实施例2

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠22份;具有亲水亲油基团的酯类物质15份;阳离子聚合物3份;聚二乙醇2份。其中,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:0.5-0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2-丙二醇碳酸酯组成,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

实施例3

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠30份;具有亲水亲油基团的酯类物质20份;阳离子聚合物5份;聚二乙醇3份。其中,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:0.5-0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2-丙二醇碳酸酯组成,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

实施例4

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠16份;具有亲水亲油基团的酯类物质16份;阳离子聚合物3份;聚二乙醇2份。其中,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:0.5-0.8的海藻酸丙二醇酯、1,2-丙二醇碳酸酯组成,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

实施例5

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠16份;具有亲水亲油基团的酯类物质16份;阳离子聚合物3份;聚二乙醇2份。其中,所述具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1:1-2的海藻酸丙二醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

以上实施例中,各材料不限于上述所述的组分,各材料还可以为本发明所记载的其它单个组分或者多种组分组成,如该解胶剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚磷酸钠、聚磷酸钾、偏磷酸钠、偏磷酸钾、硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠、聚乙烯醇、聚羧酸类有机物中的一种或者两种以上的组合物,并且各材料的组分份数不限于上述份数,各材料的组分份数还可以为本发明所记载的其它组分份数的组合,在此不再赘述。

对比例1

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠15份;阳离子聚合物1份;聚二乙醇1份。

其中,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到混合物;

S2:向混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

对比例2

一种固体解胶增强剂,包括如下重量份的组分:

柠檬酸钠15份;海藻酸丙二醇酯10份;阳离子聚合物1份;聚二乙醇1份。其中,阳离子聚合物为羟基铝。

该固体解胶增强剂的制备方法,包括如下制备步骤:

S1:将聚乙二醇溶于水中,然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间为30min-50min,得到第一混合物;

S2:向第一混合物中加入阳离子聚合物,搅拌均匀,搅拌速度控制在20r/min-30r/min,搅拌时间15min-30min,得到第二混合物;

S3:向第二混合物中加入柠檬酸钠,搅拌均匀,搅拌速度控制在10r/min-20r/min,搅拌时间1min-3min,然后喷雾干燥,喷雾干燥的过程中的进风温度120℃-150℃,出风温度60℃-80℃,即得固体解胶增强剂。

性能测试:

(1)测试产品

实施例1-5、对比例1-2。

(2)实验方法

按照本发明所提供的使用方法,按坯料的干料量的0.03%与原料一起进行制浆,配置成料浆。

料浆流动性测试:将制备好的料浆倒入100ml涂-4杯中,静置3S后用秒表记录料浆完全流出所用的时间,控制料浆温度在25℃,取三次测量的平均值,即为料浆的流速。

成品的抗折强度测试:将料浆按照传统的制备工艺制成成品试件,将成品试件制成12*4*2的规格,其中,宽、高的误差不大于0.1cm,长度误差不大于1mm,手里的上、下两面应平行,两邻面应互相垂直,并且在试件上不允许有肉眼可见的裂纹;然后将试件置于固定的两个支点上,在其中点施加集中荷载,直至试件破坏,从而通过弹性力学方法求得陶瓷的抗折强度;陶瓷的抗折强度的公式为其中,Rb为试件抗折强度,MPa;P为试件破坏荷载,N;L为支点跨距,mm;b为试件的宽度,mm;h为试件的高度,mm。

(3)测试结果如下表1。

表1测试结果

项目 流动性(s) 抗折强度(MPa)
空白例 46.8 30.8
对比例1 47.5 30.9
对比例2 45.9 31.4
实施例1 44.6 32.6
实施例2 43.8 32.5
实施例3 44.5 32.9
实施例4 44.9 33.4
实施例5 45.1 33.3

从表1中数据可看出,与对比例1-2相比,使用少量本发明的解胶剂,可显著提高陶瓷浆料的流动性,在增加成品的抗折强度的同时对浆料的流速影响小。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

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