新型陶瓷减水剂的合成及应用研究

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1、新型陶瓷减水剂的合成及应用研究摘要本文合成了一种新型的梳形聚羧酸系高效减水剂，并采用红外光谱、广角X射线衍射、差热分析及光学显微镜(POM)等手段对其分子结构进行了表征，并与两种传统的无机减水剂进行了比较。结果表明.•所合成的减水剂是一种高效的陶瓷助磨减水剂和增强剂，当聚羧酸系用量为0.3%时，能使泥浆的粘度降到21s，抗压强度达6MPa。关键词陶瓷，梳形聚羧酸减水剂，合成4-、八—1刖目目前，国内常川的减水剂有水玻璃、碳酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、腐植酸钠等，以单一或两者相互复配使用，其减水效果不十分理想，而且这些产品还存在坯体强度低和破损率高的缺点。2

2、0世纪90年代以来，聚羧酸发展成为高效减水剂的新品种。其特点是在高温下坍落度损失小，具有良好的流动性，在较低的温度下不需大幅度增加减水剂的加入量。它具有强度高和耐热性、耐久性、耐候性好、分散性好、适用范围广、不缓凝和环保等优异性能。本研宄结合日用陶瓷的实践，研制出了一种梳形聚羧酸复合型陶瓷泥浆减水剂。2实验部分2.1主要测试手段QM—SB行星式球磨机、聚胺脂快速球磨罐、偏光显微镜(JNOEN)、电子万能试验机(S1IIMADZU501)：日本岛津涂一4粘度计(N0J-5)：上海精密科学仪器有限公司红外光谱(IR)分析：采用Perkin-Elmer1710型

3、傅立叶红外光谱仪，样品经KBr粉末研磨后压成薄片进行测试。热性能：热失重采用德国NETZSCHSTA449型TG热分析仪，N2气氛，升温速率10K/min；差热分析采用德国NETZSCIISTA449型DSC差热分析仪，N2气氛，升温速率10K/min。X-射线衍射分析：采用荷兰帕纳科公司X’PertPro型X射线衍射仪，样品经研磨成细小粉末后测试。2.2实验步骤2.2.1聚氧乙烯基烯丙酯大单体的合成在装有回流冷凝管、分水器的250ml三门烧瓶屮，加入一定量的聚乙二醇-1000、2-甲基丙烯酸、对甲苯磺酸催化剂、脱水剂及少量的对苯二酚阻聚剂，加热回流分水3

4、h后，蒸出脱水剂即得所需的聚氧乙烯基烯丙酯大单体。2.2.2聚羧酸减水剂的制备在装有回流冷凝管、温度计的250ml三门烧瓶屮，加入一定量的聚氧乙烯基烯丙酯大单体、马来酸酐、丙烯酸丁酯和过硫酸铵引发剂，在80°C下反应4h，反应结束后冷却，用30%的NaOH水溶液中和至pH=7〜8,得淡黄色溶液产品。2.2.3不同减水剂对陶瓷泥浆流动性影响的测试用分析天平称量150g干料装入球磨罐中，称取所需减水剂加入原料中，再加70g水，搅拌、混和后放入球磨罐中球磨。控制泥浆中含水32%,料:球:水=1:2:0.47,球级配比大：中：小=3:4:2,球磨30min,球磨机

5、转速设定为300r/min。添加量分别为：0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,使用涂-4杯测试泥浆流出的时间，通过泥浆流出的时间比较减水剂效果。3结果与讨论3.1减水剂红外光谱分析由图1可看出，在聚狻酸减水剂的红外光谱图屮，3435cm-l附近的吸收带较宽，这是聚氧烷基形成缔合氢键和羧酸上羟基的伸缩振动吸收峰。而在1104cm_l、1586cm_l、1660cm-1处是駿基的仲缩振动吸收峰，616cm-l、1038cm-l处是磺酸基的吸收峰。这说明所合成的减水剂的分子上具有磺酸基、羧基、聚氧化乙烯基、羟基等基团，达到了预想的结构。3.2减水剂

6、的X射线衍射图分析为了进一步研究减水剂的结晶形态，对试样进行了X射线衍射研究。由图2可知，在20=20〜40°范围内，减水剂试样有一弥散峰包存在，说明样品中存在非晶结构。此外，图中还有一组尖锐的衍射峰，说明它有小部分晶态存在。故所合成的减水剂是高分子晶体与非晶体的复合物，也说明了此物质具有一定的结晶补强效应，这对于提高陶瓷的强度非常有利。3.3热性能分析由图3可知，样品在74QC、122QC处有两个结晶熔融峰，表明在聚合条件下，分子可形成部分结晶，这在相应的X射线衍射图中亦可明显看出。随着温度的升高，产物逐渐往放热方向发展，这可能是由于产物形成三维交联的网

7、络结构而放热。从力学和陶瓷坯体的成形角度看，所用减水剂的热固化条件应越高越好。图4为制得的聚羧酸减水剂与无机减水剂复配所得混合型减水剂的热失重图，从图中可见，当加热至350°C时，复合减水剂损失量为15%,继续加热至800°C时，减水剂损失量为32%,这是由有机减水剂的热分解引起的，同时也说明所制得的聚羧酸减水剂具有一定的热稳定性。3.4聚羧酸减水剂的减水效果图5为自制的聚羧酸减水剂（2#）、三聚磷酸钠及市售的效果较好的解胶王三种产品的减水效果比较图，从图中可以看出，当减水剂加入量在0.1〜0.5%范围内，三聚磷酸钠在0.1%时就可以达到很好的减水效果，泥

8、浆的流动时间为24s,但随着加入量的不断增加，其减水效果基本上保持