试析水基聚合物超分散剂的制备及其对陶瓷粘土浆料分散性能研究

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1、陕西科技大学硕士学位论文水基聚合物超分散剂的制备及其对陶瓷粘土浆料分散性能研究姓名：柳宜强申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：沈一丁20090501水基聚合物超分散剂的制备及其对陶瓷粘土浆料分散性能研究摘要本研究根据高分子结构设计原则，以衣康酸(IA)、2．丙烯酰胺基．2．甲基丙磺酸(AⅧS)、丙烯酸羟丙酯(肿A)为反应单体，以过硫酸钠为引发剂，通过溶液聚合法合成聚合物超分散剂(SKD)，研究了聚合工艺对产品性能的影响，使用现代分析手段对产品物性进行表征，探讨了聚合物分散剂对陶瓷普通粘土浆料的分散效果。实验结果表明：(1)较佳的溶液聚合反应工艺：m(IA)：m(AMPS

2、)：m(}玎PA)=6：3：1，w(过硫酸钠)=2％(以单体质量计算)并加入少量异丙醇，反应温度反应温度为90"95℃，总反应时间2．Oh，采用氢氧化钠调节pH值为8～9，可得到橙黄色粘稠透明状的聚合物超分散剂(SKD)，有效物含量为40％。(2)FT．IR证实了聚合物分散剂SKD中各单体单元结构的存在；GPC显示了聚合物的重均相对分子质量约为9618，多分散系数为1．4950，说明相对分子质量分布较窄。(3)通过考察聚合物分散剂SKD对浆料沉降速率、沉降率、比吸光度以及Zeta电位等四个方面的影响，确定了SKD的最佳使用量为浆料质量的0．20％，该比例远远小于传统分散剂的使

3、用量l％。添加了0．20％SKD浆料的沉降速率、沉降率、比吸光度以及Zeta电位绝对值分别为95．1％、3．95％、94．2％、62．7my，且超分散剂过量不会对浆料体系造成负面影响。SEM观察到添加了适量超分散剂的普通粘土浆料可均匀分散。(4)未添加超分散剂SKD的粘土浆料属于屈服拟塑性流体，其触变性体现在触变滞后圈较大，且不完整；而添加了质量分数为0．20％的聚合物超分散剂后，粘土浆料转变为牛顿性流体，具有完整的极小的滞后圈，说明了SKD的添加可有效的改变粘土浆料内部颗粒聚积结构，使之有序且稳定分散。(5)将超分散剂与无机分散剂进行复配，不同复配分散剂对浆料的性能影响各不

4、相同，SKD与三聚磷酸钠以质量比3：l复配，添加量为0．18％时，可使浆料黏度降至25．5mpa·S。(6)超分散剂SKD在陶瓷浆料和研磨重质碳酸钙浆料中使用量各不相同。当超分散剂添加量为0．38％时，研磨70％重质碳酸钙的效果最好，使其粒径为1．929m，悬浮液黏度为201mPa饥所需超分散剂的用量为0．15％，研磨时间为30min，其悬浮液沉降体积百分数(7d后测定)为60．5％，说明分散剂SKD的使用量与被分散颗粒的表面积和表面性质有关。同时说明这种超分散剂对不同浆料均具有良好的分散性能。传统分散剂(低分子量表面活性剂)与超分散剂(高分子型)作用机理的分别：传统分散剂采

5、用一端亲油、一端亲水的结构，其缺点是在固体颗粒表面吸附不牢、碳链太短导致空间位阻不够、与分散介质相容性不可调。而超分散剂采用锚固基团与溶剂化链结合的分子结构，锚固基团根据固体颗粒的表面性质设计，溶剂化链根据分散介质的极性设计，且溶剂化链为聚合物长链，能在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层。解决了许多以前很难解决的表面处理与分散问题。超分散剂的作用：超分散剂的最大特点在于减弱了分散介质中固体颗粒之间的相互作用，增加了颗粒在介质中的润湿润性和分散稳定性。它不仅为分散体系的制备提供了一套独特的新工艺，而且有着十分明显的技术与经济效益，其优越性具体表现在：一能快速充分地润湿颗粒，缩短达

6、到合格颗粒细度的研磨时间，提高生产效率。一大幅度提高含固量，节省加工能耗，减少设备损耗和有机溶液剂用量，保护环境。一降低分散体系粘度，改善分散体系流变性能，使分散体系便于泵输或进行其它操作。一提高分散稳定性，延长贮存期，减少贮存损耗，避免再分散。一具有较好的相容性，可使多种粉体在同一介质中稳定、均匀地分散，极大地方便了操作。一可获得更小的颗粒尺寸及比较均匀的粒径分布，达到更完全的分散状态，由此使分散体系具有更优良的应用性能。超分散剂的上述优点，使之用于陶瓷粉体分散浆料，可提高分散体系含固率，减少烧结过程中的体积收缩，增加陶瓷制品的尺寸精度，减II少陶瓷结构微观不均匀性。关键词

7、：聚合物，超分散剂，陶瓷添加剂，流变性质IIISTUDYoNPREPARATIoNoFⅥ，ATERBoRNEPoLYMERSUPERDISPERSANTANDITSDISPERSINGPRoPERTIESToCERAMICCLAYSLURRYABSTRACTAccordingtodispersingmechanismofpolymerdispersantandmoleculardesigningprincipleofsuperdispersant，aseriesofcomb—shapedpolymerd