新一代聚羧酸陶瓷减水剂合成与应用研究

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1、材料研究与应用广东建材2016年第9期新一代聚羧酸陶瓷减水剂合成与应用研究1前言胡国栋梁汝恒李小海张志会(东莞市洛美建材科技有限公司)【摘要】依据高分子结构设计理论，以丙烯酸、甲基丙烯酸为原料，过硫酸铵为引发剂，制备了新型适宜于陶瓷的聚羧酸高效减水剂共聚物HPC一67。通过FT—IR对产物进行分析与表征；通过测定添加了HPC一67聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆流动速度以评价其分散性能；研究了HPC一67与无机减水剂掺量与减水性能关系，及其复配方案。结果显示，在陶瓷坯体料浆中，掺加0．06％时的HPC一67即可达到很好的减水效果，减水效果显著优

2、于无机类减水剂；与传统的无机减水剂复配使用可性能互补，减水效果更好。【关键词】陶瓷减水剂：解胶剂；聚羧酸；分散剂聚羧酸系高效减水剂经过10多年的发展，广泛应用于水泥混凝土建筑工程领域。国内外学者对聚羧酸系减水剂的研究及应用大都集中于此。然而，在陶瓷领域也需求大量的高性能减水剂。目前，我国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。普通的陶瓷减水剂由于分子结构、相对分子质量等因素的制约，其分散作用十分有限，而且过掺时，往往产生副作用。[13陶瓷工业中一般使用喷雾干燥的方法制造粉料，用这种方法制备出来的粉料具有良好的流动性，适合

3、流水线生产要求，且可压出高强度的坯体。但是喷雾干燥工艺耗能很大，据统计，入塔泥浆平均含水率约40％，粉料产品离塔平均含水率约7％，约33％的水分被蒸发，其所需的能耗约占生产总能耗的13％左右。C21因此希望进入喷雾干燥塔的泥浆含水率尽可能低而泥浆的流动性又好，这就需要减水剂来发挥作用。世界陶瓷生产发达国家十分注重减水剂的开发和应用，其中聚羧酸系高性能减水剂是20世纪90年代之后兴起的新一代减水剂。在国内，聚羧酸系高性能减水剂大都应用于混凝土建筑领域，并且已取得多项研究成果，而在陶瓷领域中的研究较少。[3]聚羧酸减水剂结构独特、合成可控自由度大

4、，进一步高性能化的空间大，因此，自20世纪90年代以来，聚羧酸陶瓷减水剂得到了国内外科研人员的重视，已成为现代陶瓷技术领域的研究热点。新型陶瓷聚羧酸系减水剂的研发直到近年才逐渐开展，国内大部分产品的性能还不稳定，适应性较差，单从减水性来说，与国外产品还有较大差距，这也是导致我国的陶瓷生产能耗偏高、一16一节能减排压力突出的主要问题所在。我们经过试验也发现，在混凝土中广泛使用的聚羧酸醚类高效减水剂在陶瓷中并没有理想的减水解胶效果，甚至还有副作用。陶瓷的泥沙料的减水分散机理必然与水泥不同。聚羧酸高效减水剂的特点在于分子结构的设计与可控。我们依据高

5、分子合成设计理论，结合陶瓷泥沙料的特点，合成了一种新型的聚羧酸陶瓷高效减水剂，并与传统陶瓷减水剂进行了性能对比。叫ocil一卜乓‘。l图1HPC-67分子结构式2实验部分RJRJR。代表一H,-CH3R2代表一sO出2．1主要原料及仪器丙烯酸，工业级，山东开泰石化股份有限公司；过硫酸铵，国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠，分析纯，天津市鼎盛鑫化工有限公司；链转移剂，自制；甲基丙烯酸，分析纯，天津福晨试剂有限公司。水玻璃、六偏磷酸钠、偏硅酸钠、陶瓷厂复合配方料，由佛山某陶瓷厂提供。调速电动搅拌器，IKA—R20，德国IKA公司；恒温水浴锅，郑州

6、长城科工贸易公司；傅立叶红外光谱仪，美国Thermo—Fisher公司；YMJ—l快速研磨机，淄博雷德精细陶瓷有限公司生产；流动性采用上海天峪仪器仪表有限公司生产的涂一4粘度计测定，温度20℃。2．2合成工艺按照设计的配比精确称量原料、去离子水、引发剂广东建材2016年第9期等，加入反应器中，在适当的引发剂的引发作用下，使丙烯酸、甲基丙烯酸两种单体发生聚合，按照设定的温度反应3～4个小时，形成一定分子量的聚合物，最后用30％氢氧化钠溶液进行中和，调节pH值在7～8，得到43％浓度的陶瓷聚羧酸高效减水剂HPC一67产品。2．3表征方法减水性能测

7、试：将占干重一定质量分数的减水剂和水混合搅拌均匀后加入到陶瓷粘土中，待球磨机将陶瓷粘土料球磨均匀后，用涂一4杯测量泥浆的流动时间，时间越小表示泥浆分散性越好。傅立叶红外光谱(FT-IR)测试：采用美国Ther—mo—Fisher公司的傅立叶红外转换光谱仪表征试样的结构，测试时采用KBr压片法。粘度测试用上海精天电子仪器有限公司生产的SNB数字多粘度计于室温下测定静置1分钟后的球磨料浆，利用3次粘度值的均值表征聚合产物的减水效果，其中测试采用3号转予，转子转速为60r／s。聚羧酸陶瓷减水剂减水率的测定：陶瓷减水剂的减水率是等量的陶泥在实验过程中

8、达到相同粘度时，原始所用陶泥用水量和外加聚羧酸陶瓷减水剂时用水量的差值与原始用水量的比值。陶瓷减水剂减水率计算公式为：WR=(W0-W1)／Wo×100％式中：W。