新型高分子陶瓷减水剂的合成及结构性能研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiukaifeng
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陶瓷减水剂是目前应用非常广泛的一种陶瓷添加剂,使用后可以使浆料的含水量尽可能少,又达到所要求的流动性。在陶瓷行业生产过程中,为提高陶瓷成品的质量和生产效率,常在陶瓷料浆中加入减水剂以改善料浆的分散性能。高分子减水剂以其优异的性能受到人们的重视,它主要是利用空间位阻和静电斥力双重作用机制对料浆起到了分散作用。  本课题通过研究含有不同基团的高分子减水剂,考察了高分子减水剂的结构对陶瓷料浆分散性能的影响。论文的主要工作包括:  (1)以丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙烷磺酸(AMPS)为单体,过硫酸铵(NH4)2S2O8作为引发剂,次亚磷酸氢钠作为链转移剂,通过自由基聚合反应合成共聚物减水剂PAA-AMPS。探讨了不同反应条件对共聚物分散性能的影响,PAA-AMPS的最佳合成条件为:丙烯酸(AA)与2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙烷磺酸(AMPS)的摩尔比为8∶1;引发剂(NH4)2S2O8用量为单体质量的1%;链转移剂次亚磷酸氢钠的用量为单体质量的10%;单体质量分数为24%;反应温度85℃。通过FT-IR、GPC及1H-NMR等手段对共聚物的结构及相对分子质量及其分布进行了表征,并研究了添加不同量的减水剂对陶瓷料浆粘度、zeta电位、沉降性与流变性的影响,探讨了pH值与料浆的固含量对料浆性能的影响。研究结果表明,加入了减水剂PAA-AMPS可以显著降低料浆的粘度和提高料浆体系的稳定性。随着pH值的增加,料浆体系的稳定性随之增加;随着料浆固含量的提高,料浆的粘度也随之增大。  (2)以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙烷磺酸(AMPS)和马来酸酐(MA)为单体,过硫酸铵(APS)作为引发剂,次亚磷酸钠氢钠作为链转移剂,通过自由基聚合反应合成共聚物减水剂PAA-AMPS-MA。通过正交实验确定出合成减水剂的较优工艺条件,采用FT-IR、GPC及1H-NMR等手段对共聚物的结梅及相对分子质量及其分布进行了表征,并研究了减水剂PAA-AMPS-MA对陶瓷料浆粘度、zeta电位、沉降性和流变性的影响。探讨了pH值与料浆的固含量对料浆性能的影响。研究结果表明,减水剂PAA-AMPS-MA的较优合成条件为:AA∶MA=26∶1,AA∶AMPS=9∶1,共聚单体AA∶AMPS∶MA=26∶3.7∶1;引发剂APS的用量为反应单体质量的1.2%,链转移剂HPS的用量为反应单体质量的12%,单体的浓度为25%,反应温度80℃,反应时间5h。加入了减水剂PAA-AMPS-MA可以显著降低料浆的粘度和提高料浆体系的稳定性。随着pH值的增加,料浆体系的稳定性随之增加;随着料浆固含量的提高,料浆的粘度也随之增大。  (3)通过对比可知,两种高分子共聚物减水剂的分散性能均优于聚丙烯酸钠(PAA-Na),其中三元共聚物减水剂PAA-AMPS-MA的分散性能优于二元共聚物减水剂,表现在PAA-AMPS-MA可以使料浆的粘度更低,料浆的颗粒的沉降体积百分数更小,使得料浆的流变性更趋近于近似牛顿流体,从而说明PAA-AMPS-MA分散性能更为优异。
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