本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑的制備方法，屬于陶瓷減水劑制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

陶瓷添加劑是在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中為滿(mǎn)足工藝要求和性能需要所添加的助劑的通稱(chēng)。陶瓷添加劑的應(yīng)用和對(duì)各種新型添加劑的開(kāi)發(fā)已成為陶瓷工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要部分。按照陶瓷添加劑的功能可將陶瓷添加劑分為減水劑、增強(qiáng)劑、增塑劑、黏合劑、潤(rùn)濕劑、除泡劑、防腐劑、抗沉淀劑、礦化劑及其它添加劑。其中陶瓷減水劑、增強(qiáng)劑廣泛用于陶瓷工業(yè)的造泥、磨漿、制釉等工藝過(guò)程。

陶瓷減水劑亦稱(chēng)解膠劑、分散劑，其作用是改善陶瓷料漿和釉料的流動(dòng)性，使料漿和釉料在含水率較低的情況下，達(dá)到較高的分散效果和要求的流動(dòng)性；減水劑一般具有助磨作用；同時(shí)，還能減少陶瓷料漿和釉層的干燥和燒結(jié)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。由于優(yōu)質(zhì)陶土的不可再生性，陶瓷工業(yè)不得不開(kāi)始使用含瘠性料較多的粘土，用來(lái)生產(chǎn)各種陶瓷產(chǎn)品，然而由于劣質(zhì)粘土的先天不足性，造成生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在裂紋、斷角、缺邊等等缺陷，成品率較低，陶瓷增強(qiáng)劑即為解決此問(wèn)題而得到推廣和應(yīng)用的。

陶瓷減水劑包括無(wú)機(jī)陶瓷減水劑、有機(jī)小分子陶瓷減水劑、高分子陶瓷減水劑及其復(fù)配減水劑。其中高分子陶瓷減水劑由于疏水基、親水基的位置、大小及數(shù)量可調(diào)，分子結(jié)構(gòu)可呈梳狀、多支鏈化等，因此高分子陶瓷減水劑對(duì)分散微粒表面覆蓋及包封效果要比無(wú)機(jī)陶瓷減水劑強(qiáng)得多、分散體系更穩(wěn)定、分散體系適應(yīng)性更加廣泛，且高分子陶瓷減水劑在干燥和燒結(jié)過(guò)程中易分解揮發(fā)，不會(huì)引入雜質(zhì)而降低陶瓷質(zhì)量。因此高分子陶瓷減水劑已經(jīng)成為很有前途的一類(lèi)高效減水劑。陶瓷增強(qiáng)劑以天然高分子和合成增強(qiáng)劑為主，包括可溶性淀粉、羧甲基纖維素、聚乙烯蠟、長(zhǎng)鏈脂肪酸酯等；具有足夠鏈長(zhǎng)的高分子聚合物可在陶瓷顆粒之間架橋，產(chǎn)生交聯(lián)作用而形成不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并形成凝聚，將陶瓷顆粒緊緊包裹，從而增加了坯體強(qiáng)度。

然而，陶瓷企業(yè)在添加減水劑的同時(shí)必須要添加增強(qiáng)劑，達(dá)到要求的陶瓷品質(zhì)，陶瓷行業(yè)對(duì)功能更加齊全的陶瓷添加劑的需求更加急迫。

中國(guó)專(zhuān)利號(hào)cn201410372549.3公開(kāi)了一種高效陶瓷減水劑，具有更高的減水和分散效果；對(duì)陶瓷土料具有一定的助磨作用；對(duì)陶瓷素坯具有明顯的增強(qiáng)效果，在陶瓷制備過(guò)程中可減少助磨劑和增強(qiáng)劑的使用。

中國(guó)專(zhuān)利號(hào)cn201410419165.2公開(kāi)了一種環(huán)糊精接枝共聚物型陶瓷減水劑及其制備方法；由于環(huán)糊精特殊的分子結(jié)構(gòu)，所制備的減水劑具有非常好的減水和分散效果，并且對(duì)陶瓷還具有增強(qiáng)的效果。

但從上述專(zhuān)利可以看出，現(xiàn)行具有增強(qiáng)作用陶瓷減水劑僅能減少陶瓷增強(qiáng)劑的使用，而不能完全替代；即使某些減水劑具有一定的增強(qiáng)效果，但需要使用價(jià)格較高的環(huán)糊精等材料，且制備過(guò)程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑的應(yīng)用。

本發(fā)明合成原理：在引發(fā)劑(過(guò)硫酸銨等)和鏈轉(zhuǎn)移劑(次磷酸鈉)的作用下，n-羥甲基丙烯酰胺與衣康酸鈉在水溶液中發(fā)生共聚合反應(yīng)，如下所示：

本發(fā)明n-羥甲基丙烯酰胺共聚物的減水和分散作用機(jī)理，主要是分散穩(wěn)定體系的靜電位阻穩(wěn)定機(jī)制發(fā)揮作用。靜電位阻穩(wěn)定穩(wěn)定理論最早是由shaw在《膠體和表面化學(xué)導(dǎo)論》一書(shū)中提出的，該理論認(rèn)為固體顆粒表面吸附一層帶電荷的聚合物分子層，帶電的聚合物分子層既通過(guò)本身的電荷排斥周?chē)Ｗ?，又通過(guò)位阻效應(yīng)來(lái)防止布朗運(yùn)動(dòng)的粒子之間的碰撞，產(chǎn)生復(fù)合穩(wěn)定作用，因此靜電位阻穩(wěn)定機(jī)制可獲得更佳的穩(wěn)定效果；當(dāng)粒子間的距離較大時(shí)，雙電層產(chǎn)生斥力，以靜電穩(wěn)定機(jī)制為主；當(dāng)粒子間距離較小時(shí)，空間位阻阻礙粒子間的相互靠近，以空間位阻穩(wěn)定機(jī)制為主。因此，靜電位阻穩(wěn)定機(jī)制包含有兩種穩(wěn)定機(jī)制以實(shí)現(xiàn)粘土顆粒在水介質(zhì)中的穩(wěn)定分散。

本發(fā)明n-羥甲基丙烯酰胺共聚物減水劑具有兩種穩(wěn)定作用機(jī)制，較為符合靜電位阻穩(wěn)定機(jī)理。高分子聚電解質(zhì)的錨固基團(tuán)能夠吸附在固體顆粒表面，而其溶劑化鏈在水介質(zhì)中充分伸展形成空間位阻層，阻礙顆粒的碰撞團(tuán)聚和重力沉淀；由于靜電位阻穩(wěn)定機(jī)制的分散效果比靜電穩(wěn)定機(jī)制、空間位阻穩(wěn)定機(jī)制的分散效果更好。

本發(fā)明n-羥甲基丙烯酰胺共聚物的增強(qiáng)作用機(jī)理，主要是因n-羥甲基丙烯酰胺共聚物中重復(fù)單元“羥甲基酰胺”大大增加了坯體顆粒之間的毛細(xì)管力、坯體顆粒與聚合物間的氫鍵作用力；且由于本發(fā)明分子量適宜，在發(fā)揮增強(qiáng)坯體抗折強(qiáng)度的同時(shí)，亦可保持陶瓷漿料具有較佳的流速。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

1、一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑基本結(jié)構(gòu)如下所示：

2、式中，m:n為1:0.5～1:0.1；共聚物數(shù)均相對(duì)分子量為5000～20000；本發(fā)明在合成過(guò)程中反應(yīng)單體n-羥甲基丙烯酰胺的質(zhì)量份數(shù)為100，衣康酸的質(zhì)量份數(shù)為11～54。

3、本發(fā)明提出一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑的制備方法，包括以下步驟：

a、將摩爾比為1：2的衣康酸和堿加入到水中溶解，得到混合液??；其中，所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水，優(yōu)選氫氧化鈉溶液；且堿溶液中堿的摩爾數(shù)(物質(zhì)的量)為衣康酸的2倍；

b、將n-羥甲基丙烯酰胺、鏈轉(zhuǎn)移劑加入到上述混合液ⅰ中，攪拌充分溶解，得到混合液ⅱ；其中，所述的鏈轉(zhuǎn)移劑為是亞硫酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉的一種，優(yōu)選次磷酸鈉，添加質(zhì)量份數(shù)為1～5；

c、加熱混合液ⅱ至60～90℃，將引發(fā)劑的水溶液滴加到混合液ⅱ中，反應(yīng)2～4小時(shí)，得到混合液ⅲ；其中，所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化氫的一種，優(yōu)選過(guò)硫酸銨；且引發(fā)劑的質(zhì)量份數(shù)為0.2～4；

d、在混合液ⅲ中加入鏈終止劑溶液，停止加熱，在攪拌條件下冷卻，即得一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑；其中，所述的鏈中止劑為亞硫酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉的一種，優(yōu)選次磷酸鈉，且添加質(zhì)量份數(shù)為0.5～3。

本發(fā)明制得的一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑在陶瓷坯料研磨、制漿和成型過(guò)程中應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

a、將11g衣康酸、含有8gnaoh加入到水中溶解，轉(zhuǎn)移至攪拌反應(yīng)器中，開(kāi)動(dòng)攪拌，得到混合液??；

b、將100gn-羥甲基丙烯酰胺、10g10％亞硫酸銨溶液加入到上述混合液ⅰ中，攪拌充分溶解，得到混合液ⅱ；

c、加熱混合液ⅱ至60℃，將2g10％過(guò)硫酸銨的水溶液滴加到混合液ⅱ中，反應(yīng)4h，得到混合液ⅲ；

d、在混合液ⅲ中加入5g10％亞硫酸鈉溶液，停止加熱，在攪拌條件下冷卻至室溫，停止攪拌即制得一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑。

實(shí)施例2：

a、將54g衣康酸、28gkoh加入到水中溶解，轉(zhuǎn)移至攪拌反應(yīng)器中，開(kāi)動(dòng)攪拌，得到混合液??；

b、將100gn-羥甲基丙烯酰胺、50g10％次磷酸鈉溶液加入到上述混合液ⅰ中，攪拌充分溶解，得到混合液ⅱ；

c、加熱混合液ⅱ至90℃，將40g10％過(guò)硫酸鉀的水溶液滴加到混合液ⅱ中，反應(yīng)2h，得到混合液ⅲ；

d、在混合液ⅲ中加入30g10％次磷酸鈉溶液，停止加熱，在攪拌條件下冷卻至室溫，停止攪拌即制得一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑。

實(shí)施例3：

a、將22g衣康酸、56g25％氨水加入到水中溶解，得到混合液??；

b、將100gn-羥甲基丙烯酰胺、30g亞硫酸氫鈉加入到上述混合液ⅰ中，攪拌充分溶解，得到混合液ⅱ；

c、加熱混合液ⅱ至80℃，將45g30％g過(guò)氧化氫溶液的水溶液滴加到混合液ⅱ中，反應(yīng)3h，得到混合液ⅲ；

d、在混合液ⅲ中加入20g10％亞硫酸氫鈉溶液，停止加熱，在攪拌條件下冷卻至室溫，停止攪拌即制得一種具有增強(qiáng)作用的n-羥甲基丙烯酰胺共聚物陶瓷減水劑。

盡管本發(fā)明已作了詳細(xì)說(shuō)明并引證了實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，顯然可以按照上述說(shuō)明而做出的各種方案、修改和改動(dòng)，都應(yīng)該包括在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。