一種新型高效陶瓷坯體增強(qiáng)劑的制備方法及其制得的產(chǎn)品和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細(xì)化工、陶瓷工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種新型高效陶瓷坯體增強(qiáng)劑的制備方法及其制得的產(chǎn)品和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是陶瓷生產(chǎn)、使用大國(guó)，陶瓷產(chǎn)量連續(xù)二十年以兩位數(shù)增長(zhǎng)，日用陶瓷、建筑陶瓷產(chǎn)量連續(xù)幾年居于世界第一。但同時(shí)我國(guó)陶瓷工業(yè)仍面臨著諸多問題:一、優(yōu)質(zhì)粘土資源日益枯竭，如龍巖高嶺、廣東黑泥等，且粘土屬于不可再生資源，這制約著我國(guó)陶瓷產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展；二、由于優(yōu)質(zhì)粘土匱乏，陶瓷坯體干燥強(qiáng)度下降，裂紋、斷角、缺邊等諸多缺陷嚴(yán)重，影響陶瓷生產(chǎn)。
[0003]針對(duì)以上問題，行業(yè)提出:一、對(duì)陶瓷產(chǎn)品適當(dāng)減薄，可大量節(jié)約資源、能源。這也是未來陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。以墻地磚、潔具減薄四分之一為例，每年可以節(jié)約優(yōu)質(zhì)陶瓷礦物原料2000萬(wàn)噸以上，節(jié)約能源10%以上，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤30萬(wàn)噸。二、尋找或制造出新的原料替代或部分替代優(yōu)質(zhì)粘土在陶瓷中的使用。但不管什么方法，都面臨同樣的技術(shù)難題，即如何提高陶瓷坯體干燥強(qiáng)度，使之在成形、輸送、干燥施釉過程中不易破損。因?yàn)榕黧w的干燥強(qiáng)度是一個(gè)重要工藝指標(biāo)，它對(duì)產(chǎn)品的成品率及質(zhì)量有重要影響。因此，選擇一種恰當(dāng)?shù)奶岣吲黧w強(qiáng)度的方法尤為重要。大多數(shù)陶瓷生產(chǎn)企業(yè)都希望能有一種既不改變現(xiàn)有生產(chǎn)配方、工藝又能增強(qiáng)坯體干燥強(qiáng)度的原料。
[0004]基于此，現(xiàn)今有陶瓷生產(chǎn)企業(yè)將膨潤(rùn)土、腐鈉、木質(zhì)素、CMC、PAM等原料引入坯體中，以此提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。但是仍存在影響泥漿流動(dòng)性等生產(chǎn)工藝問題。國(guó)內(nèi)外科研工作者也做了很多相關(guān)研宄工作。李向鈺等利用聚乙烯醇、膨潤(rùn)土、水玻璃、三聚磷酸鈉等為原料制備了一種增強(qiáng)劑以提高陶瓷坯體干燥強(qiáng)度(廣東道氏技術(shù)股份有限公司李向鈺、石教藝、余水林、張翼一種陶瓷坯體增強(qiáng)劑及其應(yīng)用發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210033695.4)。鄒玉林等利用甲基纖維素、膨潤(rùn)土、焦磷酸鈉等為原料與陶瓷坯料一起球磨來提高衛(wèi)生陶瓷坯體強(qiáng)度(北京工業(yè)大學(xué)鄒玉林、于海霞、孟祥瑞、徐青青一種陶瓷增強(qiáng)劑及應(yīng)用)。
[0005]實(shí)際陶瓷生產(chǎn)中，人為額外引入礦物原料，無形中會(huì)對(duì)陶瓷坯體化學(xué)成分、燒成溫度都有影響，不利于大面積推廣使用。因此，迫切需要開發(fā)出一種性價(jià)比高，原料來源豐富、價(jià)格低廉，而且性能穩(wěn)定，既能有效提高陶瓷坯體干燥強(qiáng)度，又不影響泥漿流動(dòng)性等工藝性能的添加劑，以此來解決陶瓷行業(yè)所面臨的嚴(yán)峻問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種綠色低碳，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉的新型高效陶瓷坯體增強(qiáng)劑的制備方法及其制得的產(chǎn)品和應(yīng)用。
[0007]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種新型高效陶瓷坯體增強(qiáng)劑的制備方法，其特征在于，以淀粉、堿、磷酸鹽為原料，以水或有機(jī)溶劑為連續(xù)相，同時(shí)在催化作用下，反應(yīng)生成可提高陶瓷坯體干燥強(qiáng)度的增強(qiáng)劑，其具體制備步驟如下:
第一步堿化:將淀粉加入溶劑中，配制固含量為20~98%的淀粉溶液，在10~60°C溫度下攪拌5~90min，再加入淀粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6~30%的堿，在30~110°C反應(yīng)溫度下攪拌5~180min ；
第二步酯化:在第一步的反應(yīng)產(chǎn)物中加入淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05~10%的催化劑，在30~110°C反應(yīng)溫度下攪拌5~90min，再加入淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)4~20%的酯化劑，在40~120°C下攪拌 30~240min ；
第三步醚化:在第二步的反應(yīng)產(chǎn)物中加入淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1-25%的醚化劑，在40-1200C的反應(yīng)溫度下攪拌5~240min，再經(jīng)過濾，干燥，粉碎，獲得制品。
[0008]所述的淀粉為谷類、豆類、薯類中的一種或兩種以上。
[0009]所述的溶劑為水、乙醇、甲醇、異丙醇、乙二醇、甘油、乙醚、三氯甲烷、氯仿中的一種或兩種以上。
[0010]所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化媽、硫化鈉、娃酸鈉、硼酸鈉、磷酸三鈉中的一種或兩種以上。
[0011]所述的催化劑為硝酸鈰、過硫酸銨、碳酸鎂、碳酸鈣中的一種或兩種以上。
[0012]所述的酯化劑為二聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉、三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、乙酸、乙酸鈉、醋酸酐、三氯氧磷等中的一種或兩種以上。
[0013]所述的醚化劑為氯乙酸、氯乙酸鈉、環(huán)氧氯丙烷中的一種或兩種以上。
[0014]所述過濾工序采用減壓抽濾裝置，排氣量為5~200L/min真空度為0.09~2.00ΜΡ，過濾溫度為10~120°C ;所述干燥工序采用噴霧干燥設(shè)備，其進(jìn)口溫度為110~260°C，出口溫度為70~120°C，干粉回收率為94% ;所述攪拌工序的轉(zhuǎn)速為10~600r/min。
[0015]上述制備方法制得的產(chǎn)品，其特征在于，所述坯體增強(qiáng)劑為白度為40~95%的白色固體粉末，其平均相對(duì)分子質(zhì)量Mr為2000~100000，在25°C時(shí)密度為0.35-1.52g/cm3。
[0016]上述產(chǎn)品的應(yīng)用方法，其特征在于，將所述的坯體增強(qiáng)劑按陶瓷坯料干料的
0.05-0.5%加入，與陶瓷坯料和水一起球磨，制備成漿，后續(xù)工作按原生產(chǎn)工藝進(jìn)行，可以提高坯體干燥強(qiáng)度15~200 %。
[0017]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種新型高效陶瓷坯體增強(qiáng)劑作為陶瓷添加劑使用，起到增強(qiáng)陶瓷坯體強(qiáng)度的作用。該添加劑的生產(chǎn)原料來源廣闊，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，是一種綠色環(huán)保的陶瓷添加劑，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明不僅限于此。
[0019]實(shí)施例1
將10g玉米淀粉加入裝有SOmL蒸餾水的燒杯中，充分?jǐn)嚢璩珊隣詈蟮谷敕磻?yīng)器中，于550C的水浴加熱，攪拌20min后，加入20g氫氧化鈉粉末，恒溫?cái)嚢?50min，加入0.6g過硫酸錢，攪拌30min ;升溫水浴80°C，再加入12g乙酸鈉和4g醋酸酐，恒溫?cái)嚢?20min ;再升溫水浴溫度至90°C，加入0.3g環(huán)氧氯丙烷，恒溫?cái)嚢?50min;用排氣量為20L/min、真空度為0.9MP的過濾裝置于60°C過濾；采用進(jìn)口溫度為130°C，出口溫度為70°C的噴霧干燥設(shè)備干燥，即得白度為92、平均相對(duì)分子質(zhì)量Mr為30000，在25°C時(shí)密度為0.35g/cm3的新型高效陶瓷坯體增強(qiáng)劑。將所制備的坯體增強(qiáng)劑按陶瓷坯料干料的0.2%加入，與陶瓷坯料和水一起球磨，制備成漿，后續(xù)工作按原生產(chǎn)工藝進(jìn)行，可以提高坯體干燥強(qiáng)度80 %。
[0020]實(shí)施例2
將10g木薯淀粉加入裝有50mL無水乙醇和15mL異丙醇混合溶液的燒杯中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟮谷敕磻?yīng)器中，于60°C水浴中加熱，攪拌30min后，加18g氫氧化鉀，恒溫?cái)嚢?30min，加入0.3g硝酸鐘，攪拌30min，水浴升溫至85°C再加入15g 二聚磷酸鈉粉末，恒溫?cái)嚢?20min，升溫油浴溫度至110°C，加入氯乙酸鈉18g，恒溫?cái)嚢?60min ;用排氣量為10L/min、真空度