一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑的制備方法
【專利摘要】本發明的一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑，即在引發劑和鏈轉移劑的作用下，醋酸乙烯酯與丙烯酸發生自由基聚合反應，當加入堿處理時共聚物的部分酯鍵水解，制得一種丙烯酸、醋酸乙烯酯改性聚乙烯醇共聚物的陶瓷坯體增強劑；本發明的共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑，具有較好的分散性能，加入到陶瓷料漿體系中不會增加漿料粘度；在坯體漿料成型的過程中，由于在堿性條件下完全水解成丙烯酸與乙烯醇共聚物，共聚物中的羥基與生坯中顆粒發生氫鍵結合，使坯體內部顆粒成網狀結構，大幅度增加了坯體的生坯強度、干燥強度、施釉強度。在保持聚乙烯醇原有的粘合性、分散性和降粘性的同時，大大提高了陶瓷坯體的強度，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體増強劑的制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于陶瓷坯體增強劑技術領域，具體涉及一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型 陶瓷坯體增強劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 陶瓷在提高人們生活質量的同時，給能源、環境資源帶來了重大負擔一陶瓷生產 的主要原料優質粘土資源日益枯竭。由于優質粘土的不可再生性，在陶瓷的生產過程中，優 質粘土逐漸減少、瘠性料較多的粘土所占比例逐漸增加，導致了陶瓷坯體干燥強度下降，裂 紋、斷角、缺邊等諸多缺陷嚴重，以至于成品率嚴重降低，影響陶瓷生產。尋找或制造新原料 替代或部分替代優質粘土在陶瓷中的使用成為陶瓷行業的重要任務。目前國內陶瓷生產中 常用的增強劑有羧甲基纖維素、聚乙烯醇等，但加入這些增強劑會增大坯體料漿的粘度，給 陶瓷生產帶來了極大不便。
[0003] 中國專利號CN201410834890.6公開了一種丙烯酰胺接枝玉米淀粉陶瓷增強劑及 其制備方法和應用，以淀粉為主要合成原料，來源廣、無污染，相對其它增強劑更加清潔、綠 色;克服了天然淀粉加工性能差、低溫時難分散且滲透能力差，以及聚丙烯酰胺價格偏高、 殘留單體的污染、使用受各種條件限制等缺點。
[0004] 中國專利號CN201210033695.4公開了 一種陶瓷坯體增強劑，按陶瓷坯料干基質量 的0.2~0.5%加入上述的增強劑，攪拌均勻后即可進入下一步制備工序。本發明的增強劑 可以大幅度提高坯體的抗折強度，改善坯體粒裂；增加粉料的流動性，提高粉體的結合性 能;對坯體的燒成無任何不良影響;對解決坯體裂紋、邊角易損等缺陷有明顯效果;還可以 提高坯體在窯爐內的干燥速度、燒成速度，從而縮短燒成時間，提高產能。
[0005] 中國專利號CN201310332474.1公開一種具備坯體增強效果的復合陶瓷稀釋劑及 其使用方法，包括對無機、小分子有機減水劑以及表面活性劑和聚羧酸聚合物的選擇，以及 對以上各種物質添加量的優化，將上述原料按照一定的配比進行復合，并通過球磨將建陶 土料以及復合陶瓷稀釋劑混合均勻，對陶瓷料漿起到稀釋作用的同時可提高坯體強度。
[0006] 但是現行增強劑仍存在影響泥漿流動性、產生針孔黑心現象等生產問題，增加了 陶瓷生產之成本，同時降低了成品率。市場上急需一款對泥漿流動性無不良影響，同時可大 大提尚還體抗折強度的廣品。

【發明內容】

[0007] 為克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種改性聚乙烯醇共 聚物交聯型陶瓷坯體增強劑。
[0008] 本發明的另一目的在于提供上述一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強 劑的制備方法。
[0009] 本發明的再一目的在于提供上述一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強 劑在陶瓷坯體制造過程中的應用。
[0010] 為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：
[0011] 本發明的一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑基本結構如下所示：
[0012] 其中m:η為1:2~1:0.2，n:p為2:1~6:1;共聚物陶瓷減水劑數均相對分子量為 2000~50000。
[0013] 本發明提供一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑的制備方法，包括以 下步驟：
[0014] a、將100份（以質量計)醋酸乙烯酯、42~420份丙烯酸加入到反應器中，加入50~ 500份乙醇并攪拌，使單體完全溶解均勻，得到混合液I;
[0015] b、將1~20份鏈轉移劑加入到上述混合液I中，攪拌充分溶解，得到混合液Π ，加熱 混合液Π 至60~90 °C;
[0016] c、將0.5~20份引發劑溶解于水中，并將該溶液滴加到混合液Π 中，60~90°C反應 2~4h，得到混合液m;
[0017] d、在混合液m中加入5~10份鏈終止劑，同時加入堿溶液調節體系pH至7~8，停止 加熱，在攪拌條件下冷卻，即得一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑。
[0018] 上述制備過程中，所述的鏈轉移劑為亞硫酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種或 幾種的組合，優選為次磷酸鈉;所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫中的一種或 幾種的組合，優選為過硫酸銨;所述鏈終止劑為亞硫酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種 或幾種的組合，優選為次磷酸鈉;所述的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水溶液中的一種 或幾種的組合，優選為氫氧化鈉溶液。
[0019] 本發明還提供一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑的使用方法，陶瓷 坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質量的〇. 2~0.6 %加入該新型高效陶瓷坯體增強劑， 待球磨完成以后，即可直接進入下一步制備工序。
[0020] 本發明一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑合成原理:在引發劑和鏈 轉移劑的作用下，醋酸乙烯酯與丙烯酸發生自由基聚合反應，當加入堿處理時共聚物的部 分酯鍵水解，得丙烯酸、醋酸乙烯酯改性聚乙烯醇共聚物，如下所示：
[0021] 本發明一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑，加入到陶瓷料漿中不會 增加漿料粘度，在漿料干燥成型后又能對陶瓷坯體產生較強增強作用，其作用原理如下：
[0022] 本發明一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑為丙烯酸、醋酸乙烯酯共 聚物，共聚物具有較好的分散性能，對陶瓷坯體料漿具有一定分散能力，因而加入到陶瓷料 漿體系中不會增加漿料粘度。在坯體漿料成型的過程中，由于體系水分逐漸揮發，堿性會 逐漸增強，本發明在堿性條件下完全水解成丙烯酸與乙烯醇共聚物;共聚物中的羥基與生 坯中顆粒發生氫鍵結合，使坯體內部顆粒成網狀結構，大幅度增加了坯體的生坯強度、干燥 強度、施釉強度。在保持聚乙烯醇原有的粘合性、分散性和降粘性的同時，大大提高了陶瓷 坯體的強度，具有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】 實施例1
[0023] a、將100份（以質量計)醋酸乙烯酯、42份丙烯酸加入到反應器中，加入50份乙醇并 攪拌，使單體完全溶解均勻，得到混合液I;
[0024] b、將1份次磷酸鈉加入到上述混合液I中，攪拌充分溶解，得到混合液Π ，加熱混合 液Π 至90°C;
[0025] c、將0.5份過硫酸銨溶解于水中，并將該溶液滴加到混合液Π 中，90°C反應4h，得 到混合液m;
[0026] d、在混合液m中加入5份次磷酸鈉，同時加入氫氧化鈉溶液調節體系pH至7，停止 加熱，在攪拌條件下冷卻，即得一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑。
[0027] 實驗室測試，在陶瓷標準配方土料漿中加入0.4%本發明的增強劑，料漿粘度未發 生變化。
[0028]向"長方體型"模具(長50cm、寬3cm，磨具中中間有兩個向內的小三角形)里注入上 述料漿成型，通過與未加增強劑的料漿比較生坯的開裂情況，說明增強效果;試驗發現加有 0.4%該增強劑料漿成型后的素坯3h后無裂紋，12h后裂紋長7. Icm;同樣條件下未加增強劑 料衆成型后，0.5h后有裂紋，3h后裂紋長6.2cm
[0029] 陶瓷生產線測試，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質量的0.2 %加入本 發明的增強劑，待球磨完成以后，進入下一步制備工序;經測試，陶瓷生坯強度增加45%。 實施例2
[0030] a、將100份（以質量計)醋酸乙烯酯、420份丙烯酸加入到反應器中，加入500份乙醇 并攪拌，使單體完全溶解均勻，得到混合液I;
[0031] b、將20份亞硫酸鈉加入到上述混合液I中，攪拌充分溶解，得到混合液Π ，加熱混 合液Π 至60°C;
[0032] c、將20份過硫酸鉀溶解于水中，并將該溶液滴加到混合液Π 中，60°C反應2h，得到 混合液m;
[0033] d、在混合液ΙΠ 中加入10份亞硫酸鈉，同時加入氨水溶液調節體系pH至7，停止加 熱，在攪拌條件下冷卻，即得一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑。
[0034]實驗室測試，在陶瓷標準配方土料漿中加入0.3%本發明的增強劑，料漿粘度未發 生變化。
[0035]向"長方體型"模具(長50cm、寬3cm，磨具中中間有兩個向內的小三角形)里注入上 述料漿成型，通過與未加本發明增強劑的料漿比較生坯的開裂情況，說明增強效果;試驗發 現加有0.3%該增強劑料漿成型后的素坯3h后無裂紋，12h后裂紋長8.3cm;同樣條件下未加 增強劑料漿成型后，〇. 5h后有裂紋，3h后裂紋長6.4cm
[0036]陶瓷生產線測試，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質量的0.2 %加入本 發明的增強劑，待球磨完成以后，進入下一步制備工序;經測試，陶瓷生坯強度增加35%。 實施例3
[0037] a、將100份（以質量計)醋酸乙烯酯、200份丙烯酸加入到反應器中，加入300份乙醇 并攪拌，使單體完全溶解均勻，得到混合液I;
[0038] b、將8份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Π ，加熱混 合液Π 至80°C;
[0039] c、將3份過硫酸銨溶解于水中，并將該溶液滴加到混合液Π 中，80°C反應3.5h，得 到混合液m;
[0040] d、在混合液ΙΠ 中加入8份次磷酸鈉，同時加入氫氧化鉀溶液調節體系pH至8，停止 加熱，在攪拌條件下冷卻，即得一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑。
[0041] 實驗室測試，在陶瓷標準配方土料漿中加入0.5%本發明的增強劑，料漿粘度未發 生變化。
[0042] 向"長方體型"模具(長50cm、寬3cm，磨具中中間有兩個向內的小三角形)里注入上 述料漿成型，通過與未加本發明增強劑的料漿比較生坯的開裂情況，說明增強效果;試驗發 現加有0.5%該增強劑料漿成型后的素坯3h后無裂紋，12h后裂紋長5.6cm;同樣條件下未加 增強劑料漿成型后，〇. 5h后有裂紋，3小時后裂紋長6.2cm
[0043] 陶瓷生產線測試，在陶瓷坯料球磨欲出球前，按陶瓷坯料干基質量的0.2 %加入本 發明的增強劑，待球磨完成以后，進入下一步制備工序;經測試，陶瓷生坯強度增加50%。
【主權項】
1. 一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑，其特征在于:所述的改性聚乙烯 醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑，其分子結構式如下所示：其中，m:n= 1:2~1:0.2;n:p = 2:1~6:1;所述的共聚物陶瓷還體增強劑數均相對分子 量為 2000 ~50000。2. -種如權利要求1所述的一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑的制備方 法，其特征在于:所述的制備方法，包括以下步驟： a、 將100份（以質量計)醋酸乙烯酯、42~420份丙烯酸加入到反應器中，加入50~500份 乙醇并攪拌，使單體完全溶解均勻，得到混合液I; b、 將1~20份鏈轉移劑加入到上述混合液I中，攪拌充分溶解，得到混合液Π ，加熱混合 液Π 至60~90°C ; c、 將0.5~20份引發劑溶解于水中，并將該溶液滴加到混合液Π 中，60~90 °C反應2~ 4h，得到混合液m; d、 在混合液ΙΠ 中加入5~10份鏈終止劑，同時加入堿溶液調節體系pH至7~8，停止加 熱，在攪拌條件下冷卻，即得一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑。3. 如權利要求2所述的一種改性聚乙烯醇共聚物交聯型陶瓷坯體增強劑，其特征在于： 所述的鏈轉移劑為亞硫酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種或幾種的組合，優選為次磷 酸鈉;所述的引發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧化氫中的一種或幾種的組合，優選為過硫 酸銨;所述的鏈終止劑為亞硫酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種或幾種的組合，優選為 次磷酸鈉;所述的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水溶液中的一種或幾種的組合，優選為 氫氧化鈉溶液。
【文檔編號】C08F220/06GK105859945SQ201610179031
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】謝義鵬, 許鈞強, 康倫國, 姚東生
【申請人】合眾（佛山）化工有限公司, 韶關市合眾化工有限公司