專利名稱：一種微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)的復(fù)合型陶瓷添加劑及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工和環(huán)境友好材料領(lǐng)域，特別是涉及一種微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)的復(fù)合型陶瓷添加劑及其方法。
背景技術(shù)：
微波是一種頻率為O. 3 300GHz、波長在f IOOOmm范圍內(nèi)的超高頻電磁波。微波加熱宏觀表現(xiàn)出選擇性加熱、加熱均勻、熱效率高、清潔無污染、啟動和停止加熱非常迅速以及甚至可以改善材料性能等優(yōu)越特征，它不需要由表及里的熱傳導(dǎo)，而是通過高頻電磁波在物質(zhì)內(nèi)部的能量耗散來直接加熱物料，微波具有選擇性加熱、加熱速度快、能夠促進(jìn)或改變各類化學(xué)反應(yīng)、易于自動控制和環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。目前，微波加速和控制化學(xué)反應(yīng)便受到人們的高度重視，并廣泛應(yīng)用于從無機(jī)反應(yīng)到有機(jī)反應(yīng)等各個化學(xué)領(lǐng)域。利用微波反應(yīng)器加熱物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，其速度較傳統(tǒng)加熱技術(shù)快數(shù)倍乃至數(shù)千倍。本發(fā)明利用微波輻射誘導(dǎo) 技術(shù)制備復(fù)合型陶瓷添加劑，不僅可以大大縮短反應(yīng)時間，提高反應(yīng)速度，而且可以大幅度降低能耗，減少生產(chǎn)副產(chǎn)物對環(huán)境的污染，為木質(zhì)素資源的高效綜合利用尋找了新的途徑。陶瓷添加劑就是在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中為滿足工藝要求和性能所添加的化學(xué)添加劑的通稱，在陶瓷工業(yè)中運(yùn)用廣泛。雖然添加劑加入量少，通常外加O. 3% 2. 0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，但作用卻很關(guān)鍵，不同陶瓷添加劑有不同的作用，包括減水、促凝、增塑、塑化、黏結(jié)、增強(qiáng)等多種作用，陶瓷添加劑的應(yīng)用和對各種新型陶瓷添加劑的開發(fā)已經(jīng)成為陶瓷工業(yè)發(fā)展的一個重要方面。陶瓷分散劑，亦稱解凝劑、減水劑、稀釋劑或解膠劑，是目前應(yīng)用最廣泛的一種陶瓷添加劑。主要功能是使陶瓷料漿粒子分散更加均勻，提高漿體固含量的同時保持良好的流動性和適當(dāng)?shù)恼扯?，不僅能提高陶瓷的性能，同時降低了漿體噴霧干燥的能耗。另一方面通過調(diào)節(jié)分散劑、助磨劑和氧化鋁球可提高球磨效率、縮短球磨周期，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。目前，我國建筑陶瓷行業(yè)普遍使用水玻璃、碳酸鈉、三聚磷酸鈉等無機(jī)鹽類為減水劑，其減水分散效果、穩(wěn)定性不夠理想，而有機(jī)高分子減水劑雖然性能好但價格高，使其應(yīng)用受到限制。陶瓷增強(qiáng)劑，又名坯用黏結(jié)劑、結(jié)合劑，也是目前最常用的陶瓷添加劑之一。目前陶瓷生產(chǎn)中，普遍存在坯體強(qiáng)度較差的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致半成品破損較多，而且隨著粘土資源的枯竭，陶瓷坯料中使用的瘠性原料越來越多，坯體強(qiáng)度差的問題尤為突出，因此，增強(qiáng)劑的作用就尤為突出。增強(qiáng)劑用來提高成型泥團(tuán)的可塑性，增加生坯強(qiáng)度，減少生坯在生產(chǎn)線上的破損。常用的增強(qiáng)劑有淀粉、黃原膠、橡椀栲膠、亞硫酸紙漿廢液、高純度羧甲基纖維素鈉鹽、甲基纖維素、羧甲基纖維素、木質(zhì)素磺酸鹽、聚乙烯醇、海藻酸鹽、聚丙烯酰胺以及聚丙烯酯類等。增強(qiáng)劑的使用量，相對于分散劑而言要大些，通常加入量為O. 5% 2%。從制漿廢液回收的黑液改性得到的木質(zhì)素磺酸鹽是一種陰離子表面活性劑，對固體顆粒有一定的助磨和分散效果，其成本低廉，是一種具有巨大環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前，木質(zhì)素磺酸鈉可直接用作陶瓷添加劑、鉆井泥漿處理劑、減水劑等。木質(zhì)素磺酸鹽在陶瓷行業(yè)主要用作增強(qiáng)劑，由于分散效果不理想，其用作陶瓷泥漿分散劑的研究應(yīng)用較少。為了拓寬木質(zhì)素磺酸鹽的應(yīng)用范圍和改善其在實(shí)際應(yīng)用中的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明對工業(yè)木質(zhì)素進(jìn)行復(fù)合，提高分散性能，使復(fù)合后的產(chǎn)品同時具有分散作用和增強(qiáng)作用，滿足在實(shí)際應(yīng)用中的需求，大大降低了在實(shí)際生產(chǎn)中使用陶瓷添加劑的成本。基于此，國內(nèi)外的科研工作者亦作了很多前期研究工作。劉明華等利用木質(zhì)素磺酸鹽與馬來酸酐、聚乙二醇、丙烯酰胺鹽接枝共聚制得分散劑，可用作混凝土外加劑、陶瓷生產(chǎn)添加劑、染料分散劑等(CN 102294199A，2011);邱學(xué)青利用用堿木素改性，通過增加磺酸基、羧基等基團(tuán)制得陶瓷助磨劑(CN 102321224A, 2012)，還利用木質(zhì)素加入醛類物和磺化劑在微波輻射條件下制得高磺化度的木質(zhì)素磺酸鈉(CN 101475604A，2009);王海等選用有機(jī)減水劑(陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉或陽離子表面活性劑溴化十六烷基吡啶)和無機(jī)減水劑為原料，按一定配比球磨混合制得復(fù)合陶瓷減水劑(CN 1821177A，2006)； Vikrant S等利用造紙黑液通過在堿性條件下與苯酚酚化反應(yīng)制備出性能較好的膠粘劑(US 6632912,2003) ；Dilling Peter利用SO2磺化制備出低含鹽量的木質(zhì)素磺酸鈉(US5049661,1991)；Forss Bengt將亞硫酸鈉法制衆(zhòng)的蒸煮黑液分級后,用作混凝土外加劑(US4450106，1984)。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，不少添加劑生產(chǎn)工藝復(fù)雜，技術(shù)基本上被發(fā)達(dá)國家所壟斷，進(jìn)口價格昂貴，大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本；國內(nèi)對復(fù)合型多功能陶瓷添加劑的研究基本還處于起步階段，因此急需一種復(fù)合型多功能陶瓷添加劑，在具備良好分散性能的同時，還可以大幅度提高陶瓷生坯的強(qiáng)度，且生產(chǎn)工藝簡單可靠，便于推廣使用，故本發(fā)明使用微波輻射技術(shù)進(jìn)行復(fù)合型陶瓷添加劑的制備，不僅制備工藝簡單，條件溫和，反應(yīng)時間短、反應(yīng)速率快、生產(chǎn)成本低，是一種綠色環(huán)保型、無污染清潔化生產(chǎn)工藝，而且所得產(chǎn)品兼具分散減水與坯體增強(qiáng)兩種效果，克服了目前常用陶瓷添加劑存在的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
目前我國陶瓷添加劑的生產(chǎn)中存在制備工藝復(fù)雜、反應(yīng)時間長、能量消耗大、污染嚴(yán)重等問題，且所生產(chǎn)的陶瓷添加劑功能較為單一，在工業(yè)生產(chǎn)中往往需要添加多種陶瓷添加劑，提高了生產(chǎn)的成本。針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)的復(fù)合型陶瓷添加劑及其方法。該產(chǎn)品在具備良好分散性能的同時，還可以大幅度提高陶瓷生坯強(qiáng)度，生產(chǎn)工藝簡單可靠，條件溫和，反應(yīng)時間短、反應(yīng)速率快、生產(chǎn)成本低，是一種綠色環(huán)保型、無污染清潔化生產(chǎn)工藝，便于推廣使用。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)施的
一種微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑的方法包括以下步驟
(1)羥甲基化反應(yīng)將木質(zhì)素磺酸鹽配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3(Γ75%的水溶液，加入酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值至l(Tll. 5，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用100 1000W的微波進(jìn)行輻射，升溫至8(TllO°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)3(T200s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)的溶液中緩慢加入磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在95 125°C下反應(yīng)50 300s ；
(3)干燥利用微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率39Γ7%，干燥時間 300 900s ；(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)干燥后的物料加入添加劑，混合均勻，制得所述的復(fù)合型陶瓷添加劑，為咖啡色固體粉劑，PH值為l(Tll. 5，其重均分子量Mw為400(Γ100000，數(shù)均分子量Mn 為 200(T50000，25°C 時密度為 I. 05 I. 37g/mL，含水率為 I. 5 7. 0%。原料組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為
木質(zhì)素磺酸鹽21. 8份 47. 6份；
酸堿調(diào)節(jié)劑0. 4份 I. 5份；
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛2. 2份 12. O份；
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的磷酸2. I份 10. O份；
添加劑10. O份 35. O份；
水21. 4份 60. 7份。所述的木質(zhì)素磺酸鹽選自木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸銨、木質(zhì)素磺酸鎂中的一種或多種的混合物。所述的酸堿調(diào)節(jié)劑中酸性調(diào)節(jié)劑為水楊酸、硫酸、氨基磺酸、磷酸、葡萄糖酸、酒石酸、琥珀酸、馬來酸中的一種或多種的混合物；堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉。所述的添加劑為水玻璃、腐植酸鈉、三聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸·鈉、磷酸二銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種的混合物。本發(fā)明以木質(zhì)素磺酸鹽為原料，采用微聚合、磷酸化、微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑。該產(chǎn)品在具備良好分散性能的同時，還可以大幅度提高陶瓷生坯強(qiáng)度，生產(chǎn)工藝簡單可靠，反應(yīng)時間短，反應(yīng)速率快，克服了目前常用陶瓷添加劑存在的缺點(diǎn)，便于推廣使用。本發(fā)明產(chǎn)品使用時，可以粉劑直接摻加，也可配成水溶液使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(I)本發(fā)明使用微波技術(shù)，利用微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑，與常規(guī)工藝相t匕，大幅度縮短了反應(yīng)時間，在數(shù)分鐘內(nèi)即可完成反應(yīng)，降低了能耗，提高了生產(chǎn)效率，而且不產(chǎn)生污染副產(chǎn)物。(2)本發(fā)明工藝制備的復(fù)合型陶瓷添加劑功能全面，添加量少(平均添加量為
O.5%)，在具備良好分散減水性能的同時，還可以大幅度提高陶瓷生坯的抗折強(qiáng)度(平均提高48%左右)，節(jié)約粘土的用量，在生產(chǎn)中無需另外添加增強(qiáng)劑。(3)陶瓷漿料穩(wěn)定，解凝范圍廣，克服了目前常用的無機(jī)分散劑泥漿不穩(wěn)定，聚沉物致密，解凝范圍小的缺點(diǎn)。(4)陶瓷粉料細(xì)致均勻，干壓成型后粉料結(jié)合緊密，裂紋、斷腳、缺邊等問題，且燒成后不會產(chǎn)生黑心，對陶瓷性能無不良影響。(5)成本較為低廉。本發(fā)明所使用的各組分皆廉價易得，其中木質(zhì)素磺酸鈉來源于造紙黑液，既可以降低成本，又能廢物利用，一定程度上避免了造紙黑液對環(huán)境的污染。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明工藝如下(I)羥甲基化反應(yīng)將木質(zhì)素磺酸鹽加入水中配成3(Γ75%溶液，加入酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值至5，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用100 IOOOff的微波進(jìn)行輻射，升溫至8(TllO°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)30s 200s ；(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在95 125°C下反應(yīng)50 300s ；
(3)干燥 利用微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率39Γ7%，干燥時間30(T900s ; (4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)加入添加劑，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。原材料質(zhì)量份數(shù)為木質(zhì)素磺酸鹽21. 8份 47. 6份，酸堿調(diào)節(jié)劑0. 4份 I. 5份，甲醛(37%):2. 2份 4. O份，磷酸(85%):2. I份 4. 3份，添加劑10. (Γ35. O份，水21. 4份 60. 7份。木質(zhì)素磺酸鹽選自木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸銨、木質(zhì)素磺酸鎂中的一種或兩種以上混合物。所述的酸堿調(diào)節(jié)劑，酸性調(diào)節(jié)劑為水楊酸、硫酸、氨基磺酸、磷酸、葡萄糖酸、酒石酸、琥珀酸、馬來酸中的一種或兩種以上混合物；堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉。以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明，但本發(fā)明不僅限于此。實(shí)施例I
1.原料及用量
木質(zhì)素磺酸鹽(木質(zhì)素磺酸鈉與木質(zhì)素磺酸鈣的混合料，質(zhì)量配比為5:2) :268. Okg 硫酸(98%) :6. 7kg 甲醛(37%) 23. Okg 磷酸(85%) 25. Okg
添加劑(腐植酸鈉和水玻璃的混合物，質(zhì)量比為2:1) :135. 3kg 水541. 9kg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將268.Okg木質(zhì)素磺酸鹽加入327. 6kg水中配成45%的溶液，pH值為14. 5，將6. 7kg 98%的濃硫酸稀釋至20%，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至11，再加入23. Okg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用100W的微波進(jìn)行輻射，升溫至80°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)200s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入25.Okg 10%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在95°C下反應(yīng)300s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為3%，干燥時間900s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入135.3kg腐植酸鈉和水玻璃的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例2
I.原料及用量
木質(zhì)素磺酸鹽(木質(zhì)素磺酸鎂與木質(zhì)素磺酸鈣的混合料，質(zhì)量配比為1:2) :371. 2kg 氫氧化鈉6. 2kg 甲醛(37%) 34. 6kg 磷酸(85%) 36. 3kg添加劑(三聚磷酸鈉和磷酸二銨的混合物，質(zhì)量比為2:5) :161. 2kg 水390. 4kg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將371.2kg木質(zhì)素磺酸鹽加入247. 5kg水中配成60%的溶液，pH值為5. 5，將6. 2kg氫氧化鈉和55. 7kg水配成10%的溶液，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)PH值至10，再加入34. 6kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醒，攪拌均勻，用450W的微波進(jìn)行輻射，升溫至90°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)160s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入36.6kg25%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在100°C下反應(yīng) 160s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為6. 6%，干燥時間300s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入161.2kg三聚磷酸鈉和磷酸二銨的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例3
1.原料及用量
木質(zhì)素磺酸韓430. Okg 氫氧化鈉4. 3kg 甲醛(37%) 39. 6kg 磷酸(85%) 30. 4kg
添加劑(六偏磷酸鈉和多聚磷酸鈉的混合物，質(zhì)量比為1:3) :229. Ikg 水266. 5kg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將430.Okg木質(zhì)素磺酸鹽加入143. 3kg水中配成75%的溶液，pH值為4，將4. 3kg的氫氧化鈉與24. 4kg的水配制成20%的溶液，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至10. 5，再加入39. 6kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用1000W的微波進(jìn)行輻射，升溫至110°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)30s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入30.4kg20%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在125°C下反應(yīng)50s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為
5.2%，干燥時間660s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入229.Ikg六偏磷酸鈉和多聚磷酸鈉的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例4
I.原料及用量
木質(zhì)素磺酸鹽(木質(zhì)素磺酸銨與木質(zhì)素磺酸鈉的混合料，質(zhì)量配比為1:4) :218. Okg 葡萄糖酸(44%) 10. 9kg 甲醛(37%) 21. 9kg 磷酸(85%) 21. Okg
添加劑(腐植酸鈉和水玻璃的混合物，質(zhì)量比為2:1) :121. 5kg水:606. 7kg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將218.Okg木質(zhì)素磺酸鹽加入508. 6kg水中配成30%的溶液，pH值為13，將10. 9kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44%的葡萄糖酸加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至11. 5，再加入21. 9kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醒，攪拌均勻，用300W的微波進(jìn)行輻射，升溫至85°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)190s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入21.Okg15%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在105°C下反應(yīng) 125s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為7%，干燥時間450s ； (4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入121.5kg腐植酸鈉和水玻璃的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例5
1.原料及用量 木質(zhì)素磺酸鈉307. 3kg 氫氧化鈉4. 5kg
甲醛(37%) 35. 3kg磷酸(85%) 30. Okg水玻璃149. 7kg水:473. Ikg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將307.3kg木質(zhì)素磺酸鹽加入222. 5kg水中配成58%的溶液，pH值為14，將4. 5kg氫氧化鈉與25. 3kg水配制成15%的溶液，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至10. 8，再加入35. 3kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用250W的微波進(jìn)行輻射，升溫至95°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)140s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入30.Okg 10%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在110°C下反應(yīng) IOOs ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為4. 6%，干燥時間557s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入149.7kg水玻璃，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例6
I.原料及用量
木質(zhì)素磺酸鹽(木質(zhì)素磺酸鈉與木質(zhì)素磺酸鎂的混合料，質(zhì)量配比為3:2) :266. 4kg
硫酸(98%) :9. 9kg
甲醛(37%) 24. 2kg
磷酸(85%) 26. 3kg
磷酸鈉111. 3kg
水562. Okg2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將266.4kg木質(zhì)素磺酸鹽加入325. 5kg水中配成45%的溶液，pH值為13. 7，將9. 9kg98%的濃硫酸稀釋至20%，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至10. 3，再加入24. 2kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用800W的微波進(jìn)行輻射，升溫至105°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)60s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入26.3kg 10%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在120°C下反應(yīng)80s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為
3.6%，干燥時間830s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入111.3kg磷酸鈉，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn) 品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例7
1.原料及用量 木質(zhì)素磺酸鈉245. 3kg 硫酸(98%) 7. Ikg 甲醛(37%) 24. 6kg 磷酸(85%) 24. 3kg 磷酸鈉152. 7kg
水546. Okg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將245.3kg木質(zhì)素磺酸鹽加入299. 8kg水中配成45%的溶液，pH值為14. 2，將7. Ikg98%的濃硫酸稀釋至10%，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至10. 6，再加入24. 6kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用700W的微波進(jìn)行輻射，升溫至103°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)68s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入24.3kgl0%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在117°C下反應(yīng)86s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為
4.3%，干燥時間780s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入152.7kg磷酸鈉，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例8
1.原料及用量
木質(zhì)素磺酸韓223. 6kg 氫氧化鈉6. Ikg 甲醛(37%) 28. 4kg 磷酸(85%) 65kg
添加劑(磷酸鈉和十二烷基磺酸鈉的混合物，質(zhì)量比為3:1) :350. Okg 水327. Okg
2.工藝步驟及參數(shù)(1)羥甲基化反應(yīng)將223.6kg木質(zhì)素磺酸鹽加入91. 3kg水中配成71%的溶液，pH值為4. 2，將6. Ikg氫氧化鈉與24. 4kg水配制成20%的溶液，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至11. 3，再加入28. 4kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用500W的微波進(jìn)行輻射，升溫至96°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)120s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入65.0kg20%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在107°C下反應(yīng) 140s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為
6.6%，干燥時間360s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入350.Okg磷酸鈉和十二烷基磺酸鈉的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例9
1.原料及用量 木質(zhì)素磺酸鈉475. 9kg 琥珀酸6. 2kg
甲醛(37%) 37. Ikg磷酸(85%) 43. 4kg
添加劑(三聚磷酸鈉和磷酸二銨的混合物，質(zhì)量比為9:1) :223. 7kg 水:213. 7kg
2.工藝步驟及參數(shù)
(1)羥甲基化反應(yīng)將475.9kg木質(zhì)素磺酸鹽加入158. 6kg水中配成75%的溶液，pH值為13. 9，將6. 2kg琥珀酸與6. 2kg水配制成50%的溶液，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至10. 2，再加入37. Ikg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用750W的微波進(jìn)行輻射，升溫至87°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)180s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入43.4kg40%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在 115°C下反應(yīng)83s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為
5.3%，干燥時間650s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入223.7kg三聚磷酸鈉和磷酸二銨的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。實(shí)施例10
1.原料及用量
木質(zhì)素磺酸鹽(木質(zhì)素磺酸鎂與木質(zhì)素磺酸鈣的混合料，質(zhì)量配比為，1:4) :343. 6kg 氫氧化鈉6. Ikg 甲醛(37%) 28. 4kg 磷酸(85%) 84. Okg
添加劑(腐植酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的混合物，質(zhì)量比為3:5) :100. Okg 水:437. 7kg
2.工藝步驟及參數(shù)
(I)羥甲基化反應(yīng)將343. 6kg木質(zhì)素磺酸鹽加入140. 3kg水中配成71%的溶液，pH值為5. 2，將6. Ikg的氫氧化鈉與24. 4kg的水配置成20%的溶液，加入到木質(zhì)素磺酸鹽溶液中調(diào)節(jié)pH值至10. 9，再加入28. 4kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用200W的微波進(jìn)行輻射，升溫至93°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)120s ；
(2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)中緩慢加入84.0kg20%的磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在107°C下反應(yīng) 140s ；
(3)干燥利用NJ30-2型微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率為
3.7%，干燥時間810s ；
(4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)中加入100.Okg腐植酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的混合物，混合均勻，制得復(fù)合型陶瓷添加劑，該產(chǎn)品為咖啡色固體粉劑。性能測試
本性能測試以陶瓷添加劑為例，與目前陶瓷行業(yè)最常用的產(chǎn)品(三聚磷酸鈉與水玻璃按質(zhì)量5:2混合)對比。所用陶瓷坯料組成質(zhì)量百分比如表I所示。表I陶瓷坯料的組成
權(quán)利要求
1.一種微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑的方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟 (1)羥甲基化反應(yīng)將木質(zhì)素磺酸鹽配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3(Γ75%的水溶液，加入酸堿調(diào)節(jié)齊U調(diào)節(jié)PH值至l(Tll. 5，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛，攪拌均勻，用100 1000W的微波進(jìn)行輻射，升溫至8(TllO°C，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)3(T200s ； (2)部分酯化反應(yīng)在步驟(I)的溶液中緩慢加入磷酸，繼續(xù)用微波進(jìn)行輻射，在95 125°C下反應(yīng)50 300s ； (3)干燥利用微波干燥器將步驟(2)所制得的酯化產(chǎn)物干燥至含水率39Γ7%，干燥時間 300 900s ； (4)調(diào)質(zhì)向步驟(3)干燥后的物料加入添加劑，混合均勻，制得所述的復(fù)合型陶瓷添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑的方法，其特征在于原料組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為 木質(zhì)素磺酸鹽21. 8份 47. 6份； 酸堿調(diào)節(jié)劑0. 4份 I. 5份； 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛2. 2份 12. O份； 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的磷酸2. I份 10. O份； 添加劑10. O份 35. O份； 水21. 4份 60. 7份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑的方法，其特征在于所述的木質(zhì)素磺酸鹽選自木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸銨、木質(zhì)素磺酸鎂中的一種或多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑的方法，其特征在于所述的酸堿調(diào)節(jié)劑中酸性調(diào)節(jié)劑為水楊酸、硫酸、氨基磺酸、磷酸、葡萄糖酸、酒石酸、琥珀酸、馬來酸中的一種或多種的混合物；堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑的方法，其特征在于所述的添加劑為水玻璃、腐植酸鈉、三聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸鈉、磷酸二銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種的混合物。
6.一種如權(quán)利要求I所述的方法制得的復(fù)合型陶瓷添加劑，其特征在于所述的復(fù)合型陶瓷添加劑為咖啡色固體粉劑，pH值為l(Tll. 5，其重均分子量Mw為400(Tl00000，數(shù)均分子量Mn為200(T50000，25°C時密度為I. 05 I. 37g/mL，含水率為I. 5 7. 0%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)的復(fù)合型陶瓷添加劑及其方法，以木質(zhì)素磺酸鹽為原料，采用羥甲基化、酯化、微波輻射誘導(dǎo)工藝制備微波輻射誘導(dǎo)生產(chǎn)復(fù)合型陶瓷添加劑，制得的復(fù)合型陶瓷添加劑為咖啡色固體粉劑，pH值為10~11.5，其重均分子量Mw為4000~100000，數(shù)均分子量Mn為2000~50000，25℃時密度為1.05~1.37g/mL，含水率為1.5～7.0%。本發(fā)明提供的工藝能縮短反應(yīng)時間，降低生產(chǎn)能耗，減少污染物的產(chǎn)生；所得產(chǎn)品兼具分散減水、坯體增強(qiáng)、提高球磨效率的作用。
文檔編號C04B35/634GK102875160SQ201210390668
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者劉明華, 吳宜鍇, 劉志鵬, 陳珍喜 申請人:福州大學(xué)