一種高嶺土用分散劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子分散劑【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種高嶺土用分散劑及其制備方法與應(yīng)用。所述的高嶺土用分散劑是一種含梳型聚乙二醇支鏈的羧酸聚合物分散劑。其制備方法為將含不飽和雙鍵封端的聚乙二醇醚、不飽和羧酸單體和水加入反應(yīng)器中，在50～85℃和引發(fā)劑條件下不飽和雙鍵進(jìn)行共聚加成反應(yīng)，得到具有梳型聚乙二醇支鏈結(jié)構(gòu)的羧酸聚合物分散劑。所得分散劑由于引入了具有空間位阻的聚乙二醇支鏈結(jié)構(gòu)，因而具有顯著分散性能，特別是對(duì)高嶺土的分散，可用于陶瓷工業(yè)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種高嶺土用分散劑及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子分散劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高嶺土用分散劑及其制備方法 與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 高嶺土是一種以高嶺石族礦物為主要成分的粘土類礦物原料，它具有可貴的使用 價(jià)值和工藝性能，如可塑性、粘結(jié)性、分散性、化學(xué)穩(wěn)定性等，因此高嶺土已成為造紙、陶瓷、 橡膠、耐火材料及化工等部門不可缺少的礦物原料。其中高嶺土作為制陶工業(yè)的重要原料 而被廣泛應(yīng)用。
[0003] 目前，隨著人們對(duì)陶瓷制品的需求不斷增加，分散及穩(wěn)定高嶺土料漿的技術(shù)及工 藝備受關(guān)注，但是由于料漿的高固量而致使料漿流動(dòng)性差且不易注漿成膜。雖然提高與改 進(jìn)生產(chǎn)工藝可以改善高嶺土料漿的流動(dòng)性，但是通過(guò)添加能夠改善料漿流動(dòng)性的分散劑已 經(jīng)是被證明了的在不改變生產(chǎn)工藝前提下的最有效的方法之一。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)類陶瓷分散劑 如水玻璃等由于其分子結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，而致使分散效果有限。而隨著陶瓷生產(chǎn)工藝的提升 以及陶瓷制品的質(zhì)量的不斷提高，傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)類陶瓷分散劑已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有陶瓷行業(yè)的 要求。而另一大類陶瓷分散劑主要是以聚丙烯酸鈉為主要成分的羧酸聚合物。常用的主要 是指聚丙烯酸鈉，其來(lái)源簡(jiǎn)單，分散性能優(yōu)異，因而目前被廣泛應(yīng)用高嶺土、陶瓷等領(lǐng)域。
[0004] 雖然聚丙烯酸鈉具有良好的分散性能，但由于其分子結(jié)構(gòu)僅含有起靜電作用的羧 基官能團(tuán)，所以其綜合性能還有待進(jìn)一步提高，加之羧酸聚合物單體眾多，結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性 強(qiáng)，因此可以開發(fā)設(shè)計(jì)一系列不僅含有羧基官能團(tuán)同時(shí)還含有其他功能基團(tuán)的羧酸聚合 物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高嶺土用 分散劑的制備方法。具體的說(shuō)，是一種含梳型聚乙二醇支鏈的羧酸聚合物分散劑的制備方 法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述制備方法制備得到的高嶺土用分散劑。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述高嶺土用分散劑在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種高嶺土用分散劑的制備方法，包括以下操作步驟：
[0010] 在配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中加入含不飽和雙鍵封端的聚乙二醇醚、不飽 和羧酸單體和水，攪拌均勻，升溫至50?85°C，滴加引發(fā)劑水溶液，滴加時(shí)間為2h，滴完后 保溫反應(yīng)3?6h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用質(zhì)量百分含量為40 % NaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液的pH 至中性，得到高嶺土用分散劑。
[0011] 所述的不飽和羧酸優(yōu)選丙烯酸（AA)、甲基丙烯酸（MA)、馬來(lái)酸酐（Μη)或衣康酸 (ΙΑ)。
[0012] 所述含不飽和雙鍵封端的聚乙二醇醚優(yōu)選重均分子量為400、600、800、1000、 1200、2000、2400、3000或4000的（甲基）丙烯酸聚乙二醇單甲醚，更優(yōu)選重均分子量為 400、600、800、1000的（甲基）丙烯酸聚乙二醇單甲醚。
[0013] 所述引發(fā)劑優(yōu)選無(wú)機(jī)過(guò)氧化物引發(fā)劑和氧化-還原引發(fā)劑。無(wú)機(jī)過(guò)氧化物引發(fā)劑 優(yōu)選過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸鈉；氧化-還原引發(fā)劑優(yōu)選過(guò)氧化苯甲酰-蔗糖、叔丁基 過(guò)氧化氫-焦亞硫酸鈉、過(guò)氧化苯甲酰-N，N-二甲基苯胺，過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸 鉀-亞硫酸氫鈉、過(guò)氧化氫-酒石酸、過(guò)硫酸銨-硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫-硫酸亞鐵、過(guò)氧化 苯甲酰-N，N-二乙基苯胺、過(guò)氧化苯甲酰-焦磷酸亞鐵、過(guò)硫酸鉀-硝酸銀、過(guò)硫酸鹽-硫 醇、異丙苯過(guò)氧化氫-氯化亞鐵、過(guò)硫酸鉀-氯化亞鐵、過(guò)氧化氫-氯化亞鐵或異丙苯過(guò)氧 化氫-四乙烯亞胺。
[0014] 通過(guò)本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0015] (1)本發(fā)明的高嶺土用分散劑為含梳型聚乙二醇支鏈的羧酸聚合物，其不僅含有 活性羧基功能基團(tuán)，同時(shí)聚乙二醇支鏈的引入使聚合物體系具備了空間位阻效應(yīng)，因而制 備的分散劑具有顯著分散性能；
[0016] (2)本發(fā)明的高嶺土用分散劑具有摻入量低的優(yōu)點(diǎn)，而且由于引入了聚乙二醇支 鏈，通過(guò)調(diào)節(jié)功能羧基和聚乙二醇支鏈的比例以及調(diào)節(jié)聚乙二醇支鏈的分子量，得到具有 不同性能的產(chǎn)品，滿足不同廠家的應(yīng)用需求。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(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。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 依次將40g重均分子量為400的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、9. 8g馬來(lái)酸 酐和130g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至70°C，滴加10g含3. 4g過(guò)硫 酸銨的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)3h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用40%的氫氧化鈉 溶液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PCJ。
[0020] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以Pq的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為39. ls，流動(dòng)性能 優(yōu)異。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 依次將60g重均分子量為600的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、9. 8g馬來(lái)酸 酐和180g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至70°C，滴加10g含4. 2g過(guò)硫 酸銨的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)3h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用40%的氫氧化鈉 溶液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PC 2)。
[0023] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以PC2的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為40. 6s，流動(dòng)性能 優(yōu)異。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] 依次將80g重均分子量為800的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、9. 8g馬來(lái)酸 酐和230g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至70°C，滴加10g含5g過(guò)硫酸 銨的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)4h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用40%的氫氧化鈉溶 液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PC 3)。
[0026] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以PC2的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為43. 3s，流動(dòng)性能 優(yōu)異。
[0027] 實(shí)施例4
[0028] 依次將100g重均分子量為1000的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、9. 8g馬來(lái) 酸酐和280g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至75°C，滴加10g含5. 9g過(guò) 硫酸銨的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)5h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用40%的氫氧化 鈉溶液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PC 4)。
[0029] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以PC2的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為47. 5s，流動(dòng)性能 優(yōu)異。
[0030] 實(shí)施例5
[0031] 依次將60g重均分子量為600的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、15g馬來(lái)酸 酐和170g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至50°C，滴加10g含4. 4g過(guò)氧 化氫-酒石酸的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)4h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用40%的 氫氧化鈉溶液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PC 5)。
[0032] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以PC2的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為38. 8s，流動(dòng)性能 優(yōu)異。
[0033] 實(shí)施例6
[0034] 依次將80g重均分子量為800的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、15g馬來(lái)酸 酐和200g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至80°C，滴加10g含5. 2g過(guò) 硫酸銨-亞硫酸氫鈉的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)5h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用 40%的氫氧化鈉溶液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PC 6)。
[0035] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以PC2的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為43. 2s，流動(dòng)性能 優(yōu)異。
[0036] 實(shí)施例7
[0037] 依次將100g重均分子量為1000的丙烯酸聚乙二醇單甲醚、36g丙烯酸、15g馬來(lái) 酸酐和290g水加入到配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中，升溫至85°C，滴加10g含6. 0g過(guò) 硫酸鈉的水溶液，滴加時(shí)間為2h，然后保溫反應(yīng)6h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用40%的氫氧化 鈉溶液中和，調(diào)節(jié)pH值至中性，得到本實(shí)施例的高嶺土用分散劑（PC7)。
[0038] 本實(shí)施例高嶺土用分散劑的分散性能測(cè)試：準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000 目），然后加入高嶺土重量0.25% (以PC2的固形物含量計(jì)算）的分散劑，用快速球磨機(jī)球 磨3min后得到初始料漿，用涂-4杯測(cè)量初始料漿的初始流動(dòng)時(shí)間，結(jié)果為52. ls，流動(dòng)性能 良好。
[0039] 分散劑的加入量對(duì)料漿粘度的影響：
[0040] 準(zhǔn)確稱取90g水和200g高嶺土（2000目），然后加入不同量的分散劑（相對(duì)于高 嶺土的重量，以分散劑的固形物含量計(jì)算），用快速球磨機(jī)球磨3min后得到初始料漿，在室 溫條件下用NDJ-1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)檢測(cè)初始料漿的粘度檢測(cè)初始料漿的粘度，實(shí)施例1 (PC)、實(shí) 施例2(PCi)與市售聚丙烯酸鈉陶瓷分散劑（SA)的測(cè)定結(jié)果如圖1所示。由圖1結(jié)果可以 看出與市售的SA分散劑相比，本發(fā)明制備的該新型含聚乙二醇支鏈的高嶺土分散劑同樣 具有優(yōu)異的分散性能，同時(shí)由于引入了聚乙二醇支鏈，可以通過(guò)調(diào)節(jié)功能羧基和聚乙二醇 支鏈的比例以及調(diào)節(jié)聚乙二醇支鏈的分子量，得到具有不同分散性能的產(chǎn)品，可滿足不同 廠家的應(yīng)用需求，因而具有更廣闊的應(yīng)用前景。
[0041] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟： 在配有攪拌器、冷凝裝置的反應(yīng)器中加入含不飽和雙鍵封端的聚乙二醇醚、不飽和羧 酸單體和水，攪拌均勻，升溫至50?85°C，滴加引發(fā)劑水溶液，引發(fā)劑滴加時(shí)間為2h，滴完 后保溫反應(yīng)3?6h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，用質(zhì)量百分含量為40% NaOH水溶液調(diào)節(jié)溶液的 pH至中性，得到高嶺土用分散劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于：所述含不飽 和雙鍵封端的聚乙二醇醚為重均分子量為400、600、800、1000、1200、2000、2400、3000或 4000的丙烯酸聚乙二醇單甲醚或甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于：所述丙烯酸 聚乙二醇單甲醚和甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚的重均分子量為400、600、800或1000。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于：所述的不飽 和羧酸單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸酐或衣康酸中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于：所述的引發(fā) 劑為無(wú)機(jī)過(guò)氧化物引發(fā)劑或氧化-還原引發(fā)劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于：所述的無(wú)機(jī) 過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸鈉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高嶺土用分散劑的制備方法，其特征在于：所述的氧 化-還原引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰-蔗糖、叔丁基過(guò)氧化氫-焦亞硫酸鈉、過(guò)氧化苯甲酰-N， N-二甲基苯胺、過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉、過(guò)硫酸鉀-亞硫酸氫鈉、過(guò)氧化氫-酒石酸、過(guò)硫酸 銨-硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫-硫酸亞鐵、過(guò)氧化苯甲酰-N，N-二乙基苯胺、過(guò)氧化苯甲酰-焦 磷酸亞鐵、過(guò)硫酸鉀-硝酸銀、過(guò)硫酸鹽-硫醇、異丙苯過(guò)氧化氫-氯化亞鐵、過(guò)硫酸鉀-氯 化亞鐵、過(guò)氧化氫-氯化亞鐵或異丙苯過(guò)氧化氫-四乙烯亞胺。
8. -種高嶺土用分散劑，其特征在于：通過(guò)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的制備方法制 備得到。
9. 權(quán)利要求8所述的高嶺土分散劑在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B01F17/52GK104086715SQ201410290315
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】呂滿庚, 李因文 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司南雄材料生產(chǎn)基地, 中科院廣州化學(xué)有限公司