陶瓷减水剂详解.ppt

2014-11-28 聚羧酸减水剂在陶瓷行业中的应用 庞浩 研究员 博士生导师 中国科学院广州化学研究所 * 一、研究背景 定义： 陶瓷减水剂亦称解凝剂、分散剂、稀释剂或解胶剂，减水剂通过自身的阳离子与粘土中的阳离子置换，释放出粘土吸附的自由水，并通过侧链亲水基团的作用，改善泥浆的流动性，保持料浆体系平衡，达到减水作用。 作用： （1）改善泥浆的流动性，使其在低水分下粘度适当,便于浇注； （2）助磨作用，缩短研磨时间，提高泥浆产量； （3）减少坯料用水，降低干燥能耗，减少干燥收缩，提高成品率。 * 一、研究背景 世界建筑陶瓷产量分布 部分地区GDP分布 陶瓷行业能耗情况 《建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额》——能耗限额——节能减排降耗——采用低耗能的新兴技术 目前，陶瓷工业中一般使用喷雾干燥的方法制造粉料，用这种方法制备出来的粉料具有良好的流动性，适合流水线生产要求，且可压出高强度的坯体。但是喷雾干燥工艺耗能很大 希望进入喷雾干燥塔的泥浆含水率尽可能低而泥浆的流动性又好，这就需要减水剂来发挥作用。 * 一、研究背景 国外研究技术发展现状 国外对新型陶瓷添加剂的研究起步较早，一些大型新型陶瓷添加剂公司如德国 Zschimmer Schwarz 公司、 Bad 公司、意大利 Lamberti 公司等，对陶瓷添加剂的研究处于世界领先地位。德国 ZschimmerSchwarz 公司的 PC-67 减水剂在佛陶公司不少厂家实验表明，加入 0.1%～ 0.2% ，釉浆流动性有明显的改善，但因价格高且供应不便，因而在我国推广使用受到限制。 国外研究技术发展现状 我国陶瓷减水剂的总体研究水平不高。 1993 年以前，我国常用的减水剂有水玻璃、碳酸钠、三聚磷酸钠、腐殖酸钠、焦磷酸钠液等，以单一或复合形式加入。 1993 年以后，取而代之的新型减水剂包括腐殖酸盐—硅酸盐合成物，腐殖酸盐—磷酸盐合成物，磷酸盐—硅酸盐合成物，合成聚合电解质等。新型解凝剂一般以单一形式加入，效果良好。 随着对陶瓷减水剂重要作用的进一步认识，国内科研工作者已经开始了对新型高效陶瓷减水剂的初步研究。但目前为止，国产陶瓷减水剂减水率一般在20%以下。国产陶瓷减水剂水平的落后，直接导致我国的陶瓷生产能耗增大，节能减排压力突出。 * 一、研究背景 预期的应用前景 * 一、研究背景 * 一、研究背景 结构特征 由线性疏水主链、亲水性侧链组成的共聚物或嵌段聚合物。 * 一、研究背景 制备方法 经典自由基聚合 经典自由基聚合法是指只使用较为简单的引发体系，不加其他催化剂的聚合法。 RAFT活性可控自由基聚合 RAFT聚合机理包含一个可逆加成一断裂过程，其中RAFT试剂的硫代碳酸酯(Z-C(=S)-S)组分在活性链和休眠链之间转换以维持聚合中的活性特征。RAFT试剂通常有非常高的链转移常数，以保证休眠与活性链之间的快速交换，能够高效地提供活性特征。使可逆的链转移过程速率大大的超过链增长速率，所得的聚合物分子量随转化率升高而线性增加，分子量分布指数则呈下降趋势，从而控制其分子量大小及其分布。 * 2.1 聚丙烯酸钠减水剂自由基聚合路线 聚丙烯酸钠的最佳合成条件为:过硫酸铵用量为单体总质量的0. 8%，亚硫酸氢钠用量为单体总质量的10% ～ 12%，单体占溶液总质量的24%～ 26%，反应温度为70 ～ 80 ℃。 二、聚丙烯酸钠类陶瓷减水剂介绍 * 二、聚丙烯酸钠类陶瓷减水剂介绍 Effect of mass fraction of polymer on the fluidity of slurry Effect of amount of polymer on the Zeta potential of slurry 当聚丙烯酸钠质量浓度为1 g /L，即质量分数为0. 1%时，陶瓷料浆的Zeta 电位绝对值由16. 7 mV升高到54. 6 mV，达到最大。 当聚合物质量分数为0. 25% ～ 0. 35% 时，尤其质量分数为0. 25% 时，料浆的黏度从996 mPa·s 降低到179 mPa·s，流动性及分散效果最好。 随聚丙烯酸钠加入量的增大，样条弯曲强度由0. 93 MPa 增大到1. 24 MPa，强度提高了33. 33%。通过比较聚丙烯酸钠与三聚磷酸钠复合添加制成的粗坯弯曲强度值与单纯加入聚丙烯酸钠的粗坯强度值发现，复合减水剂的样条弯曲强度比添加纯聚合物的样条弯曲强度大，且随聚丙烯酸钠含量的增加其强度不断增大。 Effect of the mass ratio of PAANa to STPP on the ceramic samples bend