專利名稱：一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁陶瓷料漿高效分散用助劑的制備方法，特別涉及一種高純度氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，氧化鋁陶瓷的制備多采用如漿料注模成型或凝膠注模成型等液相法成型工藝。在成型過程中，高濃度低粘度陶瓷料漿的制備是生產(chǎn)中的一個(gè)難題，否則將使得成型過程難以進(jìn)行，并會(huì)延長干燥時(shí)間和增加干燥能耗，而且成型后產(chǎn)品密度較低和產(chǎn)品的缺陷較多，也對后期的燒結(jié)致密化工藝帶來麻煩。為了提高料漿的分散和懸浮性能，在漿料成型過程中添加適量分散助劑，用來提高料漿的分散、懸浮性能和固含量是一種簡單有效的方法。分散劑又稱為解凝劑、解膠劑、反絮凝劑、減水劑、稀釋劑，它的主要功能是提高系統(tǒng)的ξ電位從而改善漿料的流動(dòng)性。目前，關(guān)于分散劑的研究領(lǐng)域主要集中在建材、混凝土和日用陶瓷原料等方面，在特種陶瓷工業(yè)原料加工中的應(yīng)用以及相關(guān)研究很少見報(bào)道。
在高純氧化鋁陶瓷料漿分散方面，還沒有專門開發(fā)或研究適用于大于99％氧化鋁陶瓷原料的高效分散劑，目前的應(yīng)用主要還是用一些傳統(tǒng)陶瓷常用分散劑。一些無機(jī)鹽類如硅酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等；有機(jī)物如硬脂酸鈉、檸檬酸鈉及銨鹽、RSO3Na、聚乙烯醇(PVA)、單寧酸和橡宛烤膠等。目前國內(nèi)的分散劑研究主要是集中在研究現(xiàn)有的無機(jī)鹽或低分子量的聚丙烯酸(PAA)鹽、聚甲基丙烯酸(PMAA)鹽、CMC鹽等衍生物和多元共聚物等。
劉來寶、譚克鋒合成了聚丙烯酸鈉，將之應(yīng)用于含粘土普通陶瓷料漿，有一定的分散效果劉來寶、譚克鋒，聚丙烯酸鈉陶瓷料漿分散劑的研制及分散機(jī)理探討，硅酸鹽通報(bào)，2005，(2)91-94；如廖列文、王春曉制備了低分子量聚丙烯酸鈉，發(fā)現(xiàn)其可以提高碳酸鈣、鈦白粉的分散性能廖列文、王春曉，聚丙烯酸鈉分散劑的制備及分散性，精細(xì)石油化工進(jìn)展，2005，6(1)12-15；劉素文、劉宏將腐植酸鈉、硅酸鈉應(yīng)用于AlTiO3料漿，PAM、CMC應(yīng)用于中全熔塊釉漿，發(fā)現(xiàn)有一定的分散效果劉素文、劉宏，有機(jī)添加劑在陶瓷瘠性料中的應(yīng)用研究，陶瓷，1997，219-20；關(guān)巖，張蕓將六偏磷酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉等無機(jī)添加劑在陶瓷料漿中應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)有一定的分散效果關(guān)巖、張蕓，鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，25(6)431-433；楊紅霞、劉衛(wèi)東發(fā)現(xiàn)在墻地磚料漿中應(yīng)用，聚丙烯酸鈉、丙烯酸—丙烯酸脂—磷酸—磺酸鹽四元共聚物的應(yīng)用效果優(yōu)于三聚磷酸鈉、水玻璃楊紅霞、劉衛(wèi)東，分散劑在陶瓷漿料制備中的應(yīng)用，中國陶瓷工業(yè)，2005，12(2)27-30；劉來寶、譚克鋒、張捷將聚丙烯酸鈉、水玻璃和三聚磷酸鈉復(fù)配物和氫氧化鈉、純堿、三聚磷酸鈉應(yīng)用于含易團(tuán)聚粘土的自制料漿中，發(fā)現(xiàn)復(fù)配物效果明顯優(yōu)于其余三種無機(jī)分散劑劉來寶、譚克鋒、張捷，新型陶瓷料漿分散劑的研制，中國陶瓷工業(yè)，2005，12(1)28-31；何娟、何廷樹、周述光合成了一種改性氨基磺酸鹽，將其應(yīng)用于混凝土中，有較好的減水效果何娟、何廷樹、周述光，改性氨基磺酸鹽高效減水劑的研制開發(fā)，化學(xué)建材，2005，21(1)53-56；雷子軍、紀(jì)茗香、李健生合成了對氨基磺酸鹽系減水劑，用于混凝土和水泥中，減水率、緩凝保坍性能較好雷子軍、紀(jì)茗香、李健生，氨基磺酸系高效減水劑性能研究，河南建材，2004，410-11；徐子芳、王貞平、徐國財(cái)制備的ASR氨基磺酸鹽減水劑可使水泥混凝土分散性能好，減水率高徐子芳、王貞平、徐國財(cái)，ASR氨基磺酸鹽高效減水劑的合成及性能分析，化工進(jìn)展，2005，24(10)1181-1186；沈康、吳志明將硅酸鈉、三聚磷酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、GLT料漿稀釋劑復(fù)合使用，對陶瓷料漿有較好的解凝效果沈康、吳志明復(fù)合陶瓷解凝劑和生產(chǎn)方法，CN97118368.6；向濤涌將硅砂與純堿按1∶1.75-1.85(重量比)混合，混合粉料于熔爐加熱2-3.5小時(shí)，溫度控制在950℃-1100℃，使其脫水溶聚，進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成的多聚偏硅酸鈉經(jīng)冷卻、粉碎，制得多聚偏硅酸鈉成品。此產(chǎn)品使陶瓷泥漿有良好的流動(dòng)性和粘度向濤涌，一種陶瓷解凝劑-多聚偏硅酸鈉的制備方法，CN98111111.4；陳應(yīng)欽；陳峭卉將胺基苯磺酸鈉、胺基苯磺酸、苯酚、甲醛進(jìn)行縮合，對水泥有較好的減水效果楊正梅；楊軍，胺基苯磺酸甲醛縮合物減水劑及其制備方法，專利申請?zhí)朇N03126609.6；陳應(yīng)欽利用N-磺酸、三聚氰胺、CH2O等為原料合成一種減水劑，對水泥的減水效果優(yōu)于萘系減水劑陳應(yīng)欽，一種減水劑及其制備方法，CN03126611.8。
上述的這些分散劑大多數(shù)具有使用效果不明顯，用量較大的缺點(diǎn)，有的只是在混凝土、水泥中應(yīng)用。如六偏磷酸鈉、碳酸鈉(對石膏模有腐蝕破壞作用)、三聚磷酸鈉等對塑性陶瓷料漿有一定的作用，但對瘠性料漿效果很差。有的分散劑如十二烷基苯磺酸鈉、CMC、PAM等使用于陶瓷料漿后會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，因而不宜使用，即使使用也得再加入一定量的消泡劑配合使用，這將大大增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠提高氧化鋁陶瓷料漿的分散和懸浮性能，降低用水量，節(jié)約成本，同時(shí)還可縮短液相成型坯體干燥時(shí)間，節(jié)約干燥能耗，提高干坯強(qiáng)度和成品率的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先將對氨基苯磺酸與水在50～60℃下攪拌使之完全溶解，配制成0.2～0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶1～1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為7.0～9.0備用；2)在85～100℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和苯酚的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為2～3h，滴加完甲醛后，在85～100℃恒溫下攪拌反應(yīng)3.0～5.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.0～9.0，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝3～1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶20～30的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.0～9.0后即得分散助劑。
本發(fā)明以對氨基苯磺酸、苯酚、甲醛和阿拉伯樹膠等為原料，合成氧化鋁陶瓷料漿分散助劑，結(jié)果表明其對陶瓷工業(yè)中所采用的氧化鋁、電瓷坯料和墻地磚坯料有分散效果；其以少量的加入0.02％～0.5％即可以顯著提高陶瓷料漿的分散和懸浮性能，降低用水量，節(jié)約成本，縮短液相成型坯體干燥時(shí)間，提高干坯強(qiáng)度和成品率；其使用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的陶瓷工業(yè)用分散劑如十二烷基苯磺酸鈉、碳酸鈉和三聚磷酸鈉等，同時(shí)由于合成的氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的成本較低，產(chǎn)品固含量較小，故而其實(shí)用成本更低，效果十分顯著。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1首先將對氨基苯磺酸與水在50℃下攪拌使之完溶解，配制成0.2mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶1的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為8.0備用；2)在85℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為2h，滴加完甲醛后，在85℃恒溫下攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.0，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝3∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶20的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.0后即得分散助劑。
將上述產(chǎn)品溶液按照100％純度計(jì)算，分別以不同的加入量加入到陶瓷料漿中。攪拌均勻，用上海精科天平廠產(chǎn)的NDJ-4旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測料漿粘度，顯示分散劑減水效果。用德國產(chǎn)的401-3型抗折儀測干燥后坯體的抗折強(qiáng)度。表1合成產(chǎn)品對99％氧化鋁陶瓷料漿、普通電瓷和墻地磚料漿的分散效果表；表2成型后99％氧化鋁陶瓷干坯強(qiáng)度。從表中可以看出，加入合成的分散劑以后，氧化鋁陶瓷料漿粘度大大降低。說明其具有明顯的分散效果。和傳統(tǒng)的陶瓷工業(yè)常用的分散劑十二烷基磺酸鈉、碳酸鈉和三聚磷酸鈉等相比，效果十分顯著。此外該助劑還可以大幅度提高99％氧化鋁陶瓷干坯強(qiáng)度，具有優(yōu)異的性能。
表1 合成產(chǎn)品對99％氧化鋁陶瓷料漿、普通電瓷和墻地磚料漿的分散效果表


備注氧化鋁固相含量78％，加入合成助劑0.3％；電瓷和墻地磚料漿固相含量74％，加入合成助劑0.2％。
表2 成型后99％氧化鋁陶瓷干坯強(qiáng)度

備注氧化鋁固相含量78％；加入合成助劑0.3％；CMC助劑加入5％；CMC(4.5％)+三聚磷酸鈉(0.5％)。
實(shí)施例2首先將對氨基苯磺酸與水在55℃下攪拌使之完全溶解，配制成0.3mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為7.0備用；2)在90℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為2.5h，滴加完甲醛后，在90℃恒溫下攪拌反應(yīng)4.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.5，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝2∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶25的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.5后即得分散助劑。
實(shí)施例3首先將對氨基苯磺酸與水在60℃下攪拌使之完全溶解，配制成0.4 mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶2的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH節(jié)混合溶液的pH值為9.0備用；2)在100℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為3h，滴加完甲醛后，在100℃恒溫下攪拌反應(yīng)5.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為9.0，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶30的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為9.0后即得分散助劑。
權(quán)利要求
1.一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法，其特征在于1)首先將對氨基苯磺酸與水在50～60℃下攪拌使之完全溶解，配制成0.2～0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯橫酸苯酚為1∶1～1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液pH值為7.0～9.0備用；2)在85～100℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和苯酚的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為2～3h，滴加完甲醛后，在85～100℃恒溫下攪拌反應(yīng)3.0～5.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.0～9.0，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺+苯酚＝3～1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶20～30的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.0～9.0后即得分散助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法，其特征在于首先將對氨基苯磺酸與水在50℃下攪拌使之完全溶解，配制成0.2mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶1的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液pH值為8.0備用；2)在85℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為2h，滴加完甲醛后，在85℃恒溫下攪拌反應(yīng)3.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.0，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝3∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶20的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液pH值為8.0后即得分散助劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法，其特征在于首先將對氨基苯磺酸與水在55℃下攪拌使之完全溶解，配制成O.3mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶4的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液pH值為7.0備用；2)在90℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為2.5h，滴加完甲醛后，在90℃恒溫下攪拌反應(yīng)4.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.5，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝2∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶25的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.5后即得分散助劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法，其特征在于首先將對氨基苯磺酸與水在60℃下攪拌使之完全溶解，配制成0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后按照對氨基苯磺酸與苯酚為1∶2的摩爾比將苯酚加入到氨基苯磺酸溶液中配制成混合溶液，再用3mol/L的NaOH調(diào)節(jié)混合溶液pH值為9.0備用；2)在100℃下將質(zhì)量百分比濃度為36％的甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，一邊緩慢滴加甲醛溶液一邊攪拌，控制滴加時(shí)間為3h，滴加完甲醛后，在100℃恒溫下攪拌反應(yīng)5.0小時(shí)后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為9.0，攪拌均勻得到產(chǎn)品1，其中加入甲醛的摩爾比為甲醛∶對氨基苯磺酸+苯酚＝1∶1；3)將阿拉伯樹膠配成質(zhì)量百分比濃度10％的溶液得到產(chǎn)品2；4)將產(chǎn)品1和產(chǎn)品2按1∶30的體積比混合，然后再用5％的氨水溶液調(diào)節(jié)混合液pH值為9.0后即得分散助劑。
全文摘要
一種高純氧化鋁陶瓷料漿分散助劑的制備方法，首先將對氨基苯磺酸溶解在水中制成0.2～0.4mol/L的對氨基苯磺酸溶液，然后將對氨基苯磺酸溶液與苯酚混合并用NaOH調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為7.0～9.0；再將甲醛溶液滴加到上述對氨基苯磺酸和甲醛的混合溶液中，攪拌反應(yīng)后用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值為8.0～9.0得到產(chǎn)品1，將產(chǎn)品1與阿拉伯樹膠混合并用氨水溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為8.0～9.0后即得分散助劑。本發(fā)明以對氨基苯磺酸、苯酚、甲醛和等阿拉伯樹膠為原料，合成氧化鋁陶瓷料漿分散助劑，可以顯著提高陶瓷料漿的分散和懸浮性能，降低用水量，節(jié)約成本，縮短液相成型坯體干燥時(shí)間，提高干坯強(qiáng)度和成品率。
文檔編號(hào)C04B35/10GK1887800SQ20061004315
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者黃劍鋒, 曹麗云, 吳建鵬 申請人:陜西科技大學(xué)