水性高分子陶瓷分散劑的制備、性能及應(yīng)用.pdf

1、本研究根據(jù)高分子分散劑的分散作用機理，依據(jù)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，以馬來酸酐—聚乙二醇單酯為反應(yīng)單體，以甲基丙烯酸和苯乙烯為功能性單體，并以過硫酸鉀為引發(fā)劑，通過溶液聚合法合成了較低相對分子質(zhì)量的梳狀聚合物分散劑，研究了聚合工藝對產(chǎn)品性能的影響，使用現(xiàn)代分析手段對產(chǎn)品物性進行表征，探討了聚合物分散劑對陶瓷用粘土漿料的分散效果。 實驗結(jié)果表明： (1)較佳的溶液聚合反應(yīng)工藝:n(馬來酸酐MA):n(聚乙二醇200PEG200)=

2、1∶1，反應(yīng)溫度為30～40℃，半酯化反應(yīng)0.5～1h，得到半酯化單體MP。n(半酯化單體MP):n(甲基丙烯酸MAA):n(苯乙烯St)=1∶8∶0.2-1.0，w(過硫酸鉀KPS)=1％(以單體質(zhì)量計算)，采用首次添加引發(fā)劑總量的2/3，緩慢滴加余下1/3的方式，并加入少量異丙醇，反應(yīng)溫度80℃，總反應(yīng)時間2.5h，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值為8～9，可得到橙黃色液體狀的聚合物分散劑PMPA。 (2)FT-IR證實了聚合物分散劑

3、PMPA中各單體單元結(jié)構(gòu)的存在；GPC顯示了聚合物的重均相對分子質(zhì)量約為3500，多分散系數(shù)為1.1309，說明相對分子質(zhì)量分布較窄；XRD譜圖顯示有一彌散形寬峰，表明PMPA屬于非晶態(tài)聚合物；DSC測定結(jié)果顯示聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為96.4℃。 (3)通過考察聚合物分散劑PMPA對漿料沉降速率、沉降率、比吸光度以及Zeta電位等四個方面的影響，確定了PMPA的最佳使用量為漿料質(zhì)量的0.08％，該比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)分散劑的使用量

4、1％。添加了0.08％PMPA的漿料的沉降速率、沉降率、比吸光度以及Zeta電位絕對值分別為93.75％、4.375％、93％、61.6mv，且分散劑過量不會對漿料體系造成負(fù)面影響。SEM觀察到添加了適量分散劑的粘土漿料可均勻分散。 (4)未添加聚合物分散劑PMPA的粘土漿料屬于屈服擬塑性流體，其觸變性體現(xiàn)在觸變滯后圈較大，且不完整；而添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08％的聚合物分散劑后，粘土漿料轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD性流體，具有完整的極小的滯后圈，

5、說明了PMPA的添加可有效的改變粘土漿料內(nèi)部顆粒聚積結(jié)構(gòu)，使之有序且穩(wěn)定分散。 (5)將聚合物分散劑與無機分散劑、有機分散劑進行復(fù)配，不同復(fù)配分散劑對漿料的性能影響各不相同，PMPA與六偏磷酸鈉以質(zhì)量比1∶1復(fù)配，添加量為0.08％時，得到漿料的沉降速率、沉降率及減水率分別為95.83％、92.5％和25％；PMPA與硅酸鈉復(fù)配分散劑對粘土漿料的流變性能影響最大，相同剪切速率下，黏度和剪切應(yīng)力最小。 (6)聚合物分散劑P

6、MPA在納米級氧化鋁、二氧化鈦以及顏料黃漿料中的使用量各不相同，分別添加0.1％、0.03％和0.06％時，漿料分散的最穩(wěn)定，其沉降率和黏度最小，說明分散劑PMPA的使用量與被分散顆粒的表面積和表面性質(zhì)有關(guān)。同時說明這種高分子分散劑對不同漿料和顏料均具有良好的分散性能。 本研究的創(chuàng)新點如下： (1)根據(jù)聚合物分子設(shè)計原則，本研究以錨固基團取代表面活性劑的親油基團，且為聚合物鏈，并且可根據(jù)被分散粉體的表面性質(zhì)選擇不同極性的

7、基團，以保證分散劑在顆粒表面上的牢固吸附；以溶劑化鏈取代表面活性劑的親水基團，其聚合單體根據(jù)分散介質(zhì)的性質(zhì)而定，以保證能在介質(zhì)中充分伸展；鏈長度可通過改變聚合物相對分子質(zhì)量方便地調(diào)節(jié)，保證分散劑在固體顆粒表面形成足夠厚度的保護層。 (2)本研究使用馬來酸酐—聚乙二醇半酯化產(chǎn)物作為聚合反應(yīng)的單體，既可根據(jù)要求在產(chǎn)物中引入適量相對分子質(zhì)量作為支鏈，又可以根據(jù)應(yīng)用條件調(diào)節(jié)支鏈相對分子質(zhì)量，這就大大拓寬了產(chǎn)物的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了產(chǎn)品的應(yīng)用