丙烯酸系陶瓷超分子分散劑的制備、性能及應用研究.pdf

1、本研究根據(jù)超分子分散劑的分散作用機理，依據(jù)分子結構設計原則，以衣康酸(IA)、烯丙基磺酸鈉(SAS)、甲基丙烯酸(MAA)和苯乙烯(St)為反應單體，過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，采用溶液聚合法，通過自由基共聚制備了一種具有兩親結構的低相對分子質量的水溶性四元共聚物超分子分散劑(SPMISS)，亦稱超分散劑，研究了聚合工藝對產(chǎn)品性能的影響，使用紅外光譜(FT-IR)、核磁共振譜(NMR)、凝膠滲透色譜(GPC)、X射線衍射(XRD)、熱失

2、重分析(TG)和掃描電鏡(SEM)等現(xiàn)代分析手段對產(chǎn)品物性進行表征，主要探討了超分子分散劑對陶瓷用粘土漿料的分散效果。 實驗結果表明： (1)較佳的溶液聚合反應工藝：n(IA)：n(SAS)：n(MAA)：n(St)=1.0:1.0:1.3:0.1，w(KPS)=1％(以單體質量計算)，并加入少量十二硫醇(TDM)，采用一次投料的方式，反應溫度80℃，總反應時間3h，采用氫氧化鈉調節(jié)pH值為8～9，可得白色乳液，即超分子

3、分散劑SPMISS溶液，有效物含量為30％。 (2)FT-IR和NMR證實了超分子分散劑中各單體結構單元的存在；GPC顯示了聚合物的重均相對分子質量約為2631，多分散系數(shù)為1.0392，說明相對分子質量分布較窄；XRD譜圖顯示有一彌散形寬峰，表明SPMISS屬于非晶態(tài)聚合物。 (3)通過考察超分子分散劑對漿料黏度、流速、沉降速率、沉降率、比吸光度以及Zeta電位等方面的影響，確定了SPMISS的最佳用量為漿料質量的0.

4、34％(絕干料)，該比例遠遠小于傳統(tǒng)分散劑的使用量1％。添加了0.34w％SPMISS時，漿料的沉降速率、沉降率、減水率及比吸光度，分別為98.7％、26.0％、88.6％、45.0％，Zeta電位絕對值為9.695mv，且分散劑稍微過量不會對漿料體系造成負面影響，說明該分散劑的使用范圍較寬。SEM觀察到添加了適量分散劑的粘土漿料分散均勻。 (4)未添加分散劑的粘土漿料屬于屈服擬塑性流體；而添加了0.34％的超分子分散劑后，粘土

5、漿料轉變?yōu)榕ｎD性流體，具有一定的正觸變性，說明了SPMISS的添加可有效改善粘土漿料內部顆粒的聚集結構，使之有序且穩(wěn)定分散。 (5)將超分子分散劑與無機分散劑、有機分散劑進行復配，不同復配分散劑對漿料的性能影響各不相同，其中SPMISS與六偏磷酸鈉以質量比1:1復配的效果最佳，添加量為0.17％時，得到漿料減水率高達92.7％；對粘土漿料的流變性能改善效果顯著，相同剪切速率下，黏度和剪切應力最小。 (6)超分子分散劑在膨

6、潤土、氧化鎂以及二氧化鈦漿料中的使用量各不相同，分別添加0.56％，0.60％和0.60％時，漿料分散最穩(wěn)定，各沉降速率最大，黏度最小，說明分散劑SPMISS的使用量與被分散顆粒的表面積和表面性質有關。同時說明這種超分子分散劑對不同漿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)超分子結構設計原則，以錨固基團取代表面活性劑的親水基團，根據(jù)被分散粉體的表面性質選擇不同極性的基團；以溶劑化鏈取代表面活性劑的親油基

7、團，其聚合單體根據(jù)分散介質的性質而定；可通過改變聚合物相對分子質量調節(jié)鏈長。 (2)采用的衣康酸單體屬于環(huán)境友好型產(chǎn)品，在一定程度上滿足了環(huán)境保護的要求。添加少量苯乙烯作為第四單體，用作聚合物親水親油平衡基團，以增強最終產(chǎn)物的分散性能，結果表明，在實際應用中，添加少量苯乙烯制備的共聚物能顯著改善分散漿料的效果，且用量明顯少于傳統(tǒng)分散劑。 (3)本研究改變了傳統(tǒng)制取高分子分散劑的二元共聚的手段，采用聚合單體和引發(fā)劑及分子量