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(zhì)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(zhì)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(diào)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(zhì)量約為2631，多分散系數(shù)為1.0392，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(zhì)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)的性質(zhì)而定；可通過改變聚合物相對分子質(zhì)量調(diào)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