第４２卷第９期２００６年９月中国陶瓷Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２００６探索与交流文章编号：１００１－９６４２（２００６）０９－００２６－０３新型陶瓷减水剂的合成研究王鹏，刘安华，李清涛，吴清仁，涂志秀（华南理工大学材料学院，广州５１０６４０）【摘要】：合成了一种新型聚羧酸系高效减水剂（ＭＰＣ），并与两种传统无机减水剂的减水效果进行对比。表征了ＭＰＣ的分子结构，探讨了ＭＰＣ的分散稳定机理。研究表明：ＭＰＣ具有梳形分子结构，其减水效果优于无机减水剂三聚磷酸钠等，当其用量为０．２％时即可达到三聚磷酸钠用量为０．５％时的减水效果。【关键词】：陶瓷，聚羧酸减水剂，合成工艺引言陶瓷减水剂又称为稀释剂或解胶剂，在坯料中的作用是使泥浆的含水量尽可能减少，达到要求的流动性。喷雾干燥浆料水份降低１％，干燥粉料的输出率可增加５％［１，２］。因此，使用优良的减水剂可以促使陶瓷生产向高效益、高质量、低能耗方向发展。近几十年来，高性能混凝土发展迅速，带来了巨大的经济效益，这主要归功于混凝土高效减水剂的发明。高效聚羧酸减水剂作为一种新型的外加剂应用于混凝土系统的研究已颇有进展，而在粘土中的应用还有待研究。倘若其在粘土－水系统中的适应性好，则无疑对推动陶瓷工业发展、获得更多的经济效益有着巨大的促进作用。研究制备了一种新型聚羧酸减水剂，通过与两种无机减水剂的对比发现其具有更优良的减水效果。１实验１．１实验原料（１）坯料：使用佛山某陶瓷企业墙地砖的坯用原料，成份如表１所示。表１坯用原料的化学组成（ｗｔ％）（２）减水剂原料：丙烯酸（ＡＡ）化学纯天津科密欧化学试剂开发中心聚乙二醇４００进口分装广东光华化学厂有限公司对甲苯磺酸化学纯广州化学试剂厂对苯二酚化学纯广州化学试剂厂过硫酸铵分析纯上海凌峰化学试剂有限公司三聚磷酸钠分析纯天津科密欧化学试剂开发中心水玻璃化学纯广州化学试剂厂甲基丙烯磺酸钠（ＭＡＳ）山东淄博奥纳斯化工有限公司１．２饕璞讣耙瞧?行星磨ＱＭ－Ｃ１南京大学仪器厂电子天平ＢＳ２１０Ｓ北京赛多利斯天平有限公司红外光谱仪ＭＡＧＮＡ７６０ＮｉｃｏｌｅｔＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ公司（美国）涂－４杯天津试验仪器厂聚合度、侧链（长度、类型）、官能团（种类、数量及位置）、分子量大小及分布等参数可对其进行分子结构设计，可以制造出性能优异的陶土外加剂。李崇智［３－５］、ＫｉｎｏｓｈｉｔａＭｉｔｓｕｏ［６］等人曾研究了聚羧酸减水剂的分子设计、合成工艺及在混凝土中的应用情况。结合理论分析，聚羧酸减水剂也能在粘土体系中起分散与减水作用，这是本研究的动因所在。聚羧酸减水剂的合成分两步进行：第一步是用丙烯酸与聚乙二醇在催化剂的作用下进行酯化反应，合成聚氧乙烯基烯丙酯大单体（ＰＡ）；第二步由聚氧乙烯基烯丙酯大单体、甲基丙烯磺酸钠和丙烯酸共聚得到所需的聚羧酸减水剂。１）聚氧乙烯基烯丙酯大单体（ＰＡ）的合成有机酸和醇的酯化反应是可逆的，必须在酸的催化及加热下进行，否则反应速度极慢。实验采用酸性很强但氧化作用较弱的对甲苯磺酸作催化剂，并使丙烯酸过量以提高酯化产率。反应到一定程度时移去反应过程中所产生的水，使反应向右移动。丙烯酸及其产物聚氧乙烯基烯丙酯都极易聚合，合成过程中采用对苯二酚作阻聚剂。反应方程式如下：在酯化反应过程中将温度控制在８０℃，聚乙二醇１．３实验步骤１．３．１合成梳型聚羧酸系减水剂（ＭＰＣ）聚羧酸减水剂分子结构自由度比较大，合成上可控制的参数多，高性能化的潜力大。通过控制主链的收稿日期：２００６－６－１２作者简介：王鹏（１９８２－），男，硕士生，主要研究方向：陶瓷减水剂。２６│中国陶瓷│ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＳ│２００６（４２）第９期２００６年第９期与丙烯酸摩尔比为１：１．５，催化剂（对甲苯磺酸）用量为聚乙二醇质量的１０．０％，阻聚剂（对苯二酚）用量为聚乙二醇质量的０．４％，反应时间为４ｈ。２）聚羧酸减水剂的制备采用过硫酸铵作引发剂，在７０￣７５℃下进行自由基水溶液共聚。其单体配比如下：ＭＡＳ：ＡＡ：ＰＡ＝１．５：５．０：１．２５，引发剂过硫酸铵用量为单体总质量的１５％，反应时间为４ｈ。反应结束后保温１￣２小时，冷却后用浓度为３０％的ＮａＯＨ水溶液将ｐＨ值调节到７￣８，得到棕红色水溶液产物。反应流程图如下：中国陶瓷图１聚羧酸减水剂合成单体（混和物）的红外谱图Ｆｉｇ．１ＦＴＩＲｏｆｔｈｅｍｏｎｏｍｅｒｓｏｆＭＰＣ图２聚羧酸减水剂红外谱图Ｆｉｇ．２ＦＴＩＲｏｆＭＰＣ反应前混合物在３５００￣３３００ｃｍ－１的吸收峰为Ｎ－Ｈ与－ＯＨ的伸缩振动峰，呈联合吸收，峰值较强，羰基Ｃ＝Ｏ吸收出现在１７２７￣１７２２ｃｍ－１，在１５６２ｃｍ－１附近有羧基的对称伸缩振动出现，１４５４ｃｍ－１主要是Ｎ－Ｈ键面内弯