專利名稱：一種陶瓷材料研磨助劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研磨用的助劑，特別涉及一種陶瓷材料研磨助劑的制備方法。
背景技術(shù)：
原料的粉碎是無機材料特別是陶瓷生產(chǎn)過程中一個必不可少的工序，而粉碎是一個高能耗、低效率的作業(yè)過程，為了提高研磨的效率，在研磨過程中添加適量研磨助劑是一種簡單有效的方法，助磨劑是指在粉碎過程中少量加入，即能顯著提高粉碎效率的化學(xué)物質(zhì)。目前，關(guān)于助磨劑的研究主要集中在有色金屬選礦方面和水泥熟料的加工兩方面，在陶瓷工業(yè)原料加工中的應(yīng)用以及研究很少見報道。也還沒有專門開發(fā)或研究適用于大多數(shù)陶瓷原料的研磨助劑，目前的應(yīng)用主要還是用一些具有減水和懸浮效果的無機或有機助劑，其在具有減水或懸浮料漿的同時還具有一定的助磨效果，例如六偏磷酸鈉、碳酸鈉、以及三聚磷酸鈉等。此外，還有一些表面活性劑物質(zhì)也可以做為助磨劑使用，如醇鹽、胺鹽、十二烷基苯磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鹽、檸檬酸鈉、油酸等。目前助磨劑研究主要是集中在現(xiàn)有的無機鹽或有機活性劑對某種礦物的助磨作用和機理上，如郭建斌采用六偏磷酸鈉、碳酸鈉，發(fā)現(xiàn)其可以提高硅酸鋯超細(xì)磨礦效率郭建斌，六偏磷酸鈉、碳酸鈉提高硅酸鋯超細(xì)磨礦效率研究，非金屬礦，2001，24(2)35-36；高森等采用腐殖酸鈉和三聚磷酸鈉混合使用，發(fā)現(xiàn)在日用陶瓷細(xì)坯料研磨時可以降低研磨時間高森，采用助磨劑縮短球磨機的研磨時間，河北陶瓷，29(2)40；唐林生等制備了多銨基磷酸鈉，發(fā)現(xiàn)其對石灰石原料具有較好的助磨效果多銨基磷酸鈉的合成及其助磨性能研究；卜景龍和沈毅制備了一種有機助磨劑，發(fā)現(xiàn)其對鋯英砂具有較好的助磨效果，但是其沒有報道具體的助磨劑物質(zhì)卜景龍、沈毅，高效有機助磨劑，陶瓷，2000，431-32；此外，張健、吳基球發(fā)現(xiàn)將十二烷基苯磺酸鈉和水玻璃以及三聚磷酸鈉等混合使用可以對瓷石原料具有一定助磨效果。美國人Klimpel；和Richard R.發(fā)明了一種可以對礦石、陶瓷以及顏料和煤礦等作用的有機助磨劑，其通過氧化糖類物質(zhì)的方法獲得至少含有三個羥基和1-2個羧基的有機酸，發(fā)現(xiàn)其對許多固體物質(zhì)可以起到助磨效果Klimpel，Hydroxy-carboxylic acid grinding aids，United States Patent 5799882，September 1，1998；日豐專利特開平J1-151955報道了利用丙酸一丙烯酸甲基聚合體的鈉鹽作為助磨劑，干式粉碎天然石灰石而生產(chǎn)重質(zhì)碳酸鈣，其助磨劑的加入量為給礦總量的0.05％～0.5％，采用這種方法干磨，能很容易而且有效地生產(chǎn)微粉重質(zhì)碳酸鈣。上述的這些助磨劑大多數(shù)使用效果較差，如六偏磷酸鈉、碳酸鈉、檸檬酸鈉，三聚磷酸鈉等；而有的只能局限于一種陶瓷原料，如丙酸一丙烯酸甲基聚合體的鈉鹽只對石灰石起到作用，有的助磨劑如十二烷基苯磺酸鈉和油酸等使用于陶瓷料漿后會產(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)明的目的在于提供一種陶瓷材料研磨助劑的制備方法，將此研磨助劑加入陶瓷原料中能夠顯著提高陶瓷原料的研磨效率，降低研磨時間，節(jié)省能源消耗。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先將馬來酸酐和丙烯酸分別溶于蒸餾水中配成質(zhì)量百分比濃度為10～20％的馬來酸酐和5～10％丙烯酸溶液備用；將引發(fā)劑硝酸鈰銨溶于蒸餾水中配成0.02～0.07mol/L的硝酸鈰銨溶液備用；將對苯二酚溶于蒸餾水配成濃度為質(zhì)量百分比濃度5～15％的對苯二酚溶液備用；在反應(yīng)器中以40～95℃按照馬來酸酐和丙烯酸的摩爾比為1.7∶1～1∶3.1的比例將丙烯酸溶液滴加到馬來酸酐溶液中，在此過程中同時將引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液滴加到馬來酸酐溶液中，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為0.5～2.0mmol/L，一邊滴加一邊攪拌，在恒溫下攪拌反應(yīng)3.5～4.5小時后結(jié)束反應(yīng)得到反應(yīng)液；在反應(yīng)液中加入氫氧化鈉溶液使反應(yīng)液的PH值為8～9，攪拌均勻后，滴加少量1～2滴的對苯二酚溶液即可。
本發(fā)明以馬來酸酐、丙烯酸為原料，合成了一種陶瓷原料助磨劑——馬來酸酐-丙烯酸共聚物的鈉鹽，結(jié)果表明其對陶瓷工業(yè)中所采用的大多數(shù)硬質(zhì)礦物原料如鋯英石、石英、長石、滑石等有助磨效果；其以少量的加入0.01％-3.0％即可以顯著提高陶瓷原料的研磨效率，降低研磨時間，節(jié)省能源消耗；其使用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的陶瓷研磨助劑如碳酸鈉、硅酸鈉、三聚磷酸鈉等；同時由于合成MA-AA共聚物的鈉鹽的成本較低，產(chǎn)品固含量較小，故而其實用成本更低。
具體實施例方式
實施例1在反應(yīng)器中以65℃將0.05mol/L的硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為5％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為15％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為1.6mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1∶1，在恒溫下攪拌反應(yīng)4小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值8，攪拌均勻，滴加1滴的質(zhì)量百分比濃度為10％的對苯二酚溶液即得到產(chǎn)品。
將上述產(chǎn)品溶液按照100％純度計算，分別以不同的加入量加入到行星式快速研磨機中和鋯英石、石英以及滑石等一起研磨，以考察其對其它陶瓷原料的助磨效果。試驗中采用氧化鋁陶瓷罐為研磨罐(直徑170mm)，球石為球形氧化鋁球石(直徑10mm)，控制料球水比例為料∶球∶水＝1∶2∶1，轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，研磨5分鐘后用200目篩過篩，用萬分之一電子天平稱量烘干后的篩余，以篩余的質(zhì)量多少作為衡量研磨效果優(yōu)劣的指標(biāo)。試驗中以相同條件下不加助磨劑時的試樣為空白試樣，作為對比使用。
表1分別為不同助磨劑加入量時助磨劑對石英、鋯英石和滑石的研磨效果。
表2為不同助劑加入量時合成產(chǎn)品與工業(yè)助磨劑對石英的助磨效果比較表從表中可以看出，加入合成的助磨劑1％以后，在相同的時間范圍內(nèi)，球磨石英的200目篩余由7.17％降低到1.71％，鋯英石由9.39％降低到3.24％，而滑石由8.37％降低到2.24％，說明其具有明顯的助磨效果。和傳統(tǒng)的陶瓷工業(yè)常用的助磨劑硅酸鈉、碳酸鈉和三聚磷酸鈉等相比，效果十分顯著。
表1合成產(chǎn)品對石英、鋯英石和滑石的助磨效果表


表2合成產(chǎn)品與工業(yè)助磨劑對石英的助磨效果比較表

實施例2在反應(yīng)器中以95℃將濃度為0.02mol/L硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為8％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為10％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為0.5mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1.7∶3.1，在恒溫下攪拌反應(yīng)3.5小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值9，攪拌均勻，滴加2滴質(zhì)量百分比濃度為5％的對苯二酚溶液即得到產(chǎn)品。
產(chǎn)品的助磨試驗細(xì)節(jié)與實施例1相同。
表3分別為不同助磨劑加入量時助磨劑對石英和長石的研磨效果。
表中可以看出，合成的助磨劑對長石和石英具有明顯的助磨效果。
表3合成產(chǎn)品對石英和長石的助磨效果表

實施例3在反應(yīng)器中以40℃將濃度為0.07mol/L的硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為10％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為20％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為為2mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1.5∶2，在恒溫下攪拌反應(yīng)4小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值8.5，攪拌均勻，滴加1滴質(zhì)量百分比濃度為15％的對苯二酚溶液即得到產(chǎn)品。
產(chǎn)品的助磨試驗細(xì)節(jié)與實施例1相同。
表4分別為不同助磨劑加入量時助磨劑對石英和長石的研磨效果。同時合成的助磨劑對典型的含有粘土的日用陶瓷配料具有明顯的助磨效果。
表4合成產(chǎn)品對石英和長石以及典型日用陶瓷坯料配比的助磨效果表

權(quán)利要求
1.一種陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于1)首先將馬來酸酐和丙烯酸分別溶于蒸餾水中配成質(zhì)量百分比濃度為10～20％的馬來酸酐和5～10％丙烯酸溶液備用；2)將引發(fā)劑硝酸鈰銨溶于蒸餾水中配成0.02～0.07mol/L的硝酸鈰銨溶液備用；3)將對苯二酚溶于蒸餾水配成濃度為質(zhì)量百分比濃度5～15％的對苯二酚溶液備用；4)在反應(yīng)器中以40～95℃按照馬來酸酐和丙烯酸的摩爾比為1.7∶1～1∶3.1的比例將丙烯酸溶液滴加到馬來酸酐溶液中，在此過程中同時將引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液滴加到馬來酸酐溶液中，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為0.5～2.0mmol/L，一邊滴加一邊攪拌，在恒溫下攪拌反應(yīng)3.5～4.5小時后結(jié)束反應(yīng)得到反應(yīng)液；5)在反應(yīng)液中加入氫氧化鈉溶液使反應(yīng)液的PH值為8～9，攪拌均勻后，滴加少量1～2滴的對苯二酚溶液即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于所說的馬來酸酐的質(zhì)量百分比濃度為12～18％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于所說的丙烯酸的質(zhì)量百分比濃度為6～9％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于所說的引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液的濃度為0.04～0.06mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于所說的對苯二酚溶液的質(zhì)量百分比濃度8～12％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于所說的在50～85℃下按照馬來酸酐和丙烯酸的摩爾比為1.5∶1.3～1.2∶2.8的比例將丙烯酸溶液滴加到馬來酸酐溶液中，在此過程中同時將引發(fā)劑硝酸鈰銨溶液滴加到馬來酸酐溶液中，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為0.8～1.5mmol/L，一邊滴加一邊攪拌，在恒溫下攪拌反應(yīng)3.8～4.2小時后結(jié)束反應(yīng)得到反應(yīng)液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于在65℃下將0.05mol/L的硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為5％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為15％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為1.6mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1∶1，在恒溫下攪拌反應(yīng)4小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值8，攪拌均勻，滴加1滴的質(zhì)量百分比濃度為10％的對苯二酚溶液即可。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于在95℃下將濃度為0.02mol/L硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為8％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為10％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為0.5mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1.7∶3.1，在恒溫下攪拌反應(yīng)3.5小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值9，攪拌均勻，滴加2滴質(zhì)量百分比濃度為5％的對苯二酚溶液即可。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷材料研磨助劑的制備方法，其特征在于在40℃下將濃度為0.07mol/L的硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為10％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為20％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為為2mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1.5∶2，在恒溫下攪拌反應(yīng)4小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)PH值8.5，攪拌均勻，滴加1滴質(zhì)量百分比濃度為15％的對苯二酚溶液即可。
全文摘要
一種陶瓷材料研磨助劑的制備方法,在40～95℃下將0.02～0.07mol/L的硝酸鈰銨溶液和質(zhì)量百分比濃度為5～10％的丙烯酸溶液共同滴加到質(zhì)量百分比濃度為10～20％的馬來酸酐溶液中，一邊滴加一邊攪拌，控制反應(yīng)液中硝酸鈰銨的濃度為0.5～2mmol/L，控制馬來酸酐溶液與丙烯酸溶液的摩爾比為1.7∶1～1∶3.1，在恒溫下攪拌反應(yīng)3.5～4.5小時后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH值8～9，攪拌均勻，滴加1～2滴的質(zhì)量百分比濃度為5～15％的對苯二酚溶液即可。
文檔編號B02C23/06GK1542081SQ20031010588
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者曹麗云, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)