CN111454065A - 一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于陶瓷助剂精细化工技术领域，具体为一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，该解胶剂是由如下几种有效成分组成：
小分子含N甲叉膦酸盐、
聚丙烯酸盐、
聚磷酸盐或/和偏磷酸盐、
硅酸盐(M2O·nSiO2)或/和偏硅酸盐混合而成固体解胶剂，或者有效成分与
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷助剂精细化工技术领域，具体为一种N、P、Si 化合物有机无机复合陶瓷解胶剂。
背景技术
陶瓷解胶剂(又称减水剂)作为陶瓷助剂中的一种，主要功能是 破坏陶瓷料浆粒子的絮凝结构使料浆在水分含量较低的情况下仍然 具有较好的分散性和较低的粘度，便于操作和成型，还能起到一定的 节能降耗作用。陶瓷解胶剂可广泛应用于陶瓷工业的造泥、磨浆、制 釉等陶瓷生产工艺过程。
无机解胶剂是陶瓷行业现有使用量最大的一类解胶剂，而水玻璃 价格低廉，是陶瓷工业中最为常见的无机陶瓷解胶剂，常用于陶瓷泥 浆的分散和解胶，保持泥浆一定的流动性，便于操作和成型。但无机 解胶剂受到分子结构和相对分子质量等因素的影响，其减水效果不佳， 解胶范围较窄，并且加入量较大(0.5wt％以上)时才能获得较好的流 动性，对陶瓷泥浆触变大。特别是对于那些氧化铝等含量较高陶瓷泥 浆，或其它天然因素、环境污染、人为因素混有一定杂质或金属离子 的陶瓷泥浆，低掺量的单一无机解胶剂水玻璃或聚磷酸盐常会使泥浆 解胶失效，且单一的无机解胶剂聚磷酸盐在水中溶解度低，容易水解， 对不同材质和产区的泥浆适应性差，给生产带来极大的不确定性，还 有，这些无机解胶剂在泥浆坯体高温烧制后在高掺量下易使陶瓷制品 脆性开裂或震碎。
发明内容
本发明的目的在于提供一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷 解胶剂，以解决上述背景技术中提出的无机解胶剂受到分子结构和相 对分子质量等因素的影响，其减水效果不佳，解胶范围较，对陶瓷泥 浆触变大，单一的无机解胶剂聚磷酸盐在水中溶解度低，容易水解， 对不同材质和产区的泥浆适应性差，给生产带来极大的不确定性，无 机解胶剂在泥浆坯体高温烧制后在高掺量下易使陶瓷制品脆性开裂 或震碎的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种N、P、Si化 合物有机无机复合陶瓷解胶剂，原料包括以下成分：
上述成分(不含结晶水计)总重量为100wt％，其中M＝Na、K，3>n>1， m＝0，1，2，3，4，5，6，7，8，9或10；
所述的小分子含N甲叉膦酸盐为钠盐、钾盐中的至少一种，包括 氨基三甲叉膦酸盐、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、 N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸盐、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸盐、1,3-二 胺-2-丙醇四甲叉膦酸盐、(2-羟基)乙氧基乙基胺二甲叉膦酸盐、哌 嗪二甲叉膦酸盐、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸盐、甘氨酸二甲叉膦酸盐、 羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸盐、谷氨酸二甲叉膦酸盐、甲酰氨基一甲叉 膦酸盐、乙酰氨基一甲叉膦酸盐或脲基四甲叉膦酸盐；
将原料制备成N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂。
优选的，所述的聚丙烯酸盐为钠盐、钾盐，并且分子量在
之间。
优选的，所述的聚磷酸盐为钠盐、钾盐，包括三聚磷酸盐、焦磷 酸盐或多聚磷酸盐。
优选的，所述的偏磷酸盐为钠盐、钾盐，包括三偏磷酸盐、六偏 磷酸盐。
优选的，所述的硅酸盐为水可溶性钠盐、钾盐，包括固体或液体 钠水玻璃、钾水玻璃。
优选的，所述的偏硅酸盐为钠盐、钾盐，包括五水偏硅酸盐、六 水偏硅酸盐、九水偏硅酸盐。
优选的，将原料制备成N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶 剂包括以下制备方法：
(1)将
小分子含N甲叉膦酸盐粉末、
聚丙烯 酸盐粉末、
聚磷酸盐或/和偏磷酸盐粉末、
硅酸 盐或/和偏硅酸盐粉末(不含结晶水计)混合均匀，达到100wt％的固体 解胶剂；
或者，(2)在上述(1)中得到的100wt％固体解胶剂加入
重量的水溶解制备出液体水溶液型陶瓷解胶剂；
或者，(3)将成分的固体或水溶液按照
小分子含N甲 叉膦酸盐粉末、
聚丙烯酸盐、
聚磷酸盐或/和偏磷 酸盐、
硅酸盐或/和偏硅酸盐(不含结晶水计)及按照及总水 量为有效成分总量
的水混合搅拌溶解制备出液体水溶液型 陶瓷解胶剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)制备的有机-无机复合陶瓷解胶剂，与空白无机解胶剂硅酸盐 水玻璃和偏硅酸盐相比，在低用量和较低含水率时对陶瓷泥浆就具有 显著的解胶效果，显示出突出的流动性和分散减水效果，并且放置后 流动性损失小，触变小，易成型，高温烧制后的陶瓷制品表面平整且 无裂纹等缺陷；而空白无机解胶剂硅酸盐水玻璃和偏硅酸盐，在较高 用量和较高含水率时解胶效果仍不明显，而且触变大，操作成型不便， 成型烧制的陶瓷制品表面不平整或出现裂纹等缺陷；
2)制备的有机-无机复合陶瓷解胶剂，随着有机小分子含N甲叉 膦酸盐和聚丙烯酸盐比例的增加，解胶效果呈明显增强趋势，陶瓷泥 浆的初始粘度变小，放置后流动性损失变小，触变减小。用量低，分 散解胶效果突出，触变小，易成型；减水效果显著，可节约大量能源； 影响因素少，高温烧成制品缺陷小，成品率高。
具体实施方式
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种N、P、Si化合物有机无机复合 陶瓷解胶剂，原料包括以下成分：
上述成分(不含结晶水计)总重量为100wt％，其中M＝Na、K，3>n>1， m＝0，1，2，3，4，5，6，7，8，9或10；
所述的小分子含N甲叉膦酸盐为钠盐、钾盐中的至少一种，包括 氨基三甲叉膦酸盐、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、 N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸盐、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸盐、1,3-二 胺-2-丙醇四甲叉膦酸盐、(2-羟基)乙氧基乙基胺二甲叉膦酸盐、哌 嗪二甲叉膦酸盐、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸盐、甘氨酸二甲叉膦酸盐、 羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸盐、谷氨酸二甲叉膦酸盐、甲酰氨基一甲叉 膦酸盐、乙酰氨基一甲叉膦酸盐或脲基四甲叉膦酸盐；
将原料制备成N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂。
进一步地，聚丙烯酸盐为钠盐、钾盐，并且分子量在
之间。
进一步地，聚磷酸盐为钠盐、钾盐，包括三聚磷酸盐、焦磷酸盐 或多聚磷酸盐。
进一步地，偏磷酸盐为钠盐、钾盐，包括三偏磷酸盐、六偏磷酸 盐。
进一步地，硅酸盐为水可溶性钠盐、钾盐，包括固体或液体钠水 玻璃、钾水玻璃。
进一步地，偏硅酸盐为钠盐、钾盐，包括五水偏硅酸盐、六水偏 硅酸盐、九水偏硅酸盐。
进一步地，将原料制备成N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解 胶剂包括以下制备方法：
(1)将
小分子含N甲叉膦酸盐粉末、
聚丙烯 酸盐粉末、
聚磷酸盐或/和偏磷酸盐粉末、
硅酸 盐或/和偏硅酸盐粉末(不含结晶水计)混合均匀，达到100wt％的固体 解胶剂；
或者，(2)在上述(1)中得到的100wt％固体解胶剂加入
倍重量的水溶解制备出液体水溶液型陶瓷解胶剂；
或者，(3)将成分的固体或水溶液按照
小分子含N甲 叉膦酸盐粉末、
聚丙烯酸盐、
聚磷酸盐或/和偏磷 酸盐、
硅酸盐或/和偏硅酸盐(不含结晶水计)及按照及总水 量为有效成分总量
的水混合搅拌溶解制备出液体水溶液型 陶瓷解胶剂。
实施例1
将乙二胺四甲叉膦酸钠粉末15重量份和六水偏硅酸钠粉末 160.25重量份(85重量份偏硅酸钠)混合均匀，得到175.25重量份 的固体有机-无机复合解胶剂。然后取其一定比例，加入到一定量的 含水陶瓷泥浆中，研磨10分钟后，室温25℃下测定泥浆的初始粘度及其流动性变化，成型后将泥浆在高温1200℃下烧结，观察制品的 表面状况，将结果列于表1中。
实施例2
将氨基三甲叉膦酸钠粉末30重量份、三聚磷酸钾10重量份、硅 酸钾水玻璃溶液(模数为2.5，浓度为50wt％)120重量份、水240 重量份混合均匀，得到400重量份含量为25wt％的液体有机-无机复 合解胶剂。然后取其一定比例，加入到一定量的含水陶瓷泥浆中，研 磨10分钟后，室温25℃下测定泥浆的初始粘度及其流动性变化，成 型后将泥浆在高温1200℃下烧结，观察制品的表面状况，将结果列 于表1中。
实施例3
将二乙烯三胺五甲叉膦酸钠粉末50重量份、三聚磷酸钠10重量 份、九水偏硅酸钠粉末93.11重量份(40重量份偏硅酸钠)混合均 匀，得到153.11重量份的固体有机-无机复合解胶剂。然后取其一定 比例，加入到一定量的含水陶瓷泥浆中，研磨10分钟后，室温25℃下测定泥浆的初始粘度及其流动性变化，成型后将泥浆在高温1200℃ 下烧结，观察制品的表面状况，将结果列于表1中。
实施例4
将甘氨酸二甲叉膦酸钠粉末50重量份、聚丙烯酸钠(平均分子 量9500)3重量份、三聚磷酸钾10重量份、五水偏硅酸钠粉末64.30 重量份(37重量份偏硅酸钠)混合均匀，得到127.30重量份的固体 有机-无机复合解胶剂。然后取其一定比例，加入到一定量的含水陶 瓷泥浆中，研磨10分钟后，室温25℃下测定泥浆的初始粘度及其流 动性变化，成型后将泥浆在高温1200℃下烧结，观察制品的表面状 况，将结果列于表1中。
实施例5
将乙二胺四甲叉膦酸钾水溶液(30wt％)20重量份、聚丙烯酸钠 (平均分子量1500)粉末30重量份、焦磷酸钾粉末4重量份、固体 硅酸钠水玻璃(模数为1.5)40重量份、六水偏硅酸钠粉末37.70重 量份(20重量份偏硅酸钠)和水118.3重量份混合搅拌均匀，得到250重量份的40％液体有机-无机复合解胶剂。然后取其一定比例，加 入到一定量的含水陶瓷泥浆中，测定泥浆的初始粘度及其流动性变化， 成型后将泥浆在高温1200℃下烧结，观察制品的表面状况，将结果 列于表1中。
实施例6
将氨基三甲叉膦酸钠50重量份、聚丙烯酸钠(平均分子量1500) 粉末30重量份、三聚磷酸钾10重量份、五水偏硅酸钠粉末17.38重 量份(10重量份偏硅酸钠)混合均匀，然后加入392.62重量份，搅 拌溶解，得到20wt％含量的液体有机-无机复合解胶剂。然后取其一定比例，加入到一定量的含水陶瓷泥浆中，测定泥浆的初始粘度及其 流动性变化，成型后将泥浆在高温1200℃下烧结，观察制品的表面 状况，将结果列于表1中。
表1：各种解胶剂对陶瓷泥浆流动性和烧结试验测试结果
由流动性实验和烧结测试结果表1可见，本发明制备的有机-无 机复合陶瓷解胶剂，与空白无机解胶剂硅酸盐水玻璃和偏硅酸盐相比， 在低用量0.15wt％下对陶瓷泥浆就具有显著的解胶效果，陶瓷泥浆在 低含水率33wt％下就显示出突出的流动性，并且放置后流动性损失小， 触变小，易成型，并且高温烧制后的陶瓷制品表面平整且无裂纹等缺 陷；而空白无机解胶剂硅酸盐水玻璃和偏硅酸盐，在用量0.3wt％和 较高含水率37wt％时解胶效果仍不明显，此时成型烧制的陶瓷制品表 面出现不平整现象，增大解胶剂用量至0.75wt％时虽可解胶，但放置 后流动性损失大，触变大，并且高温烧出的制品表面出现裂纹等缺陷。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本 领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因 此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求 的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术 人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这 些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权 利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：原料包括以下成分：
上述成分(不含结晶水计)总重量为100wt％，其中M＝Na、K，3>n>1，m＝0，1，2，3，4，5，6，7，8，9或10；
所述的小分子含N甲叉膦酸盐为钠盐、钾盐中的至少一种，包括氨基三甲叉膦酸盐、乙二胺四甲叉膦酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、N-2羟乙基-N-二甲叉膦酸盐、乙氧乙基二胺四甲叉膦酸盐、1,3-二胺-2-丙醇四甲叉膦酸盐、(2-羟基)乙氧基乙基胺二甲叉膦酸盐、哌嗪二甲叉膦酸盐、胺乙基哌嗪三甲叉膦酸盐、甘氨酸二甲叉膦酸盐、羟甲基甘氨酸二甲叉膦酸盐、谷氨酸二甲叉膦酸盐、甲酰氨基一甲叉膦酸盐、乙酰氨基一甲叉膦酸盐或脲基四甲叉膦酸盐；
将原料制备成N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂。
2.根据权利要求1所述的一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：所述的聚丙烯酸盐为钠盐、钾盐，并且分子量在
之间。
3.根据权利要求1所述的一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：所述的聚磷酸盐为钠盐、钾盐，包括三聚磷酸盐、焦磷酸盐或多聚磷酸盐。
4.根据权利要求1所述的一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：所述的偏磷酸盐为钠盐、钾盐，包括三偏磷酸盐、六偏磷酸盐。
5.根据权利要求1所述的一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：所述的硅酸盐为水可溶性钠盐、钾盐，包括固体或液体钠水玻璃、钾水玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：所述的偏硅酸盐为钠盐、钾盐，包括五水偏硅酸盐、六水偏硅酸盐、九水偏硅酸盐。
7.根据权利要求1所述的一种N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂，其特征在于：将原料制备成N、P、Si化合物有机无机复合陶瓷解胶剂包括以下制备方法：
(1)将
小分子含N甲叉膦酸盐粉末、
聚丙烯酸盐粉末、
聚磷酸盐或/和偏磷酸盐粉末、
硅酸盐或/和偏硅酸盐粉末(不含结晶水计)混合均匀，达到100wt％的固体解胶剂；
或者，(2)在上述(1)中得到的100wt％固体解胶剂加入
倍重量的水溶解制备出液体水溶液型陶瓷解胶剂；
或者，(3)将成分的固体或水溶液按照
小分子含N甲叉膦酸盐粉末、
聚丙烯酸盐、
聚磷酸盐或/和偏磷酸盐、
硅酸盐或/和偏硅酸盐(不含结晶水计)及按照及总水量为有效成分总量
倍的水混合搅拌溶解制备出液体水溶液型陶瓷解胶剂。
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