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杨建红
摘 要:自制的低分子量聚丙烯酸钠减水剂的减水效果明显优于工业中常用的无机三聚磷酸钠,分析了聚丙烯酸钠的减水机理;把有机聚丙烯酸钠与无机三聚磷酸钠复合使用,能达到更好的减水效果,而且也解决了单纯使用有机减水剂成本比较高的难题。
关键词:聚丙烯酸钠;三聚磷酸钠;减水剂
1 前 言
国内墙地砖的生产多为半干压成形。在泥料的前期处理中,球磨是一道关键的工序。球磨时水、料、球的比例至关重要,工厂中球磨机装料吨位基本是固定的,料球的比例一般也是固定的,因此加水量的多少是值得探讨的问题,加水量多会导致干燥时能耗上升,也会影响喷雾干燥后粒料的颗粒级配,加水量少则会影响泥浆的流动性和助磨效果。目前,我国陶瓷行业普遍使用水玻璃、碳酸钠、三聚磷酸钠等无机盐类为减水剂,其减水效果不够理想,少数陶瓷厂家使用了有机高分子减水剂,但多数高分子减水受到价格的限制,因而难于推广,高分子减水剂与无机减水剂复合使用的厂家就更少。本文研究了有机减水剂聚丙烯酸钠的减水效果,并将有机聚丙烯酸钠减水剂与工业中普遍使用的无机三聚磷酸钠减水剂复合使用于陶瓷墙地砖。
2 实验过程
2.1 实验方法
实验所用的泥料是佛山某陶瓷公司所提供的喷雾干燥料,控制泥浆的含水量恒定,加入不同量的减水剂,充分搅拌10min后,用图- 4杯测量泥浆流动时间。
2.2 实验仪器及药品
药品：陶瓷粉料(佛山某陶瓷公司提供),三聚磷酸钠(AR,广东佛山),自制聚丙烯酸钠(分子量为2200), J-8001无机减水剂,市售无机复合减水剂。仪器：图- 4杯(江阴化工机械有限公司),电动搅拌器(杭州仪表电机厂)
3 实验结果及讨论
3.1 无机减水剂减水性能的比较
把几种无机类的减水剂的减水效果作一个比较,控制泥浆的含水量为33%, 结果见图1。
由图1可知,市售无机复合类的减水************,其次是三聚磷酸钠,最差的就是无机J-8001。
从图1还可以看出,这些无机类的减水剂在加入量为0.5%时,能达到******的减水效果。正由于复合减水剂的效果明显优于单一成分的无机减水剂,所以现在很多厂家也越来越重视复合减水剂的使用。
3.2 聚丙烯酸钠的减水效果
控制泥浆的含水量在32%, 改变聚丙烯酸钠的加入量, 所得的解凝曲线见图2。
由图2可以看出, 在泥浆的含水量为32%时, 聚丙烯酸钠可以把泥浆的流动性降低到29.55s,而且其解凝范围比较宽,在加入量为0.6%~0.8%时都具有明显的解凝效果。另外, 比较图1和图2, 可知在含水量为32%时聚丙烯酸钠的减水效果优于含水量在33%时的三聚磷酸钠的减水效果, 低分子量聚丙烯酸钠之所以有较好的减水效果,是因为:
(1)聚丙烯酸钠属于静电位阻稳定机制, 泥浆中的固体颗粒表面吸附了一层带电的聚合物分子,带电的聚合物分子层通过本身所带的电荷排斥周围粒子。
(2)其电离出来的Na离子吸附在粘土胶粒上, 和无机电解质一样也起到增厚扩散层,能置换Ca2+、Mg2+离子, 加大ξ电位, 使胶团斥力增加, 等静电稳定作用。
(3)高分子本身的骨架结构阻碍相邻粒子通过布朗运动靠近,减弱粒子间的吸引,从而达到分散和提高泥浆流动性、稳定性的作用。
3.3 聚丙烯酸钠与三聚磷酸钠复合减水剂
把聚丙烯酸钠与三聚磷酸钠复合配制, 总加入量保持0.5%,以不同的比例配成减水剂,在泥浆含水量不同时测定泥浆的流动时间,其结果见表1。
从表1可以看出,有机和无机减水剂复合时可以达到好的减水效果,当聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠的比例为1∶3时, 效果******。由于一般的陶瓷原料本身由两部分组成, 一部分是粘土原料, 粘土矿物颗粒(质点)属于胶粒范畴, 具有胶体的一般特性。另一部分是瘠性原料及辅助原料, 不属于胶粒范畴。外加无机电解质对非胶体并无影响, 只对胶体(粘土)质点发生作用, 而有机减水剂对非胶体(瘠性料)和胶体(粘土)颗粒均能发生吸附, 从而可以解放出更多的疏松结合水。理论上来说,有机减水剂与无机减水剂的复合配比和陶瓷原料的塑性、瘠性物料的比例一致, 不同的陶瓷原料其塑性与瘠性物料的比例是不同的, 所以对不同的陶瓷原料,其所用的复合减水剂的配比一定要通过实验来确定。另外, 由于有机减水剂的价格比较高, 很多厂家考虑到成本问题而不会使用有机减水剂, 而有机和无机减水剂复合使用, 因为有机成本所占比例较小, 这样既大大提高了减水效果又降低了使用成本,很有推广价值。
4 结论
4.1 无机复合减水剂的效果优于单一无机成分的减水剂。
4.2 聚丙烯酸钠的减水效果明显优于目前工业上最常见的三聚磷酸钠减水剂。
4.3 聚丙烯酸钠与三聚磷酸钠复合使用时可以达到较好的减水效果,又可以降低使用成本,其******使用比例可根据陶瓷原料中塑性料与瘠性料的比例而定。
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