正确选择使用陶瓷添加剂_索广宇

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正确选择使用陶瓷添加剂

(2013-03-29 17:14:31)

分类：陶瓷技术

正确选择使用陶瓷添加剂

在陶瓷工业生产中，陶瓷添加剂的正确选择和使用是提高陶瓷产品质量的关键之一。常用的陶瓷添加剂按添加剂的状态可分为固体粉状和液态2大类；按其使用领域可分为传统陶瓷用和新型陶瓷用2大类，而传统陶瓷领域中又可分为墙地砖生产用，卫生瓷生产用，日用瓷生产用等类；按其化学组成可分为无机和有机高分子2大类；按分散介质可分为水系和溶剂2大类；按其使用功能可分为分散剂、结合剂、表面活性剂等4大类。

1 分散剂

分散体系的类别

特征

适用例

影响要素

溶剂

代表的分散剂

水

系

统

无机酸、碱类：HCl、HNO3、NH4OH

无机盐类：硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠

低级有机物：硬脂酸钠、柠檬酸钠、 RSO3Na

水溶性聚合电解质：聚丙烯酸及其盐类（PAA盐、CMC盐）、链烯酸钠

非电解质聚合物：聚乙烯醇（PVA）

操作简单，不易用于多成分体系，离子强度敏感

可在中性PH值下分散，不适于非粘土系统

分散剂种类多，可根据不同的粒子表面特性进行选择

高的时效稳定性适合于多成分体系，可在中性PH值下分散，添加过量会有微弱絮凝

对I的变化强，不适于固相含量高的体系，会使分散性变差

Al2O3、ZrO2

传统陶瓷、卫生瓷、注浆料

Al2O3、ZrO2

Fe2O3、Al2O3、TiO2、BaTiO3

Al2O3、ZrO2

PH、I、 IEP

粘土的种类，离子交换容量 C、PH

PH、I、C、T、Γ/Γμm

PH、I、C、T、Γ/ Γlim、MW吸附状态

C、MW，吸附状态

有
机
溶
剂
系
统

无分散剂添加：只有溶剂

有机高分子：鱼油、脂肪酸

偶联剂：硅烷、有机钛

用于分析等特殊场合，不适于高固相体积含量的场合，适用范围窄难以强絮凝，流动特性好

不会脱吸附，可操作性高，具有高分散性，还可再分散

Si3N4、SiC

薄片成形，射出成形， BaTiO3、Fe2O3、Al2O3、Si3N4

Si3N4、Al2O3、ZrO2

粒子表面状态纯度

添加剂类型 T、C吸附状态，

CFT

C、CFT

注：R—烷基 I—离子键强度 IEP—等电点 C—分散剂浓度（%） Γ/Γlim—表观覆盖率（吸附量/饱和吸附量%） T—温度 MW—分子量 Φ—固体成分体积百分率% ε—介电常数 vdw—范德瓦引力 CFT—临界絮凝温度

    1.1 常用的料浆解凝剂
    （1）解凝剂的添加程序、使用方法和料浆（包括坯用料浆和釉用料浆）的制备工艺有密切关系。
    就坯料料浆而言，国内、外的制备工艺差别较大，国外多采用瘠性料单独球磨，软质粘土单独化浆，再容积配料、湿法搅拌混合，或混合球磨的工艺；而国内多采用，硬质、软质原料配料后同时入磨，湿法球磨的工艺，该工艺虽然操作简单，但很不利于细磨后颗粒的合理级配，且球磨时间较长。就解凝剂添加程序而言，（用于国内上述工艺流程）若在刚球磨时加入解凝剂，会产生一些副作用影响料浆的稀释，特别是使用新型解凝剂和复合解凝剂时影响比较明显。这是因为前者多属于有机高分子聚合电解质，它们具有高分子链状结构，球磨时间一长，就会破坏链状结构、降低聚合度、影响性能，正确的使用方法是在出球磨前2h左右加入稀释剂，尽管这样作会给操作带来一些麻烦，但却是必须坚持的。另外，添加剂加入量必须作为外加剂计，以干基计算。为使添加剂均匀分散于料浆中，要先将稀释剂配制成溶液后加入，切忌以干粉形式直接入球磨。
     （2）常用的无机解凝剂，其加入量不宜超过0.8%；新型解凝剂和无机一有机复合解凝剂的加入量通常不超过0.5%。
    以上的加入量只是个大致范围，因料浆类型、解凝剂类型、生产厂家等因素不同而异，没有一个确定的加入量，而只有一个加入范围。
    具体的加入量各厂必须通过对浆料加入解凝剂前后的流动性、触变性进行测定后才能确定，而且在使用过程中，还要根据进厂原料和工艺条件的波动进行当调整。特别应注意所用粘土原料的组成（矿物组成和颗粒组成）

1.2 常用的坯浆解凝剂

名称	化学式	化学式量	密度（g/cm3）	水中溶解度（g/100ml）		备注
名称	化学式	化学式量	密度（g/cm3）	0℃	100℃	备注
氢氧化钠	NaOH	40.01	2.1	42	347
硅酸钠（不玻璃）	Na2O·(1.6～4)SiO2	158.09～302.23	—	156～43	156～43	广泛使用，最好组成Na2O·(3.0～3.3)SiO2
碳酸钠	Na2CO3	106.00	2．5	7.1	45.5	常与硅酸钠混用，要防潮
苏打灰	Na2CO3·10H2O	286.17	1．4	215.2	421.0
焦磷酸钠	Na4P2O7·10H2O	446.07	2．5	3.16	40.26
四磷酸钠	Na6P4O13	469.90
六偏磷酸钠	(NaPO3)6					又称卡甘，实际分子结合数＞6
腐殖酸钠	R—COONa					一般用量＜0.25%
铝酸钠	Na2O·Al2O3	163.64		易溶解		较水玻璃和碳酸钠好
草酸钠	Na2C2O 4	134.01	2．34	3.7(20℃)	6.33	效果与草酸铵相同
没食子酸钠
单宁酸钠
草酸铵	(NH4)C2O4·H2O	142.12	1．5	2.54	11.8(50℃)	可溶性钙沉淀剂，与其他解凝剂并用
碳酸锂	Li2 CO3	73.89	2．1	1.54	0.72
氢氧化锂	LiOH	23.95	1．4	12.7	14.9
铝酸锂	LiAlO2	65.91
柠檬酸锂	Li3C6H5O7·4 H2O	281.99		74.5(25℃)	66.7
鞣型减水剂
亚硫酸纸浆废液						也称AST，与碳酸钠和硅酸钠并用为好

表3 常用的有机解凝剂

名称	名称
二正丙胺单戊胺单乙胺单异丁胺单正丁胺单正丙胺单仲丁胺	二乙胺三乙胺吡啶呱啶乙胺氢氧化四甲胺聚乙烯胺

表4 常用国外引进的新型解凝剂

名称	化学成分	应用范围	特点
DOLAFLUX B DOLAFLUX F DOLAFLUX SP NEU DOLAPLX PC 67 DOLAPLX PCN GIESSFIX 162 GIESSFIX ZS	腐殖酸盐－硅酸盐腐殖酸盐－硅酸盐腐殖酸盐－硅酸盐合成聚合物合成聚合物硅酸盐硅酸盐	注浆成形	解凝范围宽，减水性强，流动性好，腐蚀性小，有些具有助磨作用。
DOLAFLUX KW DOLAFLUX SP NEU GIESSFLX C30 GIESSFLX C91	腐殖酸盐－硅酸盐腐殖酸盐－硅酸盐磷酸盐－硅酸盐磷酸盐－硅酸盐	喷雾干燥	解凝范围宽，减水性强，流动性好，腐蚀性小，有些具有助磨作用。

表5 不同坯及原料用解凝剂的用量范围

坯（原）料名称	解凝剂	加入量（质量%）
墙地砖坯料	硅酸钠+碳酸钠	0.4～0.5
（喷雾干燥泥浆）	国外新型解凝剂	0.1～0.5
卫生瓷坯料（泥浆）	硅酸钠+碳酸钠	0.5～0.7
	聚丙烯酸钠	0.1～0.3
	聚丙烯酸铵	0.2～0.4
普通日用陶瓷坯料	硅酸钠+碳酸钠	0.3～0.5
（注浆成形）	聚丙烯酸钠	0.1～0.25
	聚丙烯酸铵	0.3～0.4
骨灰瓷坯料（注浆）	硅酸钠	0.4～0.6
	单宁酸钠	0.1～0.4
钛酸铝陶瓷坯料（注浆）	硅酸钠	0.03～0.08
	腐殖酸钠	0.03～0.05
氧化铝（90瓷）泥浆	硅酸钠	0.2～0.8
	焦磷酸钠	0.2～0.8
高岭土	焦磷酸钠	0.5～0.8
滑石	焦磷酸钠	0.3～0.6
粘土熟料	焦磷酸钠	0.3～0.5
石墨	脂肪酸钠	0.4～0.6

1.3 常用的釉浆解凝剂
表6常用的釉用解

传统釉用解凝剂	新型釉用解凝剂
偏硅酸钠（水玻璃）碳酸钠（苏打）焦磷酸钠六偏磷酸钠树皮斛三聚磷酸钠柠檬酸钠腐殖酸钠	聚丙烯酸钠聚丙烯酸乙酯磷酸盐聚合物 DOLAPIX G 6( 进口 ) DOLAPIX PC 67（合成聚合物、进口） DOLAPIX PC 66（合成聚合物、进口） GIESSFLX GI （进口） GIESSFLX G3 （进口）丙烯酸钠复合解凝剂（两种以上传统解弹簧剂并用或有机盐与无机盐复合)

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