陶瓷坯体增强剂的增强机理与发展趋势.doc

中国化学会第八届全国应用化学年会 西安 2003 9 B一79
陶瓷坯体增强剂的增强机理与发展趋势涂键萍+ 欧阳萍+ 卢维奇(佛山大学化学系材料与精细化工研究所,广东52sooo)
1前言
在目前的陶瓷生产中,因为生坯强度不足造成缺边掉角的现象较为严重,降低了成品率。坯料的制备是一个非常重要的环节【1J,它直接影响到后续的成形、修坯、施釉、运输及烧成等工序,而坯体的干燥强度则是一个重要指标,它对产品的成品率及质量有重要的影响。受当地原料的限制,我国很多工厂特别是南方的墙地砖生产工厂的坯料中粘土的可塑性较差,同时由于受工艺限制,坯体干燥强度较差, 即使增加成型压力也很难达到要求。在生产中加入坯体增强剂是解决上述问题的有效途径,尤其是国外先进的陶瓷生产厂家,生产过程中普遍使用坯体增强剂。近年来,国内外一些化学品公司研制了一些坯体增强剂4‘8】,并逐步形成了生产规模。本文对陶瓷坯体增强剂的增强机理、研究和应用状况及发展趋势进行归纳总结。
2坯体增强剂及其增强机理
2 1坯体增强剂及其分类坯体增强剂是指用于增强、增塑陶瓷坯体的物料。增强剂一般为有机高分子聚合物,加入后对陶瓷
生产工艺各环节无不良影响,并具有良好的烧成特征。常见的坯体增强剂有变性淀粉、甲基纤维素、聚乙烯醇及丙烯酸聚合物、海藻酸钠、糊精、栲胶等【9‘”J。市面上商品坯体增强剂有粉体和液体两种,前者易于包装运输但易吸潮结团,后者则易于在陶瓷浆料中分散,使用更为方便,并能对浆料起到悬浮稳定作用,即使加入量高达5%也不会使料浆稠化,而且不影响浆料的流动性。
2 2坯体增强剂的增强机理””1 坯体增强剂的增强机理大致可概括为有机高分子链增强、氢键增强、粘合增强、静电力增强和纤维
增韧。
,陶瓷坯体颗粒之间的结合是依靠范德华力,在加入了坯体增强剂之后,陶瓷坯体
颗粒之间的结合机制则取决于增强剂分子的结构。对于有机高分子类的增强剂,具有足够链长的高分子
聚合物可以在陶瓷颗粒之间架桥,产生交联作用而形成不规则网状结构,并形成凝聚,将陶瓷颗粒紧紧包裹,如图1所示。坯体断裂前,施加于坯体上的一部分载荷由增强剂分子长链承担,而且由于其分子链中具有许多可以内旋转的单键驯,这种内旋转的单键使得高分子链具有较强的柔性和弹性,因而能增
加坯体强度。
,陶瓷颗粒之间还存在少量水分,故颗粒之间还有毛细管力。毛细管力的存在使得颗粒
扩散层产生张紧力,从而将颗粒拉近。当成形压力越大,颗粒之间的距离越近,毛细管力越大,则颗粒结合力越强,坯体强度越大。增强剂存在时,除了上述的范德华力和毛细管力作用之外由于颗粒表面被
‘涂键萍,欧阳萍:现在分别在南昌大学附属中学和佛山市顺德区城区中学任教
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B一80 应用化学新进展——新材料制备与开发高分子材料包裹,还会使颗粒之间借助于高分子而产生氢键作用,因而大大增加了坯体强度,如图2所
示。氢键作用强弱取决于增强剂的分子链表面电荷密度,电荷密度越大,作用力越强。
A未加增强剂的情况 B加增强剂后的情况
图1 陶瓷坯体加增强剂前后结构示意图
图2加增强剂前后颗粒的受力示意图
,使包裹在一个