不增加粘度的新型陶瓷增强剂.doc

不增加粘度的新型陶瓷增强剂.doc1 不增加粘度的新型陶瓷增强剂摘要: 本文采用我司研发的 P 系列中的一个型号、甲基, 以及佛山某中铝瓷坯体增强剂 EP(为 PVA 类型) 作对比, 简要介绍三类增强剂对浆料粘度及增强效果的影响, 在实际生产中应用时以作参考, 规避不良效果。关键字:陶瓷增强剂;坯体增强剂;机理;粘度 1 前言从 20 世纪 90 年代至今, 随着陶瓷行业的快速发展, 国内的优质陶瓷原料( 可塑性原料的粘土, 瘠性原料的石英及熔剂性原料的长石及各种石粉) 逐渐枯竭。尤其是粘土中的黑泥, 它由于较好的可塑性, 改善了陶瓷浆料及生坯的性能, 尤其在生坯强度方面的作用比较明显。陶瓷生产消耗大量原料, 对自然以及农业优质耕地造成破坏, 直接影响粮食安全, 因此国家从本世纪初开始, 逐步制定政策, 严禁开采黑泥及优质粘土。陶瓷生坯强度, 坯料的制备是一个重要的环节, 而坯体的干燥强度则是一个重要指标。优质粘土在陶瓷生产中应用逐渐降低甚至缺失, 导致生坯干燥强度不足, 尤其是大规格的砖坯, 因为强度不足, 导致坯裂缺陷及生坯破损率增加,直接影响陶瓷制品的产出率,降低了陶瓷企业的经济效益。自 2000 年开始,科研人员不断开发并应用各类型的增强剂。坯体增强剂是指用于增强、增塑陶瓷生坯的物料, 一般为高分子聚合物, 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。目前常见的坯体增强剂主要有甲基( 羧甲基纤维素钠, CMC )、变性淀粉, 聚乙烯醇( PVA ) 2 及丙烯酸聚合物、海藻酸钠、糊精,栲胶等。甲基是比较常用的增强剂,缺点是添加后浆料粘度的增加较明显,而在泥浆的制备中粘度过高会造成球磨效率降低、能耗增高, 以及喷雾干燥后粉料颗粒级配不合理,后期工艺的缺陷增加。淀粉和糊精稳定性较差, 容易发酵而腐败变质。聚乙烯醇分子量要合适, 否则影响浆料的粘度及增强效果。海藻酸钠和栲胶成本与增强效果性价比不高, 在陶瓷行业的应用较少。本文采用我司研发的 P 系列中的一个型号、甲基以及佛山某中铝瓷坯体增强剂 EP(为 PVA 类型) 作对比, 简要介绍三类增强剂对浆料粘度及增强效果的影响,在实际生产应用时以作参考,规避不良效果。 2 增强剂作用机理增强剂增强机理概括为有机高分子链增强、氢键增强、粘合增强、静电力增强和纤维素增韧。 有机高分子链增强在没有增强剂时, 陶瓷坯体颗粒之间的结合是依靠范德华力, 在添加了增强剂之后,陶瓷坯体颗粒之间的结合机制则取决于增强剂的分子结构。对于有机高分子类型的增强剂, 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, 施加在坯体上的部分载荷由增强剂分子链承担, 且由于分子链中有许多可以内旋转的单键, 这种内旋转的单键使得高分子具有较强的柔韧性和弹性, 因而能增加坯体的强度。 3 氢键增强坯体成型后, 陶瓷颗粒之间还存在少量水份, 故颗粒之间具有毛细管力。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。成型压力越大, 颗粒之间的距离越近, 毛细管力越大, 颗粒结合力越强, 坯体强度越大。当有增强剂存在时, 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,