所用的陶瓷添加剂按添加剂的状态可分为固体粉末和液体两大类;按其应用领域可分为传统陶瓷和新型陶瓷两大类,而传统陶瓷又可分为墙地砖、卫生陶瓷和日用陶瓷。根据其化学组成,可分为无机和有机聚合物。按分散介质可分为水体系和溶剂两大类。按其作用可分为分散剂、粘结剂、表面活性剂四大类。
1分散剂
特性 | 适用示例 | 影响因素 | 溶剂代表性分散剂 | 水系列无机酸、碱:HCl、HNO3、NH4OH 无机盐: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 水溶性聚电解质:聚丙烯酸及其盐(PAA盐、CMC盐)、烯酸钠[/br] | 操作简单,在多组分体系中不易使用,对离子强度敏感 可在中性PH值下分散,不适用于非粘土体系 分散剂种类繁多,可根据不同的颗粒表面特性选择 老化稳定性高,适用于多组分体系,在中性PH值下即可分散,过量添加会导致絮凝作用减弱。 I的变化强烈,不适合。 | 氧化铝、氧化锆 传统陶瓷、卫生陶瓷、灌浆材料 氧化铝、氧化锆 氧化铁、氧化铝、二氧化钛、钛酸钡 氧化铝、氧化锆 | 具有PH、I、IEP 、离子交换容量C、PH PH、I、C、T和γ的粘土类型;/&γ;& mum PH、I、C、T、γ;/&γ;Lim,MW吸附状态 C,MW,吸附状态 | 有无分散剂:只有溶剂 有机聚合物:鱼油、脂肪酸 偶联剂:硅烷、有机钛。 | 用于分析等特殊场合,不适用于固体体积含量高、适用范围窄、不易发生强烈絮凝、流动特性好 、不脱附、可操作性强、分散性和再分散性高的场合。 | Si3N4,SiC 片状成形,注射成型,钛酸钡,Fe2O3,Al2O3,Si3N4 Si3N4,Al2O3,ZrO2 | 粒子状态纯度 添加剂类型T,C吸附状态, CFT C,CF |
注:R & mdashI-mdash;离子键强度IEP & mdash;等电点C & mdash分散剂浓度(%)γ;/&γ;lim & mdash表观覆盖率(吸附容量/饱和吸附容量%)t-mdash;温度& mdash分子量φ;& mdash组合物体积百分比% &ε;& mdash介电常数vdw & mdash范德引力CFT & mdash;临界絮凝温度
1.1常用浆液混凝剂
(1)悬浮剂的加入程序和使用方法与浆料(包括坯浆和釉浆)的制备工艺密切相关。
就空白浆料而言,国内外制备工艺差异较大。在国外,单独用贫料球磨,单独用软粘土制浆,然后用体积配比,湿法搅拌混合,或混合球磨。而在国内,软硬原料混合后同时放入磨机,普遍采用湿法球磨的工艺。这种工艺虽然操作简单,但不利于磨细颗粒的合理分级,球磨时间长。就添加反絮凝剂的程序而言,如果在球磨过程中添加反絮凝剂,一些副作用会影响浆料的稀释,特别是当使用新的反絮凝剂和复合反絮凝剂时。这是因为前者多为有机高分子聚电解质,具有高分子链结构。球磨时间长,会破坏链结构,降低聚合度,影响性能。正确的使用方法是球磨前2h左右加入稀释剂。虽然这样会给操作带来一些麻烦,但是一定要坚持。此外,添加剂的量必须算作添加剂,并按干基计算。为了使添加剂在浆料中均匀分散,稀释剂在加入前应配制成溶液,严禁以干粉形式直接进入球磨机。
(2)普通无机混凝剂的添加量不应超过0.8%;新型反絮凝剂和无机-有机复合反絮凝剂的加入量通常不超过0.5%。
以上添加量只是一个大致范围,随浆料类型、混凝剂类型、生产厂家等因素而变化。没有明确的添加量,只有一个添加范围。
浆料的具体添加量必须通过测量添加促凝剂前后浆料的流动性和触变性来确定,并在使用过程中根据进厂原料和工艺条件的波动进行调整。要特别注意所用粘土原料的成分(矿物成分和颗粒成分)。
1.2常用的泥浆反絮凝剂
化学式 | 化学式量 | 密度(克/立方厘米) | 在水中的溶解度(克/100毫升) | 评论 | 0℃100℃ | 氢氧化钠烧碱 | 40.01 | 2.1 | 四十二个 | 347 | 硅酸钠 | Na2O & middot(1.6~4)二氧化硅 | 158.09~302.23 | & mdash | 156~43 | 156~43 | 广泛使用,最好形成Na2O & middot(3.0~3.3)二氧化硅 | 苏打碳酸钠 | 106.00 | 2.5 | 7.1 | 45.5 | 掺了硅酸钠,要防潮。 | 碳酸钠Na2CO3 & middot10H2O | 286.17 | 1.4 | 215.2 | 421.0 | 焦磷酸钠 | na 4p 2 o 7 & middot;10H2O | 446.07 | 2.5 | 3.16 | 40.26 | 四磷酸钠 | Na6P4O13 | 469.90 | 六偏磷酸钠 | (亚硝酸钠)6 | 又名卡根,实际分子结合数> 6。 | 腐植酸钠R & mdash库纳 | 一般用量< 0.25% | 铝酸钠Na2O & middot氧化铝 | 163.64 | 易于溶解 | 优于硅酸钠和碳酸钠。 | 草酸钠四氧化二钠 | 134.01 | 2.34 | 3.7(20℃) | 6.33 | 效果和草酸铵一样。 | 没食子酸钠钽酸钠 | 草酸铵 | (NH4)c2o 4 & middot;H2O | 142.12 | 1.5 | 2.54 | 11.8(50℃) | 可溶性钙沉淀剂,与其他凝结剂结合 | 神经锂碳酸锂 | 73.89 | 2.1 | 1.54 | 0.72 | 氢氧化锂 | 氢氧化锂 | 23.95 | 1.4 | 12.7 | 14.9 | 铝酸锂 | LiAlO2 | 65.91 | 柠檬酸锂三盐基四水合物 | Li 3c 6 H5 o 7 & middot;4 H2O | 281.99 | 74.5(25℃) | 66.7 | 制革减水剂 | 亚硫酸纸浆废液 | 也叫AST,最好和碳酸钠、硅酸钠一起使用。 |
表3常用有机混凝剂
名字 | 二丙胺二乙胺 三乙胺 吡啶 胍 乙胺 氢氧化四甲基胺 聚乙烯胺 |
从国外引进的常用新型混凝剂。
化学成分 | 应用范围 | 特性 | dola flux B腐植酸盐-硅酸盐 腐植酸盐-硅酸盐 腐植酸盐-硅酸盐 合成聚合物 合成聚合物 硅酸盐 硅酸盐 | 灌浆成型 | 抗絮凝范围广,减水能力强,流动性好,腐蚀性低,部分可助磨。 | dola flux KW腐植酸盐硅酸盐 腐植酸盐硅酸盐 磷酸盐硅酸盐 磷酸盐硅酸盐 | 喷雾干燥 |
表5不同钢坯和原料的凝固剂用量范围
混凝剂 | 添加量(质量%) | 墙地砖毛坯硅酸钠+碳酸钠 | 0.4~0.5 | (喷雾干燥泥浆)新型国外混凝剂 | 0.1~0.5 | 卫生瓷坯(浆料)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 | 日用普通陶瓷坯体硅酸钠+碳酸钠 | 0.3~0.5 | (灌浆)聚丙烯酸钠 | 0.1~0.25 | 聚丙烯酸铵 | 0.3~0.4 | 瓷灰坯(灌浆)硅酸钠 | 0.4~0.6 | 钽酸钠 | 0.1~0.4 | 钛酸铝陶瓷坯体(灌浆)硅酸钠 | 0.03~0.08 | 腐植酸钠 | 0.03~0.05 | 氧化铝(90瓷)浆料硅酸钠 | 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 | 熟料焦磷酸钠 | 0.3~0.5 | 石墨脂肪酸钠 | 0.4~0.6 |
1.3常用的釉料凝固剂
表6釉料常用解聚剂
新型釉料悬浮剂 | 偏硅酸钠(水玻璃)聚丙烯酸钠 乙基聚丙烯酸盐 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 ( Essflxg3(进口) 丙烯酸钠 复合反絮凝剂(两种或两种以上传统反絮凝剂 一起使用或有机盐和无机盐复配) |
2抗絮凝剂稀释效果的评估
(1)对于高岭土泥浆,硅酸钠(Na2O & middotMSiO2)的稀释效果最好,不仅显著降低了泥浆的粘度,而且在较大范围内粘度最低。其次是碳酸钠,而氢氧化钠(NaOH)和草酸钠(Na2C2O4)稀释效果差,要么反絮凝范围太窄,要么几乎没有反絮凝效果。因此,Na2CO3的反絮凝范围不如偏硅酸钠宽,但其降粘作用很大。
(2)三聚磷酸钠和六偏磷酸钠对膨润土泥浆只有很小的稀释作用,加入到一定量后,粘度又上升。这是因为两种添加剂都能电解一定量的Na+和聚合阴离子。粘土表面的Na+和Ca+发生离子交换,由于氢氧化钠离子的介入,增加了扩散层的厚度和粘土颗粒的&xi。电位,此外,聚合阴离子可被带正电的粘土颗粒端面部分吸附,使端面电荷改性,粘土颗粒间的边缘断裂& mdash& mdash面条结合形成的卡结构,释放了一部分自由水,所以有一定的稀释作用。但它们无法将蒙脱石巨大表面吸收的大量水分脱水,因此稀释效果有限。反之,当加入量过大时,端面吸附达到饱和后,原本在扩散层的过量Na+会挤入吸附层,从而使粘土颗粒& Xi;当电位下降时,颗粒间的斥力减小,引起絮凝,粘度反而增加。
相反,聚电解质PC & mdash67对膨润土泥浆有较好的稀释作用(即NCMC,其化学成分为二甲基乙烯基丙基氯化铵和羟甲基纤维素的共聚物,为黄色液体,德国西玛化学公司生产)。当其用量为0.6%时,泥浆粘度从2722 MPa变为中等粘度;s(毫微微秒,即厘泊),加入1%时降至225 mPa & middots,随着添加量的增加,粘度仍在下降。YF & mdash;28、傅& mdash86它们的化学成分和PC & mdash67差不多,所以也有很好的稀释效果,但是不如PC & mdash67,其中YF & mdash;28略强于傅& mdash386(YF & mdash;98是黄色液体,广州产;傅& mdash86是黄色液体,广东佛山生产的都是进口产品)。
(3)用扭转粘度计测定了硅酸钠和碳酸钠对卫生瓷灌浆材料流动性和触变性的影响。浆料的流动性越好,相应的扭转角越大。流动性好的添加剂的添加量在一定范围内,超过这个限度,料浆的流动性就会降低。因为过量添加会导致一价阳离子压入吸附层,使粘土颗粒& Xi;当电位下降时,颗粒间的斥力减小,导致絮凝。
(4)有机& mdash& mdash在固含量为70%(即含水率为30%)的浆料中加入由聚丙烯酸钠和偏硅酸钠组成的复合添加剂,无机复合反絮凝剂对进入喷雾干燥塔的瓷砖浆料的稀释效果优于传统的由三聚磷酸钠和偏硅酸钠组成的复合添加剂。特别是对于固含量较高的浆液,如固含量为72%的浆液(对应含水量为28%),新型复合添加剂的优越性更加明显。
(5)对于骨灰瓷浆的稀释,稀释效果最好的是单宁酸钠,抗凝作用明显,范围广。模数为4.0的硅酸钠次之,模数为2.0的硅酸钠最差。钽酸钠是一种有机酸盐,能产生保护胶体。从钽酸钠中解离出来的Na+吸附在泥浆中的粘土颗粒上,进入扩散层,增加& Xi;电势可以稀释泥浆。此外,由于单宁酸的络合能力,可以降低泥浆中Ca+和Mg+离子的浓度,促进泥浆稀释。
(6)新型反絮凝剂PC66和PC67稀释长石釉浆,PC67的稀释效果优于PC66,因为加入等量的浆料固含量更高,即减水效果更强,都适合配制高固含量浆料。PC67和PC66化学组成相似,都是聚电解质,只是聚合度不同,前者略少。稀释时只需加入0.5%的膨润土颗粒,这样& Xi;随着电位的增加,粘土颗粒间的斥力明显增加,泥浆的流动性增加。
比较PC66和无机复合反絮凝剂(硅酸钠+碳酸钠)对长石釉浆的稀释效果,可以看出有机聚电解质的稀释效果要好得多,说明反絮凝作用明显,尤其是反絮凝范围更广。
从上面的分析可以看出,不同的反絮凝剂对每个具体系统的泥浆有不同的影响,总是可以找到最合适的反絮凝剂。要有明显的反絮凝作用,反絮凝的范围要尽可能宽,以利于使用。一般来说,有机高分子聚电解质的抗凝血效果明显好于无机电解质。复合混凝剂的抗凝效果优于单一混凝剂。通常将有机高分子聚电解质和廉价的无机电解质如偏硅酸钠结合使用,以达到良好的效果和经济性。
3条建议
(1)首先要对现有商业抗凝的种类、性质和使用方法有一个基本的了解。
(2)其次,要对稀浆体系有一个基本的了解(如化学成分、矿物成分、颗粒成分等。)
(3)应进行重复实验,测定稀释剂添加量与浆料粘度的关系曲线。应选择几种分散剂进行实验,以便于比较。尽量使用复合反絮凝剂,而不是单一的反絮凝剂,相互补充。
(4)既要考虑稀释效应,又要考虑经济性。比如使用普适性强、效果好、价格高的有机高分子聚电解质结合经济型无机电解质的方案,稀释效果很好。对于使用无机复合反絮凝剂能达到稀释效果的,尽量使用无机复合反絮凝剂。