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    特种陶瓷配方里的那些“调味剂”
    2020年01月09日 发布 分类:粉体入门 点击量:1135
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    众所周知,中国的美食文化历史悠久、丰富多彩 。其中,拥有历史传承的八大菜系各具特色,鲁菜的咸鲜、川菜的麻辣、粤菜的鲜香、苏菜的清淡……,每个菜系都竭尽全力 地展示着自己的别有风味 。独特的风味源自于独特的配方,其实,配方中对口味影响最大的往往不是食材本身,而是调味剂 。

    相对于食材,调味剂在菜品中的占比非常小,但其对口味的影响效果十分显著,甚至促成了八大菜系的历史演变 。在特种陶瓷行业里,也有这样一些“调味剂”,虽然在陶瓷配方里的添加量非常小,但在改善特种陶瓷的加工性能和提高特种陶瓷制品的性能方面具有十分重要的作用 。在特种陶瓷领域,“调味剂”的种类日益增多,在提高陶瓷生产的精细化、功能化方面起着不可替代的作用 。这些陶瓷行业里的“调味剂”,被称作陶瓷添加剂 。

    特种陶瓷配方中“调味剂”的种类

    陶瓷配方中,常用的“调味剂”包括分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂等,具体用途和种类如下表所示 。

    添加剂

    用途

    种类及举

    分散剂

    防止粉体团聚,使各组分在介质中均匀分散

    无机分散剂:如硅酸钠、六偏磷酸钠等;

    有机分散剂:如硬脂酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚等;

    高分子分散剂:如聚丙烯胺、聚乙烯醇等 。

    黏合剂

    将粉体黏合在一起,形成具备可粘接性、可加工性的生坯

    高分子粘结剂:烧结时分解逸出(排胶),如淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素等 。

    增塑剂

    通过降低分子间力 或润滑的方式提高生坯可塑性

    有机增塑剂:如邻苯二甲酸二丁酯、甘油等;

    高分子增塑剂:聚乙烯基长链烷基醚、有机硅高分子等 。

    絮凝剂

    促进浆料系统的脱稳和聚集

    无机絮凝剂:硫酸铝、三氯化铁等;

    高分子絮凝剂:聚丙烯酸铵、聚氧化乙烯等 。

    矿化剂

    降低陶瓷烧结温度、改善陶瓷性能

    助熔矿化剂:氧化钙、氧化镁、氧化钇等;

    增韧矿化剂:氧化锆等;

    着色矿化剂:氧化铈、氧化铷等 。

    消泡剂

    用于陶瓷浆料的消泡

    二甲基硅油、三羟基聚醚等 。

    润滑剂

    润湿粉体颗粒表面,降低颗粒之间以及颗粒与模具内壁间的摩擦

    硬脂酸钙、硬脂酸聚乙二醇酯、聚己内酰胺等 。

     

    几种典型“调味剂”介绍

    分散剂

    在陶瓷浆料体系中,粉体颗粒悬浮于溶剂介质中,具有团聚、沉淀的倾向 。而分散剂的作用就是阻碍这种聚沉现象,使颗粒能够均匀分散、稳定悬浮 。其分散机理主要是“静电斥力 ”和“空间位阻”效应 。

     

    静电斥力 与空间位阻示意图

    硅酸钠俗称“水玻璃”,其液体形式为半透明或微透明粘稠状,能溶于水;遇酸则析出胶质沉淀 。硅酸钠是一种PH调节剂和粒子悬浮剂,可以保持分散液的适度PH值,能使粒子有效悬浮 。

    脂肪醇聚氧乙烯醚是非离子型分散剂的代表产品,产量大、品种多,应用面广 。采用不同规格的脂肪醇,加成不同量的环氧乙烷可以得到不同性能的制品 。一般而言,随着疏水链的增加,制品的分散性提高 。其中,以C12C16烷链配合6~9mol环氧乙烷的制品分散效果最好 。

    黏合剂

    黏合剂是通过分子间作用力 将粉体黏合在一起的 。

    聚乙烯醇(PVA)外观呈白色或微黄色,无毒;熔点228℃,相对密度1.31~1.34;一般情况下,其黏度指标与聚合度成正比关系,具有较佳的粘结性、柔韧性和耐磨性 。

    羧甲基纤维素(CMC)应用较为广泛,常用的是中低聚合度产品,溶解性强、黏度低,一般用于釉浆的制备 。

    增塑剂

    增塑剂主要是通过润滑或降低分子间作用力 的方式起增塑作用的 。

    邻苯二甲酸酯类是最广泛应用的增塑剂,一般作为主增塑剂使用,有通用增塑剂之称 。其中,邻苯二甲酸二己酯是此类增塑剂中产量最大、综合性能最优的品种,它体现了成本、实用性和加工性能最理想的结合,被当做通用增塑剂的标准 。

    絮凝剂

    絮凝剂主要作用是中和胶体粒子的表面电荷,降低胶体粒子的Zeta电位,如果Zeta电位趋于或等于零,凝聚效果最好 。

    硫酸铝一般为18结晶水化合物,形状为无色或白色的块、粒、片状结晶体,水溶液呈酸性 。铝离子可以与带负电的胶粒吸引、中和,消除胶粒间的静电斥力 ,从而造成颗粒絮凝、沉淀 。硫酸铝加和便宜、使用方便、凝聚力 较高 。但其PH适用范围较窄,在5.7~7.8之间 。

    硫酸铝

    注:上述资料主要来源于《陶瓷添加剂》,沈一丁,化学工业出版社 。

     粉体圈 作者:王京


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