陶瓷减水剂_助磨剂_增强剂的发展现状_趋势及展望

陶瓷减水剂、助磨剂、增强剂的发展现状、趋势及展望杨建红(江西理工大学材料与化学工程学院　赣州　341000)摘　要　阐述了陶瓷行业所用添加剂的分类,以及目前国际上主要生产陶瓷添加剂的厂家及主要产品,详细介绍了陶瓷坯体减水剂、助磨剂、增强剂的种类、应用、性能特点和它们与陶瓷材料的作用机理,并对陶瓷添加剂的发展前景进行了展望。

关键词　陶瓷　添加剂　减水剂　助磨剂　增强剂The Development Status,T rend and Expectation of Ceramics Defloculant,G rinding Aid and Strength AgentY ang Jianhong(Faculty of Material and Chemical Engineering,Jiangxi University of Science and T echnology,G anzhou,341000) Abstract:The classification of additive in the production of ceramics was synthetically expatiated and the main manu facturing plants of ce2 ramics additives were introduced.We als o introduced the classification,the application,the character and the mechanism of action with ce2 ramic materials of defloculant,grinding aid and strength agent.The development prospect of ceramic additive was viewed in the end.K ey w ords:Ceramics;Additive;Defloculant;G rinding aid;S trength agent 陶瓷添加剂是陶瓷工业生产中为满足工艺要求和性能需要所添加的化学添加剂的通称,其作用主要体现在两个方面:一是作为过程性添加剂,如改善加工条件,加快设备运行速率,简化工艺等;二是作为功能性添加剂,如加入后使产品具有一些特定的功能。

在陶瓷工业生产中,正确选择和使用添加剂,已经成为提高陶瓷产品质量的关键因素之一,因此,了解添加剂的性能特点和它们与陶瓷材料的作用机理,对于提高陶瓷加工水平和质量具有十分重要的意义[1～3]。

陶瓷添加剂是无机物质或有机物质及二者的复合物、衍生物,其中各种新型陶瓷添加剂是现代化学工业中高新技术的产物,其优异的使用性能有力地促进了陶瓷工业生产向高质量、高效率的方向发展。

目前添加剂在陶瓷生产中用量不大(通常在0.1%～1.0%),但却起到不可缺少的重要作用。

陶瓷添加剂的应用和对各种新型添加剂的开发已成为陶瓷工业发展的一个重要部分[4]。

20世纪80年代以来,陶瓷添加剂的研究和开发速度加快,其应用范围越来越广,遍及传统陶瓷产业和新型陶瓷产业的各个领域。

不同陶瓷添加剂有不同的作用,包括解凝、缓凝、促凝、增强、增塑、塑化、粘合、悬浮、除泡、平整、防腐、润湿、粉体表面改性、助磨及促进干燥、烧结等多种作用,在陶瓷生产各个工序中起到了提高产品质量、降低能耗等重要作用,因而备受重视。

1993年以后我国添加剂飞速发展。

之前我国常用的陶瓷添加剂为传统添加剂,例如水玻璃、碳酸钠和腐殖酸钠。

添加剂的种类较少,质量也较低,使用条件比较苛刻。

近年来代之而兴起的“有机合成聚合电解质”、“硅酸盐”、“腐殖酸钠—磷酸盐合成物”等有机化合物或无机化合物以及它们的混合物。

新型添加剂是化工行业中高新技术的产物,其优异的使用性能有力地促进了陶瓷生产向高效、高质量方向发展[5～6]。

1　陶瓷添加剂的分类常用的陶瓷添加剂按其状态可分为固体颗粒和液态流体两大类;按其使用领域分为传统陶瓷工业用和新型陶瓷工业用;其中传统陶瓷工业包括日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、电瓷、化工陶瓷、耐火材料、磨料等多个行业;新型陶瓷工业包括电子陶瓷、陶瓷基片、工程陶瓷、生物陶瓷、特种耐火材料、超高温涂料等。

此外,陶瓷添加剂还可按其化学组成分为无机添加剂和有机高分子添加剂二大类;按其使用功能,可作为分散剂(减水剂、稀释剂、解凝剂等)、助磨剂、增强剂(黏合剂)、结合・32・2005.No.11 陶瓷 剂、润湿剂、除泡剂、防腐剂、干燥剂和烧结助剂等。

本文主要介绍减水剂、助磨剂、增强剂这三种主要的陶瓷坯体添加剂的种类、性能特点及其作用机理[4]。

2　陶瓷添加剂主要生产厂家及产品目前国际上主要生产陶瓷添加剂的厂家有德国的司马化工,这是一家生产各类化工产品的国际著名公司。

属下设有陶瓷部,专门生产各类陶瓷生产用化工助剂,该公司生产的陶瓷添加剂品种齐全、质量优良。

该公司生产的解凝剂见表1。

表1　德国司马化工的解凝剂产品产品化学成分外观适　用DO LAF LUX B 硅镁化合物灰色粉末硅酸盐陶瓷坯体,尤其是炻器DO LAF LUX F 硅镁化合物灰色粉末硅酸盐陶瓷坯体,尤其是陶器DO LAF LUX SP NE U 硅镁化合物灰色粉末硅酸盐陶瓷坯体,尤其是瓷器DO LAPIX PC 67电解质合成物黄色液体硅酸盐陶瓷坯体,尤其是卫生陶瓷DO LAPIX PC N 电解质合成物淡黄色液体硅酸盐陶瓷坯体GISSFIX 162硅酸盐白色粉末硅酸盐陶瓷坯体、炻器,尤其是瓷器DO LAF LUX SP NE U 硅镁化合物灰色粉末硅酸盐陶瓷坯体,尤其是炻器DO LAF LUX K W 磷酸化合物灰色粉末硅酸盐陶瓷坯体,尤其是砖坯体GISSFIX C30硅磷酸化合物白色液体硅酸盐陶瓷坯体,尤其是砖坯体GISSFIX C60硅磷酸合成物白色粉末硅酸盐陶瓷坯体,尤其是砖坯体DO LAPIX C A 聚电解质淡黄色液体块滑石,蓝青石,氧化物陶瓷DO LAPIX CE64含有羧基的聚电解质淡黄色液体氧化物陶瓷,尤其是Al 2O 3DO LAPIX ET 85有机电解质淡黄色液体氧化物陶瓷,尤其是Z rO 2DO LAPIX PC21有机电解质淡黄色液体氧化物陶瓷DO LAPIX PC67聚电解质黄色黏液块滑石,蓝青石,电瓷DO LAPIX PC N聚电解质淡黄色液体块滑石,蓝青石,电瓷 另一家是美国的罗门哈斯公司,该公司生产的特种陶瓷用化学添加剂在国际上享有盛誉,如该公司生产的Duramax D 系列分散剂,可用在诸如高铝瓷、电子陶瓷(如钛酸钡基)的浆料分散上;该公司生产的Dura 2max D 系列粘合剂适用于各种不同的成形方法。

意大利的岱德罗斯公司(DAE DA LUS )也是一家国际著名的生产陶瓷添加剂的公司,其添加剂偏重于建筑卫生陶瓷和其他工业陶瓷。

与上述这些公司相比,国内专门从事陶瓷添加剂的公司无论在品种上还是质量上尚存在一定的差距,但近年来发展较快,规模也在不断壮大,以佛山地区的欧陶企业为例,这是一家主要从事陶瓷添加剂生产的公司,现已颇具规模。

其主要产品有陶瓷稀释剂系列、陶瓷增强剂系列和水煤浆复合添加剂3大类。

“欧陶”牌陶瓷专用稀释剂系列产品是欧陶公司与青岛化工学院联合开发的,由表面活性剂、络合剂、悬浮剂、分散剂等多种原料制成,具有性能稳定、节能增效、使用方便、价格便宜等优点,是理想、高效的陶瓷添加剂。

“欧陶”牌坯体增强剂是欧陶公司与科研机构合作共同研制开发的新一代高效坯体增强剂,该增强剂具有广泛的适用性,可用于陶瓷墙地砖、卫生洁具、日用陶瓷、美术陶瓷、特种陶瓷和耐火材料等。

当加入量为0.05%～0.25%时,可使坯体强度提高15%～50%,有效地减少了坯体的破损率,提高了产品质量。

增强剂加入后对浆料性能一般没有不良影响,并可提高坯体可塑性以及浆料的悬浮稳定性。

由于良好的烧失特性,特别适用于快速烧成的陶瓷墙地砖。

广东佛山地区的陶瓷化工公司生产的常用陶瓷添加剂产品见表2。

・42・ 陶瓷 2005.No.11 表2　广东佛山地区陶瓷化工公司陶瓷添加剂产品公司编号产品性能远大釉料J-8008稀释剂坯体中用,稀释泥浆,增加流动性,减少球磨时间加入量0.2%～0.4%远大釉料T-100坯体增强剂外观棕褐色,加入坯体可增加生坯强度10%～30%加入量0.1%～0.3%远大釉料T-1000坯体增强剂外观为白色粉末,为高分子化合物,加入坯体可增加生坯强度10%～40%加入量0.05%～0.2%中冠企业AS-001坯体增强剂外观为黄色粉末,能增加坯体强度15%～40%加入量0.1%～0.4%中冠企业AS-002坯体增强剂外观为白色粉末,能增加坯体强度30%～50%加入量0.04～0.08%中冠企业AR-004减水剂白色颗粒,可显著增加料浆流动性能,提高球磨效率加入量0.2%～0.4%凯美特化工C M-109　C M-112解凝剂含金属离子有机复合聚合物,淡黄色液体加入量0.1%～0.3%凯美特化工C M-113解凝剂不含金属离子有机复合聚合物,淡黄色液体加入量0.5%～0.8%凯美特化工增强剂1#增强剂白色粉末,有机高分子聚合物,降低生坯破损达50%加入量0.07%凯美特化工增强剂5#增强剂褐色粉末,苯基丙烷衍生物,降低生坯破损达50%以上加入量0.1～0.3%3　减水剂减水剂的主要功能是使浆料粒子分散更加均匀,改善坯、釉浆的流动性,使料浆在低水分含量的情况下,具有适当的粘度、良好的流动性,便于操作,能达到节能降耗之目的。

表3　陶瓷厂常用的传统减水剂类别名称主要性状使用特点(如加入量)无机电解质水玻璃浅黄粘稠液0.1%～0.5%碳酸钠白色吸水性粉末或颗粒0.1%～0.3%可与水玻璃合用磷酸钠白色粉末0.05%～0.2%焦磷酸钠白色粉末0.05%～0.2%六偏磷酸钠白色粉末0.05%～0.2%三聚磷酸钠白色粉末0.05%～0.1%氢氧化钠白色片状或粉末易潮解0.05%～0.1%与其他减水剂合用有机电解质草酸钠白色粉末草酸铵白色颗粒或片状腐殖酸钠黑色颗粒或粉末0.1%～0.2%与水玻璃合用柠檬酸钠白色结晶颗粒或粉末0.2%～0.5%单宁酸钠白色粉末0.2%～0.5% 目前,陶瓷工业中一般使用喷雾干燥的方法制造粉料,用这种方法制备出来的粉料具有良好的流动性,适合流水线生产要求,且可压出高强度的坯体。

但是喷雾干燥工艺耗能很大,据统计,入塔泥浆平均含水率约40%,粉料产品离塔平均含水率约7%,约33%的水分被蒸发,其所需的能耗约占生产总能耗的1Π3左右。

因此希望进入喷雾干燥塔的泥浆含水率尽可能低而泥浆的流动性又好,这就需要减水剂来发挥作用。