陶瓷添加剂的发展和应用

１陶瓷添加剂的分类 粒的表面 自由能， 或者引起表面晶格的位错迁移 ， 常用的陶瓷添加剂按其状态可分为固体 颗 产生点缺陷或线缺陷， 从而降低颗粒 的强度和硬 促进裂纹的产生和扩展 ，因而降低了磨矿能 粒和液态流体两大类；按其使用领域分为传统陶 度 ， 瓷工业用和新型陶瓷工业用 ； 中传统陶瓷工业 耗 ， 其 改善了磨矿效果 。 第二种是 以Ｋｉｐｌ ｌ ｅ为首的 ｍ 矿浆流变学调节” 学说 ， 认为助磨剂能够通过调 包括 日Ｊ陶瓷、 胃 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 节浆料的流变学性质和表面电性质等降低浆料的 陶瓷、 陶瓷基片 、 工程陶瓷、 生物陶瓷、 特种耐火材 粘度 ， 促进颗粒的分散 ， 从而提高浆料的流动性 ， 料、 超高温涂料等。此外 ， 陶瓷添加剂还可按其化 阻止颗粒之间、颗粒与研磨介质及衬板之间的团 学组成分为无机添加剂和有机高分子添加剂二大 聚与粘附。 为了 经济合理地选用助磨剂 ， 根据助磨剂的 类； 按其使用功能 ， 可作为分散剂（ 减水剂 、 释 稀 从助磨剂的结构和性能上考虑 ， 可将助 剂、 解凝剂等） 、 助磨剂 、 增强剂（ 豁合剂） 、 结合剂、 作用机理 ， 润湿剂、 除泡剂 、 防腐剂、 干燥剂和烧结助剂等 磨剂分为以下三类 ：单一改善流变性的助磨剂 ， 。 ａ ． 本文主要介绍助磨剂、 增强剂这两种主要的 这类助磨剂仅改善料浆的流变性，对颗粒表面 自 如无机分散剂等； 单一降低颗粒 ｂ ． 陶瓷坯体添加剂的种类、 性能特点及其作用机理。 由能没有影响，
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【】 ４杨建红． 陶瓷减水剂 、 助磨 剂、 增强剂 的发展 现状、 趋势及展望册． ，０５１ ． 陶瓷 ２０ ， １ 【】 ５俞康泰＿ 国内外 陶瓷添加剂的发展现状、 趋势 及 展 望 【． 山 陶 ，０ ４１（） — ． Ｊ佛 ］ ２ ０ ，４４： ６ ３ 作者 简介 ： 孙石磊 （９ ２ ） 男 ， １ ８ 一 ， 浙江宁波 人， 吉林建龙钢铁有 限责任公司工程师 ， 从事专 业原材料质量检 验。 韩计委 （９ ０ ， ， 江宁波人 。 １ ８一） 男 浙 吉林建 龙钢铁有限责任公 司工程师 ，从事专业原材料
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引言
广 。 及传统 和 新型 陶瓷 产业 的各 个领 域 。 是 与 作 用和 不 同的作 用机 理 ， 遍 但 改善作 用 效果 ， 是助 磨剂 参考 文献 发达 国家 相 比 ，我 国 陶瓷添 加 剂的 总体 研究 水 平 发展 的方 向。 【 俞康泰． １ 】 陶瓷添加剂应 用技术【 】 ｂ 化学 Ｍ ＿ 京： ｜ ｒ， ｋ出 ２０． 还不 高 。 主要 表 现在 产 品不稳 定 ， 应用 和生 产规模 对 助磨 剂 的作用机 理通 常有 两种 代表性 的学 ＂ ｌ 版 社 ， ０ ６ 不 大 。 一性 和 功能 性不 能满 足需 要 ， 多 时候 还 说 。第 一种 是 以 Ｒ ｈ ｉ ｅ 首 的 “ 附降 低硬 【】 专 很 ｅｂ ｄｒ为 ｎ 吸 ２李艳 莉 ， 理 ， 钟 何静 谊 ．陶瓷 减 水剂 的研 制 ． 度” 学说 ， 即助磨 剂分 子在颗 粒 上的 吸附 降低 了颗 【】 依赖于进 口。 ３沈一丁， 李小瑞 ． 陶瓷添加剂【 － 京： Ｍ】 ｂ 化学工 ｜
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陶瓷添加剂 的发展和应用
韩计委
（ 吉林建龙钢铁有限责任公司， 吉林 吉林 １２０ ） ３ １４
摘 展 望。 要： 简述 了陶瓷 添加 剂的发 展 现状及 其 分类 ， 细介 绍 了陶瓷 坯体 助磨 剂、 强 剂的应 用 、 能及 作 用机 理 ， 详 增 性 最后 对 陶瓷 添加 剂 的发 展前 景进 行 了
关键 词 ： 陶瓷 ； 剂 ； 磨剂 ； 添加 助 增强 剂
２助 磨剂 表面自由能及硬度的助磨剂 ， 这类助磨剂对料浆 随着科学技术的发展， 各种化学添加剂在 陶 原料的粉碎是陶瓷制备过程中一道必不可少 流变性几乎无影响 ， 如一些气体助磨剂等 ； 既能 瓷生产中起着越来越重要的作用。陶瓷添加剂是 的工序 ， 目前来讲粉碎还是一个高能耗、 但是 低效 降低颗粒表面 自由能和硬度 ， 又能改善科浆流变 陶瓷工业生产中为满足工艺要求和性能需要所添 率的作业过程 ， 例如在陶瓷企业中将矿物原料磨 性的助磨剂， 如亲水性长分子有机化合物等。 第三 加的化学添加剂的通 称 ， 通常加入量在 ０ ％一 细的电耗约占陶瓷厂总电耗的 ２ ， ． ５ ， 但其效率却仅 种助磨剂便是逐渐引起人们重视 的复合助磨剂 ， ３ ２ ， 肺 一般含量不超过 ５ ｍ其作用主要体现在两 为 １ 甚至更低 ， ％， ％ 大部分的输人能量变为热量 、 无 它代表着助磨剂的一种发展方向。 个方面： 一是作为过程性添加剂 ，如改善加工条 用的冲击 、 挤压、 磨损、 静电能、 弹性和塑性变形及 ３增强剂 件， 加快设备运行速率， 简化工艺等 ； 二是作为功 噪声等。 因此提高原料的细磨效率对节能降耗、 提 目 前在墙地砖生产中， 普遍存在坯体强度较 能性添加剂，如加人后使产品具有一些特定的功 高生产效率有着重要的现实意义。助磨剂是指可 差的现象 ， 从而导致半成品破损较多 。 特别是瓷质 能。在陶瓷工业生产中， 正确选择和使用添加剂 ， 以提高粉碎效率的物质。 在相同条件下 ， 少量助磨 砖， 配方中脊性原料较多， 坯体强度差的问题尤为 已经成为提高陶瓷产品质量的关键因素之一日 。 添加剂可使粉碎效率成倍提高 ， 各种粉末设备及 突出。 尤其是大规模墙地砖的 生产， 坯体破损率高 正确合理的选择添加剂可以有效 的改善产 干湿法操作（ 如球磨、 振动、 气流磨） 皆可用它。 它不 达 １％－０ 严重地影 响了生产 ， 了不必要 ０ ３％， 造成 品质量和提高生产效率，一般陶瓷添加剂的使用 仅提高了粉碎效率 ，同时粉料平均粒度也明显降 的经济损失。因此提高坯体强度对于提高生产效 应遵循以下原则 ： 明确使用添加剂要解决的问 低。由于它的引人就可以采用传统的湿法球磨工 率、 降低成产成本有极其重要的现实意义。 题；． ｂ 要了解添加剂与各原料组分的相互作用 ．． 艺， ｃ 制备出各种硅酸盐超细粉料。 解决上述 问题的办法有两种 ： 一是提高压机 当多种添加剂混合使用时 ， 要注意它们之间的相 十二烷基苯磺酸钠单独使用浆料粒度最小 ， 的成形压力 ， 当 但 压机压力增加到一定程度后 ， 对 互作用 ； 注意添加剂 的使用量 ， ｄ 并根据实际情况 效果最好 ； 木质素磺酸钠单独使用的效果相对差 提高坯体强度的效果就不明显，反而容易造成成 合理调整以符合 自己的生产特点 ； 保证添加剂 点。 ｅ ． 通常也可以将以上化学品混合使用 ， 效果更 形缺陷（ 如夹层等） 且 ， 成形设备的费用和能耗也 而 的质量稳定，使它们在贮存或使用过程 中 不至于 好。 三乙醇胺与柠檬酸钠混合 ， 其助磨效果有较大 随之增大； 二是加人成形剂或牯合剂 即通常所说 变质失效 ； ￡ 要考虑在一定温度下添加剂的稳定性 改观 ，这是非离子型表面活性剂三乙醇胺与离子 的坯体增强剂。 问题 口 】 。 型表面活性剂柠檬酸钠混合后 。三乙醇胺分子减 结束语 我 国陶瓷工业使用传统添加剂的历史较长， 弱 了带 同种电荷的柠檬酸钠极性基 间的排斥作 陶瓷添加剂是化学添加剂大家族 中重要 的 从 ２ 世纪 ５ 年代就开始使用添加剂。第一代添 用 ， ｏ ｏ 而且三乙醇胺的极性基在邻近的表面活性离 员， 属于精细化工产品中的一个重要门类 ， 它的 加剂主要是无机化合物和少量天然或半合成高分 子的电场作用下可能发生极化而产生进一步的相 质量及应用直接关系到产品质量的提高，性能及 子化合物 ， 如硅酸盐 、 碳酸钠、 明胶等 ； 世纪 ６ 互作用 ， ２ ０ ｏ 这使得混合胶团容易形成 ， 从而进一步增 加工工艺的改善。陶瓷添加剂的发展也是 日新月 到 ８ 年代起则主要使用第二代添加剂， ｏ 主要是天 强了表面活性剂分子的吸附作用；将三聚磷酸钠 异 ， 主要表现在作用更强、 应用更广泛 、 功能更齐 然或半合成高分子化合物 ， 亦使用一些无机化合 与 Ｔ 混合后 ， Ｃ 其助磨效果也有较大改观。 柠檬酸 全、 科技含量越来越高。 物与有 机化合 物的 复合物 ； 近年来 。 用天 然 钠与水玻璃混合的效果仅次于十二烷基苯磺 酸 使 同时， 还有一点值得提出， 即今后对添加剂 水溶性 高分 子和合 成高 分子化 合物 的种类 和 钠 ， 这是由于在离子型表面活性剂柠檬酸钠 中， 加 在环保方面提出更加严格的要求 ， 要求在产品的 会导致 Ｎ＋ ａ 离子进入颗粒表 生产的使用 中防止和杜绝对环境的 染的副作 品种不断扩大 ， 同时有机化合 物也在陶瓷生产 人电解质水玻璃后， 中大量使用［ ２ １ 。 面柠檬酸根吸附层， 从而削弱了 柠檬酸根离子间 用， 与保护生态环境紧密接轨。 总的来看 ，陶瓷添加剂 的研究和发展非 常 的电性排斥 ， 使吸附分子排列更加紧密。 因此将不 总之 ， 陶瓷添加剂的发展前景十分看好 ， 并 推广和应用。 快， 产品更新换代的周期缩短 ， 其应用范围越来越 同类型 的添 加剂 混合 使用 ，利用 它们 之 间的 相互 将积雪得到深人的研究、
质量 检 验 。
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