陶瓷添加剂的功能及其作用机理

1、陶瓷添加剂定义和分类,1.1定义：是指为了提高产品的质量和效果而加入到配料中的少量和微量的试剂。隶属于精细化工中的一个重要门类。,对于提高产品质量、增加产量和降低能耗将起着不容忽视的巨大作用。,1.2分类,一般分类方法：（1）按照添加剂的状态：粉状和液体状；（2）按照使用功能：分散剂、增塑剂、助磨剂等；（3）按照使用领域：普通陶瓷添加剂和新型陶瓷添加剂。还可以按照化学组成：无机添加剂、有机添加剂、高分子添加剂；按照工艺条件：坯料用添加剂、成型添加剂、烧结用添加剂、釉料添加剂；成型工艺来分：浇筑成型添加剂、挤压成型添加剂等。,2、陶瓷的功能和作用,2.1功能在陶瓷生产中主要起到提高产品质量和性能，降低能耗。,2.2作用（1）分散作用1.固体颗粒在液体介质中分散后形成的体系存在热力学上不稳定的特点，有团聚的趋势，分散剂可以很好的阻止这种现象。,2.分散作用原理,a.静电稳定机理在固/液悬浮体系中，由于粒子表面电荷的存在，形成了双电层结构和Zeta电位。粒子间静电斥力的大小取决于Zeta电位，而Zeta电位取决于粒子的表面电荷以及电荷密度，电荷密度越高，Zeta电位越高。无机分散剂（三聚磷酸钠，焦磷酸钠）电离成离子后吸附于颗粒表面，颗粒表面形成一种双电层的结构，使其表面电荷密度提高，通过表面同种电荷斥力作用，克服了颗粒间的范德华吸引力，实现分散效果。,b.空间位阻稳定机理空间位阻机理也称为立体效应或熵效应，主要指颗粒表面上吸附了某些高分子化合物，粒子之间出现体积效应，在一定程度上粒子失去自由活动的空间，相应地降低其熵值，同时增加了粒子之间的相互排斥作用，使分散粒子的接触受到空间障碍，保持了分散体系的稳定性。空间位阻机理主要是对聚合物分散剂而言的，其优越的性能取决于其结构中特有的锚固基团和溶剂化链,c.静电位阻稳定机理将颗粒间静电斥力和空间位阻两种力量共同作用以获得的稳定称为静电空间位阻稳定。粉体颗粒进入溶解有聚合物的溶液后，聚合物分子很快紧密吸附到颗粒表面，并形成稳定的双电层，颗粒相互靠近时既会受到双电层间相互作用产生的静电斥力，又会受到聚合物分子间的位阻作用，从而使颗粒处于一种平衡状态。静电位阻稳定机制能够防止已分散的粒子发生絮凝，最大程度的维持悬浮液的稳定，也是性能优良的分散剂的主要分散机制。而且在制备高固含量的悬浮液时，静电位阻稳定是最有效的途径之一。,d.竭尽稳定作用非离子型聚合物没有吸附在固体颗粒表面，它只是以一定的浓度游离分散在颗粒周围的悬浮液中，颗粒互相靠近，聚合物分子从两颗表面区域，即竭尽区域有规律的在介质中重新分布。,（2）悬浮稳定作用一些不溶于水或者微溶于水的固体颗粒可以借助某些陶瓷添加剂，比较均匀的分散于液态介质中，形成一种颗粒细小的高悬浮、能流动的稳定液固体系，起到改善料浆悬浮稳定性的作用。,类似于分散剂，不过分散剂主要用于浆料中；悬浮稳定剂主要在釉料中。,陶瓷釉料悬浮体系中，颗粒/液珠间主要存在三种相互作用力：a.范德华引力b.颗粒表面的双电层相互作用产生的斥力；c.由颗粒表面吸附了高分子化合物或者表面活性剂而形成的所谓空间相互作用产生的斥力。,（3）助磨作用是具有助磨作用的陶瓷添加剂的统称。能够：提高研磨效率加快破碎的速度具有一定的分散作用，改变浆料的流变学特征,2.助磨的原理,助磨剂能降低破碎能；增加脆性断裂概率以防止塑性变形。,阻止细颗粒的絮凝和再次聚集/强化分散；调节讲题的流变特性。,高效、节能的粉磨效果,（4）增强作用足够长的高分子链聚合物在陶瓷颗粒表面架桥，产生交联作用。有机高分子包裹颗粒表面，形成氢键增强结合。,（5）黏结作用减少颗粒之间的摩擦，增加可塑性和黏结性，提高生坯的强度。陶瓷颗粒表面的高分子聚合物或者表面活性剂，能够打破粘合剂与陶瓷物料链条间的界面，形成牢固的过渡区，使得整个体系能够均布各种应力，增加强度。脊性原料较多的坯体强度差时常用。,（6）助烧作用降低烧结温度，达到节能提质的目标。,（7）减水作用是为了在陶瓷压力注浆成型过程中提高泥浆的脱水性能，改善陶瓷料浆性能，使得料浆在低的用水量下具有适当的粘度、流动性、和高固相含量。含水量减少又能生产的好处：干缩降低石膏的吸水率降低模型的干燥时间降低生产效率提高,（8）消泡作用,泡沫在料浆或者釉料中，属于非匀相体系。会带来烧结和产品的缺陷。自然状态下的泡沫消除过程需要经历以下三个步骤：,时间太过漫长，所以我们需要借助化学手段，增加特殊的化学物质，以达到快速的减少或者消除泡沫的目的。,（9）着色作用,用于陶瓷着色的材料称为陶瓷着色剂，通常是无机化合物，只有无机颜料才能在高温下烧结而不发生分解，并且与基质釉料融为一体。,（10）偶联作用,偶联剂是一类具有两性结构的物质，它们分子中的一部分基团可与无机表面的化学基团反应，形成化学键合；另一部分基团则有亲有机物的性质，可与有机分子发生化学反应或产生较强的分子间作用，从而将两种性质截然不同的材料牢固地结合起来，改善无机填料在聚合物基体中的分散状态，提高填充聚合物材料的力学性能和使用性能。,白炭黑被偶联剂改性后接触角测定实验,（11）润滑作用,是通过