摘 要 本文系統(tǒng)地分析了添加劑的作用效果，并通過實驗獲得了一種料漿流動性好、顆粒分布窄且均勻的復(fù)合型添加劑。結(jié)果表明，復(fù)合添加劑與傳統(tǒng)單一添加劑相比，降低了含水率，因此，有希望在生產(chǎn)中提高料漿的噴霧干燥效率，降低能耗，節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞 復(fù)合添加劑，氧化鋁瓷，流動性

1前言

分散劑作為一種用途很廣的表面活性劑，廣泛應(yīng)用于陶瓷料漿的制備。它能迅速濕潤固體顆粒，降低表面勢能，又能使固體質(zhì)點的勢壘增加，從而制備出粘度低、流變性好、分散均勻、固含量高且穩(wěn)定的料漿^[1～2]。

過去數(shù)十年，氧化鋁瓷的生產(chǎn)技術(shù)得到了長足的進(jìn)步，但仍普遍存在料漿含水率高、流動性不好、穩(wěn)定性差等問題。傳統(tǒng)添加劑效果差、反絮凝范圍比較窄、用量不易控制，已不能滿足工藝要求。因此，研制一種新型復(fù)合添加劑以制備高固含量的氧化鋁瓷料漿非常必要。

2實驗部分

2.1 實驗粉料

實驗粉料由佛山某剛玉陶瓷廠提供，主要由氧化鋁、高嶺土、輕質(zhì)碳酸鈣、燒滑石和碳酸鋇組成，其化學(xué)組成見表1。

2.2 實驗儀器

主要有行星球磨機、涂-4粘度計、pH酸度計、旋轉(zhuǎn)式粘度計、電子天平等。

2.3 實驗方法及流程

先將粉料烘干，用膠袋封裝備用。然后按配方分別加入水和分散劑（分散劑的量如表2所示）；料:球:水（wt%）=1:2:0.4～0.5，球磨60min后出漿，料漿細(xì)度為325目篩余1%以下。

2.4 料漿的性能檢測

（1） 料漿的流動性：用涂-4粘度計測定。以料漿從涂-4杯中流出所用時間(s)來表征流動性；

（2） 料漿的粘度：NDJ-1型旋轉(zhuǎn)式粘度計，選用3號轉(zhuǎn)子（30、60r/min）；

（3） pH值：利用KL-009型酸度計（精確度0.1）；

（4） 料漿的厚化度：用來表征料漿的觸變性；

厚化度＝τ_30min/τ_30s其中：

τ_30min—— 料漿在粘度計內(nèi)靜置30min后流出所用時間（s）；

τ_30s —— 料漿在粘度計內(nèi)靜置30s后流出所用時間（s）。

3實驗結(jié)果

3.1 單因素實驗結(jié)果

經(jīng)過單因素試驗，測出加入不同分散劑后料漿的流動性和粘度，如表2所示。

3.2 L₁₆(5⁴)表頭設(shè)計及結(jié)果

表3為復(fù)合型添加劑正交試驗因素水平表。水玻璃與檸檬酸鈉的比例是根據(jù)二因素實驗數(shù)據(jù)確定的，其中1:3效果較好，可在這個數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整；B、C、D因素是根據(jù)單因素實驗來確定的。加分散劑的原則是在達(dá)到同樣效果的前提下種類要盡量少，以避免引入太多的雜質(zhì)離子。

3.3 結(jié)果分析

表4采用L₁₆(5⁴)正交實驗表，測試的參數(shù)有流動性、厚化度、粘度和pH值，在保證料漿細(xì)度的情況下主要考察料漿的流動性和厚化度。

表5、表6、表7是對L₁₆(5⁴)正交表的直觀分析，從表可知各個影響因素的主次順序為：流動性的直觀分析A＞C＞B＞D；粘度的直觀分析C＞B＞D＞A；厚化度的直觀分析A＞D＞B＞C；第5因素為參考因素。結(jié)果表明：各因素對料漿性能影響的主次順序不同，其中A因素對料漿的流動性和厚化度影響最大。因此，優(yōu)化料漿的流動性與厚化度時主要考慮水玻璃與檸檬酸鈉的比值。

綜上所述，復(fù)合添加劑的最佳組合為A₃B₁C₄D₂：檸檬酸鈉（0.3wt%）、水玻璃（0.1wt%）、SD900（0.05wt%）。C和D因素影響不大，從節(jié)約成本考慮可不加。

3.4 復(fù)合添加劑的性能分析

3.4.1對料漿的助磨作用

由下圖可知，加入復(fù)合添加劑后，料漿顆粒均勻、粒度小、顆粒形狀比較圓滑，棱角少；而加入廠用試劑的料漿，其顆粒不規(guī)則，有較多長條狀，且顆粒較粗大、形狀各異。說明復(fù)合添加劑比廠用添加劑助磨效果更好。

（a）加入復(fù)合添加劑

（b）加入廠用試劑

加入不同添加劑后料漿的ＳＥＭ照片

3.4.2減水作用

由表8知，在復(fù)合添加劑含水率為45%的情況下，流動性和厚化度分別為11.90s和1.06，達(dá)到了廠用添加劑要求的參數(shù)。

4理論分析

復(fù)合添加劑由水玻璃、檸檬酸鈉和SD900組成。水玻璃是一種常用的添加劑。檸檬酸鈉屬于三價的有機添加劑，容易吸附在氧化鋁顆粒表面，是帶電量高的電解質(zhì)，主要通過靜電排斥力達(dá)到穩(wěn)定^[6]；SD900是新一代高分子電解質(zhì)型抗絮凝劑，其活化基團(tuán)能有效吸附于顆粒表面，靜電排斥效應(yīng)與空間勢壘效應(yīng)共同發(fā)揮作用，能很好地起到分散作用。

分散劑的加入量有一個最佳范圍。當(dāng)分散劑量少時，顆粒表面未被分散劑有效覆蓋，表面的吸附層薄，ξ電位小，排斥力小，顆粒有較大的沉降和團(tuán)聚力，所以穩(wěn)定分散性較差；增加分散劑量有利于增加對顆粒表面的覆蓋率，使體系穩(wěn)定分散性增加；但分散劑加入量過大時，顆粒表面的吸附量已達(dá)飽和狀態(tài)，因過剩而游離的分散劑分子會在顆粒間架橋而導(dǎo)致絮凝，從而使穩(wěn)定分散性變差^[7～8]。

5結(jié)論

氧化鋁瓷料漿復(fù)合添加劑的優(yōu)化配方為：水玻璃（0.1%）、檸檬酸鈉（0.3%）、SD900（0.05%）。與傳統(tǒng)添加劑相比，在相同條件下可降低含水率2%，提高噴霧干燥塔的出料率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。此數(shù)據(jù)僅為實驗室中得出的結(jié)果，如果應(yīng)用于生產(chǎn)，還需進(jìn)一步調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

1 Brian J.Optimising the dispersion on an aluminasuspension using commercial polyvalent lectrolyte dispersants[J]. Jounal of Eur.ceramic.Soc.，1998，12：2141～2147

2 戚紅艷、王文忠等．陶瓷粉體分散的穩(wěn)定機制及Sialon粉體分散的研究[J]．本溪冶金高等?？茖W(xué)校，2002，12：11～13

3 Napper D.H.，Polymeric Stabilisation of Colloidal Dispersions[M].Academic Press.，1983，74 Hunter．R.J.Foundations of Colloid Science[M]. Oxford Science，1991

5 Everett．D.H.Basic Principles of Colloids[J].RoyalSocietyof Chemistry，1989

6 李艷莉，賴光華等.新型陶瓷油料減水劑研究[J].佛山陶瓷，1997，2：30～33

7 J.L.Morrison，B.G.Miller，A.W.Scaroni.Proc.18th Intern.Tech.Conf.on Coal Utilisation and Fuel Systems.Coaland Slurry Technology Association.Clearwater，1993:361

8 Moeggenborg KJ，Alfano J C，Whitten J E.Improved quality control with rapid simple accuratedetermination of additive dosages in ceramic slurries[J].Ceram Eng Sci Proc.， 2000，21(2)：73～81

Preparation of Composite Additive of Al2O3 Ceramic Slurry

Wu Xigui1 Jian Runtong1 Liu Weidong2

(1Technic Research Center of Guangdong Newpearl Ceramics Groups Guangdong Foshan 528061

2College of Materials Science and EngineeringSouth China University of Technology GuangzhouGuangdong 510640)

Abstract: Additive's mechanism was analyzed in this paper，and composite additive with good flowability，narrow distribution and nice disperse was obtained.Results show that composite additive can improve efficiency of spray dring，reduce consumed energy and cut down cost.

Keywords: composite additive，Al2O3 ceramic slurry，flowability