姚青山，聶賢勇，白梅

（佛山市禪城區(qū)科捷陶瓷原料有限公司，佛山 528000）

1 前言

針對(duì)陶瓷生產(chǎn)而言，陶瓷配方設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵工序，配方設(shè)計(jì)的好壞對(duì)陶瓷產(chǎn)品的成型、干燥、表面裝飾、燒成等有很大的影響；粉料塑性是否合理，不僅關(guān)系到陶瓷坯體成型適用性及生坯的強(qiáng)度適合合理性，同時(shí)關(guān)系到生坯干燥的適應(yīng)性及干燥強(qiáng)度是否符合工藝要求，否則，導(dǎo)致給后工序造成生產(chǎn)難度，甚至出現(xiàn)大量的破損。目前國(guó)內(nèi)許多陶瓷廠家，尤其是在廣東地區(qū)，優(yōu)質(zhì)的塑性粘土逐漸缺乏甚至枯竭，陶瓷原料的塑性低達(dá)不到成型及干燥等工序的工藝要求。為了解決陶瓷原料塑性低的問(wèn)題，技術(shù)研發(fā)工程師通過(guò)外加增強(qiáng)劑提高坯料塑性滿足生產(chǎn)工藝的要求。本文從增強(qiáng)劑的機(jī)理研究及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

2 陶瓷坯料增強(qiáng)劑在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 增強(qiáng)劑定義及分類

增強(qiáng)劑是對(duì)陶瓷粉料為成型及運(yùn)輸過(guò)程中提高強(qiáng)度，避免破損。增強(qiáng)劑一般為高分子有機(jī)物，添加到陶瓷坯體配方中后，對(duì)生產(chǎn)及產(chǎn)品本身沒(méi)有不利影響，且在窯爐燒成容易揮發(fā)，同時(shí)為生產(chǎn)各工序順利進(jìn)行保駕護(hù)航。目前陶瓷行業(yè)使用的增強(qiáng)劑分類，從增強(qiáng)劑的成分分類一般有甲基纖維素、聚丙烯酸鈉復(fù)合劑、淀粉聚合物、苯多酸酯類、酰胺類等；從增強(qiáng)劑狀態(tài)一般分為粉體及液體兩種，粉體容易運(yùn)輸?shù)侨菀孜冑|(zhì)，液體使用更加方便且容易融于泥漿中，同時(shí)對(duì)漿料性能影響不大。

2.2 陶瓷坯體添加增強(qiáng)劑注意的事項(xiàng)

2.2.1 增強(qiáng)劑種類的選用

根據(jù)陶瓷坯體配方中的各種原料選擇合適的增強(qiáng)劑種類至關(guān)重要。如果選用的增強(qiáng)劑類型不合理，不僅會(huì)導(dǎo)致泥漿流速增大，也可能出現(xiàn)觸變性增大；泥漿性能的變差，會(huì)導(dǎo)致制備的粉料質(zhì)量降低，給后面的生產(chǎn)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。因此選擇增強(qiáng)劑的時(shí)候，一是需要對(duì)選擇的增強(qiáng)劑類型、結(jié)構(gòu)、使用方法進(jìn)行全面的了解，其二就是對(duì)坯體配方中的各種原料的性能了解，其三就是對(duì)多種增強(qiáng)劑進(jìn)行小試及中試，找出合適的增強(qiáng)劑及最佳添加量；其實(shí)在條件允許的條件下，最好是復(fù)合型的增強(qiáng)劑搭配使用；針對(duì)選擇科學(xué)合理的增強(qiáng)劑的前提下，還要考慮性價(jià)比問(wèn)題。

2.2.2 增強(qiáng)劑的添加比例

增強(qiáng)劑添加比例需要通過(guò)添加不同比例增強(qiáng)劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，找出最佳的添加比例；不管什么事情都有一個(gè)臨界值，添加劑比例也是有一個(gè)臨界添加量，如果添加量超過(guò)臨界比例后，陶瓷坯體的增強(qiáng)效果會(huì)下降；這是因?yàn)樵鰪?qiáng)劑添加過(guò)多，坯體料里面的粒子表面被增強(qiáng)劑徹底包裹，增強(qiáng)劑越多，包裹層就越厚，導(dǎo)致坯料中各粒子的間距就原來(lái)越大，降低了粒子間的吸附力，因此坯體的塑性及強(qiáng)度也隨之降低。

3 增強(qiáng)劑提高陶瓷坯體強(qiáng)度機(jī)理分析

3.1 有機(jī)聚合物增強(qiáng)機(jī)理

有機(jī)聚合物長(zhǎng)分子鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)一定的溫度及催化劑共同作用下把有機(jī)小分子或者單分子聚合連接在一起而成，不同的有機(jī)高分子鏈的結(jié)構(gòu)不同，對(duì)坯體增塑及增強(qiáng)效果不一。有機(jī)聚合物增強(qiáng)陶瓷坯體塑性及強(qiáng)度的原理是長(zhǎng)分子鏈的聚合物把坯體中粒子間的連接在一起，粒子間通過(guò)長(zhǎng)分子鏈的聚合物相互吸附作用形成無(wú)規(guī)則網(wǎng)狀，使陶瓷坯體內(nèi)的粒子包裹起來(lái)，提高陶瓷坯體的生坯及干燥坯體強(qiáng)度。

3.2 氫鍵提高陶瓷坯體強(qiáng)度的機(jī)理

通過(guò)對(duì)陶瓷粉料粒子間粘附性的研究，發(fā)現(xiàn)粉料中的粒子與粒子間具有水分及毛細(xì)孔的張力促使粉料中粒子與粒子相互吸力而緊密的結(jié)合在一起；粉料通過(guò)壓制成型為坯體，在成型的過(guò)程中，成型壓力不斷的增大，粒子間距離越來(lái)越小，從而互相的吸附力越大，坯體強(qiáng)度也越來(lái)越大。如果陶瓷粉料中添加增強(qiáng)劑，粉料中的粒子表層被有機(jī)高分子的聚合物所包覆（其粒子的包覆度隨增強(qiáng)劑的加入的比例而變化），由于有機(jī)聚合物的存在，粉料的粒子間會(huì)發(fā)生氫鍵反應(yīng)而產(chǎn)生氫鍵作用力，從而大大提高了陶瓷生坯和干燥坯體的強(qiáng)度。

3.3 粘結(jié)作用提高陶瓷坯體強(qiáng)度的機(jī)理

經(jīng)過(guò)粉料粒子間的移動(dòng)靠近，使得一個(gè)粒子的外表上的高分子聚合物與另外一個(gè)粒子的外表高分子聚合物相連接或者吸附在一起，使得兩個(gè)粒子之間更加牢固的緊密相連，這樣，在陶瓷粉料在壓制成型的過(guò)程中，受到來(lái)自外界的擠壓，使得粒子之間受到外部壓力進(jìn)一步互相結(jié)合，同時(shí)由于泥漿中的高分子聚合物的粘附作用，產(chǎn)生了一個(gè)立體的網(wǎng)狀形態(tài)，使得陶瓷粉料經(jīng)過(guò)壓制成型后的坯體綜合強(qiáng)度得到了極大的提升。

3.4 靜電對(duì)陶瓷坯體強(qiáng)度增大的機(jī)理

根據(jù)結(jié)晶和硅酸鹽微觀學(xué)知識(shí)，陶瓷原料中的粒子一般以片狀或者類似片狀結(jié)構(gòu)存在，而粒子上帶有正電和負(fù)電，負(fù)電存在于粒子表面，正電存在于粒子的邊緣位。陶瓷粉料在壓制成型時(shí)，粉料中的粒子主要以面、邊、棱連接為主，帶負(fù)的面與帶正電的邊和棱之間因?yàn)殪o電正負(fù)相吸的原料而粘結(jié)在一起，再加上對(duì)粒子的外部壓力不斷增大，粒子間的間隙越小，而顆粒之間的間隙越小或者粒子間的距離越短，而粒子上的正負(fù)靜電的吸附力就越大，最后壓制成型出來(lái)的坯體強(qiáng)度就越大。

4 陶瓷增強(qiáng)劑的發(fā)展趨勢(shì)

陶瓷增強(qiáng)劑是一種代替粘土的新型材料，它的使用范圍越來(lái)越廣泛，幾乎涵蓋了整個(gè)陶瓷行業(yè)；隨著研發(fā)技術(shù)水平的提升，結(jié)合精細(xì)化工等跨行業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)劑的實(shí)用性、可替代性、性價(jià)比等方面得到了顯著的提升；從國(guó)內(nèi)外有關(guān)陶瓷增強(qiáng)劑的研制和使用情況來(lái)看，并結(jié)合國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，深入研究陶增強(qiáng)劑的形成及作用機(jī)理，研發(fā)出多種新型的親水性的增強(qiáng)劑，研究每種陶瓷原料的技術(shù)特性，盡可能的研究出性價(jià)比高且環(huán)保型的陶瓷增強(qiáng)劑。