陶瓷添加劑的作用有哪些？

陶瓷添加劑的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一是作為過程性添加劑，如改善加工條件，加快設(shè)備運(yùn)行速率，簡化工藝等；
二是作為功能性添加劑，如加入后使產(chǎn)品具有一些特定的功能。不同陶瓷添加劑有不同的作用，具體包括解凝、緩凝、促凝、增塑、塑化、粘合、懸浮、除泡、平整、防腐、潤濕、粉體表面改性、助磨及促進(jìn)干燥、燒結(jié)等。

如何正確選擇陶瓷添加劑？

陶瓷添加劑一般以外加的形式引入，使用時(shí)應(yīng)遵循如下幾個(gè)原則：

（1）明確使用添加劑要解決的問題；
（2）要了解添加劑與各原料組分的相互作用；
（3）當(dāng)多種添加劑混合使用時(shí)，要注意它們之間的相互作用；
（4）注意添加劑的使用量，并根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整以符合自己的生產(chǎn)特點(diǎn)；
（5）保證添加劑的質(zhì)量穩(wěn)定，使它們在貯存或使用過程中不至于變質(zhì)失效；
（6）要考慮在一定溫度下添加劑的穩(wěn)定性問題。

陶瓷添加劑大家族成員一覽

分散劑

陶瓷分散劑是陶瓷添加劑的一種，又稱稀釋劑或解凝劑。在高性能陶瓷的濕法成型制備過程中，要求陶瓷懸浮液具有較高的固體含量、穩(wěn)定性和流變性好等特點(diǎn)，以便對成型后獲得形狀復(fù)雜、燒成體收縮小、體積密度均一和性能穩(wěn)定的高性能陶瓷提供條件。故分散劑是一種協(xié)助控制漿料的流變性質(zhì)的添加劑。
分散劑種類繁多，根據(jù)分散介質(zhì)的不同，可將分散劑分為水性分散劑和油性(非水介質(zhì))分散劑，而前者又包括離子型(包括陽離子型和陰離子型)、非離子型、混合型等。
油性分散劑包括有機(jī)小分子分散劑和高分子分散劑，其中高分子聚合物分散劑又稱為超分散劑，它最早是為解決顏料粒子在有機(jī)介質(zhì)中的分散問題而研究開發(fā)的，高分子分散劑也是目前研究最為活躍的一種高性能分散劑，尤其在陶瓷領(lǐng)域。根據(jù)組成不同，也可將陶瓷分散劑分為無機(jī)分散劑、有機(jī)分散劑、高分子聚合物分散劑以及復(fù)合分散劑等。

增強(qiáng)劑

在陶瓷生產(chǎn)中，可以通過加入陶瓷增強(qiáng)劑來彌補(bǔ)其塑性差的缺點(diǎn)，改善陶瓷生坯的強(qiáng)度。陶瓷增強(qiáng)劑能在不影響漿料流動(dòng)度的前提下，大大增強(qiáng)坯體的強(qiáng)度，提高粉體的結(jié)合性能，減少坯體在運(yùn)輸、生產(chǎn)過程中造成的破損。陶瓷增強(qiáng)劑的作用原理是其可在陶瓷顆粒之間架橋，起交聯(lián)作用，并形成不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)顆粒表面被包裹還會(huì)使顆粒之間產(chǎn)生氫鍵而大大增強(qiáng)制品的強(qiáng)度。

助磨劑

原料的粉碎是陶瓷制備過程中一道必不可少的工序，但是目前來講粉碎還是一個(gè)高能耗、低效率的作業(yè)過程。提高原料的細(xì)磨效率對節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。助磨劑是指可以提高粉碎效率的物質(zhì)。在相同條件下，少量助磨添加劑可使粉碎效率成倍提高，各種粉末設(shè)備及干濕法操作(如球磨、振動(dòng)、氣流磨)皆可用它，它不僅提高了粉碎效率，同時(shí)粉料平均粒度也明顯降低。

增塑劑

可塑性是指坯料在應(yīng)力下發(fā)生變形，在應(yīng)力除去后保持形狀不變的性能。普通陶瓷常用黏土、膨潤土來提高可塑性。而先進(jìn)陶瓷以及某些釉漿則需要采用有機(jī)增塑劑，常用的有機(jī)增塑劑有有機(jī)醇類和酯類，如甘油、乙二醇、乙酸三甘醇、鄰苯二甲酸二丁酯、酞酸二丁酯、硬脂酸丁酯以及各種纖維素衍生物等。

燒結(jié)助劑

氧化鋁、氮化硅等先進(jìn)陶瓷的燒結(jié)溫度往往會(huì)很高，這就需要消耗大量的能源，而且對設(shè)備的要求也較高。所以，降低陶瓷的燒結(jié)溫度非常重要。目前降低陶瓷燒結(jié)溫度的方法很多，比如降低陶瓷粉的粒度、采用特殊的燒結(jié)工藝、添加燒結(jié)助劑等。與其他方法相比，添加燒結(jié)助劑具有成本低、效果好、工藝簡便的優(yōu)點(diǎn)，是目前最有效的一種低溫?zé)Y(jié)方法。

在實(shí)際生產(chǎn)中，單一燒結(jié)助劑往往不能同時(shí)滿足其燒結(jié)和機(jī)電性能的要求，一般情況下單一助劑在降低燒結(jié)溫度的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致陶瓷性能的降低，因此，采用多種不同助劑組成的復(fù)合添加劑要比單獨(dú)使用其中一種助劑更為常見。

造孔劑

造孔劑，是指成型時(shí)在坯體內(nèi)占有一定的體積，在燒成、加工過程中又會(huì)被除去，并使其所占據(jù)的體積成為氣孔的一類物質(zhì)，也被稱為增孔劑、成孔劑等。

在原料中添加造孔劑成孔是制備多孔陶瓷材料最常用的一種方法，它可以大大提高多孔陶瓷的氣孔率，克服陶瓷顆粒堆積粘結(jié)形成的氣孔結(jié)構(gòu)氣孔率低的缺點(diǎn)。此外，氣孔的尺寸、形狀、分布還可以通過控制造孔劑的含量、造孔劑顆粒的尺寸、形狀和分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。

發(fā)泡劑

與造孔劑一樣，發(fā)泡劑也常被用來制備多孔陶瓷。該工藝是在陶瓷原料中加入加熱處理時(shí)能形成揮發(fā)性氣體的有機(jī)或無機(jī)化學(xué)物質(zhì)，產(chǎn)生泡沫，從而在燒成后得到多孔的結(jié)構(gòu)?？梢詫l(fā)泡劑與陶瓷粉料混合，燒結(jié)時(shí)，發(fā)泡劑就在坯體內(nèi)釋放氣體產(chǎn)生氣孔，從而得到多孔陶瓷，如將CaCO3與陶瓷粉料混合，燒結(jié)過程中，CaCO3因受熱分解放出CO2氣體，在陶瓷體中留下氣孔；也可以將發(fā)泡劑與陶瓷漿料混合，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡。

利用添加氣體發(fā)泡劑成孔工藝可以制備氣孔率較高的多孔陶瓷材料，氣孔率可以達(dá)到95%以上。陶瓷制品的形狀、成分、密度容易控制，特別適合制備閉氣孔的多孔陶瓷，且氣孔孔徑容易控制。

潤滑劑

在水基流延體系中，可以改善水對陶瓷粉體的潤濕性以及漿料的分散均勻性，縮短混料時(shí)間，提高素坯表面性能。潤滑劑一般是一些溶于溶劑的表面活性劑，如：甘油三酸脂、磺酸鹽和磷酸鹽等。

均質(zhì)劑

可以提高漿料組分之間的相互溶解度并防止?jié){料表面形成硬皮，如環(huán)己酮。

消泡劑

在球磨攪拌的過程中，漿料中可能會(huì)產(chǎn)生有害氣泡，一般消除氣泡是通過消泡劑和機(jī)械攪拌的共同作用來完成的。目前常用的消泡劑包括礦物類消泡劑、聚醚類消泡劑和有機(jī)硅類消泡劑。

絮凝劑

為了防止?jié){料形成過高密度沉淀的試劑，用于流延成型的絮凝劑受pH值的影響，可通過調(diào)節(jié)pH值接近等電點(diǎn)來反作用于分散劑。

總結(jié)

陶瓷添加劑是化學(xué)添加劑大家族中重要的一員，屬于精細(xì)化工產(chǎn)品中的一個(gè)重要門類，它的質(zhì)量及應(yīng)用直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的提高，性能及加工工藝的改善。在陶瓷行業(yè)中推廣使用新型添加劑，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量和降低能耗將起到非常大的作用，特別是對于降低能耗和推進(jìn)陶瓷行業(yè)的綠色環(huán)保工作也將起到積極的作用。


參考來源
[1]張海峰.多功能復(fù)合陶瓷添加劑的研究與應(yīng)用
[2]林立等.陶瓷添加劑在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢
[3]秦威.淺談陶瓷添加劑的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀
[4]孫石磊等.陶瓷添加劑的發(fā)展和應(yīng)用
[5]謝雨洲等.流延成型技術(shù)的研究進(jìn)展
文章來源：山川 粉體網(wǎng)

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