中國(guó)粉體網(wǎng)訊  在先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)中，濕法成型是一種常用的成型方法，而在實(shí)際操作中往往會(huì)面臨一個(gè)棘手的問(wèn)題，因陶瓷粉體顆粒的團(tuán)聚而導(dǎo)致難以獲得較高的固體含量、穩(wěn)定性和流變性好的陶瓷漿料，無(wú)法對(duì)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。

這時(shí)候人們需要用到一種十分重要的添加劑——陶瓷分散劑。

01.陶瓷分散劑三大作用

陶瓷分散劑是目前應(yīng)用十分廣泛的一種陶瓷添加劑，它的主要作用是防止在陶瓷顆粒表面形成疏水表面以防止其團(tuán)聚，在同等加水條件下，提高顆粒間自由水的量，使原料各組分均勻分布于介質(zhì)中，改善漿料流動(dòng)性，提高顆粒均勻度，通常情況下，性能優(yōu)異的陶瓷分散劑在陶瓷漿料的制備中，通常還發(fā)揮著潤(rùn)濕、助磨、穩(wěn)定等幾種作用，這對(duì)降低制造成本和提高陶瓷制品的性能起著重要的作用。

（1）潤(rùn)濕作用

一般固體表面按其性質(zhì)可以分為親水和親油兩大類。但是在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)不同的對(duì)象和工藝，添加適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕劑能夠?qū)⒃瓉?lái)親油的表面轉(zhuǎn)化為親水的表面，或者將原來(lái)親水的表面轉(zhuǎn)化為親油的表面。能起到潤(rùn)濕作用的物質(zhì)可以有效的降低液體的表面自由能，削弱陶瓷泥漿系統(tǒng)的表面張力和液體/固體系統(tǒng)的界面張力，粉體在比其自身的臨界表面張力低的溶液中分散性較好，因此，為了提高粉體的分散性，必須采用有效的添加劑來(lái)降低水的表面張力。

（2）助磨作用

在國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)陶瓷的工業(yè)生產(chǎn)中多采用半干壓成型法，在漿料的前期處理時(shí)，球磨是很關(guān)鍵的工序。在實(shí)際操作中常常采用效果比較好的濕磨法，在濕法球磨過(guò)程中，由于分子或粒子的相互撞擊、靠近、吸引，粉料往往容易產(chǎn)生團(tuán)聚，特別是研磨到一定時(shí)間后，還有可能出現(xiàn)“逆研磨”現(xiàn)象，加入分散劑可牢固地吸附在顆粒的裂縫上并能深入到裂縫深處，降低顆粒的表面能，從而導(dǎo)致鍵合力的減弱，使顆粒上的縫隙更容易擴(kuò)展，能有效打碎粉料中的弱團(tuán)聚，避免重新愈合，使得破壞顆粒的外力減小，加速粉碎過(guò)程，明顯地縮短粉碎時(shí)間，節(jié)約能耗，提高研磨效率。

（3）穩(wěn)定作用

加入分散劑之后，分散劑吸附在陶瓷顆粒表面之后，部分或者全部覆蓋了顆粒的表面，導(dǎo)致原先的顆粒/溶劑界面張力被分散劑/水界面張力所取代。陶瓷顆粒要想在溶劑中穩(wěn)定分散，那么粒子在溶劑中受到的合力為零。當(dāng)陶瓷漿料懸浮液的濃度和陶土顆粒的粒度固定時(shí)，粒子在溶劑中所受到的重力、浮力和相互作用力是固定的，這種情況下只能通過(guò)添加分散劑來(lái)調(diào)整粒子/溶劑界面張力，使陶瓷顆粒受到的合力為零。

02.分散劑的作用機(jī)理

陶瓷漿料中的固體顆粒在熱運(yùn)動(dòng)、重力和攪拌的作用下，處于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，存在大量的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和碰撞，運(yùn)動(dòng)顆粒碰撞后是否成為團(tuán)聚顆粒，取決于范德華力、庫(kù)侖力和空間位阻作用力三種作用力間的綜合作用。所以，要使陶瓷粉體顆粒處于穩(wěn)定的懸浮液中，必須增大顆粒間的排斥力，才能保持陶瓷漿料的分散性。

分散劑作為一種在分子結(jié)構(gòu)上同時(shí)具有親水性和親油性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑，在懸浮液中能夠與陶瓷顆粒表面發(fā)生作用，從而降低分散體系中固體或液體粒子的聚集，均一分散那些難于溶解于液體的固體顆粒，同時(shí)也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成穩(wěn)定懸浮液膠體。

在制備陶瓷漿料時(shí)加入分散劑，其作用方式為：靜電斥力作用即雙電層穩(wěn)定機(jī)制是指通過(guò)加入離子型分散劑，陶瓷顆粒表面產(chǎn)生一定量的表面電荷，使顆粒間產(chǎn)生較大的排斥力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顆粒的穩(wěn)定分散；空間位阻穩(wěn)定作用是指在懸浮體中加入一定量的不帶電的高分子量的化合物，使其吸附在顆粒的表面上，形成較厚的位阻層，使顆粒間產(chǎn)生空間排斥力，達(dá)到分散目的；靜電空間位阻復(fù)合穩(wěn)定作用即在懸浮體中加入一定量的高分子聚合物電解質(zhì)或者加入一種高分子化合物與低聚物(如PEG)或有機(jī)物單體(例如檸檬酸三銨)的混合物，使其吸附在粒子表面上，此時(shí)聚電解質(zhì)既可通過(guò)本身所帶電荷排斥周圍粒子，又能通過(guò)其空間位阻效應(yīng)阻止周圍粒子的靠近，兩者的共同作用可實(shí)現(xiàn)復(fù)合穩(wěn)定分散的效果。

03.陶瓷分散劑的分類

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(yáng)離子型和陰離子型)、非離子型、混合型等。

根據(jù)組成不同，也可將陶瓷分散劑分為無(wú)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。

（1）無(wú)機(jī)分散劑

無(wú)機(jī)分散劑通常也被稱作解凝劑，可使釉漿產(chǎn)生稠化效應(yīng)，因而能夠防止釉漿沉淀。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)分散劑不能揮發(fā)，燒結(jié)后與原料熔為一體，性能均勻穩(wěn)定。陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的主要有氯化鈉、六偏磷酸鈉、偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉等無(wú)機(jī)電解質(zhì)，通常為鈉離子的無(wú)機(jī)鹽，無(wú)機(jī)分散劑的主要作用機(jī)理是分散體系的電荷平衡。

（2）有機(jī)小分子分散劑

主要是有機(jī)電解質(zhì)類分散劑，包括檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸鈉（EDTA）,羥乙基乙二胺三乙酸鈉(HEDTA)等；以及表面活性劑分散劑，包括硬脂酸鈉、烷基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚等。

（3）高分子分散劑

如聚丙烯酰胺（300）、聚甲基丙烯酸銨、羧甲基纖維素、亞硫酸化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂等。高分子分散劑主要是空間穩(wěn)定機(jī)制為主起分散作用，有的帶電高分子還可以輔以靜電穩(wěn)定機(jī)制使分散體系穩(wěn)定，因此這種分散劑通常比有機(jī)小分子分散劑更有效。有機(jī)高分子分散劑在干燥和燒結(jié)過(guò)程就能揮發(fā)，幾乎沒(méi)有殘留物。

小結(jié)

陶瓷生產(chǎn)發(fā)達(dá)的國(guó)家都非常重視陶瓷分散劑的研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用，并且已經(jīng)基本淘汰了水玻璃等傳統(tǒng)分散劑。且近些年來(lái)，世界陶瓷生產(chǎn)先進(jìn)國(guó)家每年都有不少新品陶瓷分散劑推出，陶瓷分散劑己經(jīng)成為化學(xué)添加劑中一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域。

我國(guó)陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中使用傳統(tǒng)添加劑的歷史比較長(zhǎng)，從20世紀(jì)50年代就開(kāi)始使用添加劑，近些年我國(guó)陶瓷添加劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的也很快，規(guī)模也在不斷壯大。但隨著陶瓷工業(yè)的迅速發(fā)展，陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)漿料性能的要求也變得越來(lái)越高。

因此，開(kāi)發(fā)出更高性能的如超分散劑（高分子分散劑）等陶瓷分散劑備受期待。這對(duì)專業(yè)分散劑生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)意義重大的任務(wù)。

9月27日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇·揚(yáng)州舉辦2024全國(guó)高純氧化鋁粉體制備技術(shù)及應(yīng)用交流大會(huì)。我們邀請(qǐng)到安徽嘉智信諾化工股份有限公司董事長(zhǎng)陳永康出席本次大會(huì)并作題為《信諾超分散劑在氧化鋁生產(chǎn)及陶瓷漿料中應(yīng)用》的報(bào)告。屆時(shí)，陳總將在演講中講解更多的陶瓷分散劑使用知識(shí)，以對(duì)您的實(shí)際生產(chǎn)提供一些指導(dǎo)和幫助。

參考來(lái)源

[1]程程.壓電陶瓷制備中分散劑的添加對(duì)陶瓷片性能一致性的影響

[2]李鵬飛等.陶瓷用聚合物分散劑的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展

[3]周桃生等.分散劑及其在陶瓷制備中的應(yīng)用

[4]張占新等.不同分散劑對(duì)氧化鋁陶瓷基片加工工藝的影響

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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