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陶瓷注浆泥浆用电解质

临沂陶瓷材料科技
原创
科普传统陶瓷、新型陶瓷材料工艺技术及发展应用。
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注浆是日用陶瓷生产中主要的成型方法之一。虽然影响产品质量的因素很多,电解质对泥料本身工艺性能却是直接影响质量的重要环节。

为了降低注浆泥料的含水量,同时又能保证泥浆有足够的流动性,就必须加入一些碱或盐。凡是能起上述作用的碱或盐,在陶瓷生产中统称做电解质。第一种用于陶瓷生产的电解质一Na2CO3,虽然它有这样或那样的缺点,但至今仍被陶瓷厂所广泛采用。随着利学技术的不断发展,以后又陆续发现了水玻璃,腐植酸盐和部分有机物。生产实践证明,用长链的有机物的碱金属盐类作电解质比用传统的Na2CO3要好得多。

1、电解质稀释泥浆的机理电解质对泥浆的稀释作用,许多人都做过详尽的论述。这些论述都从不同的角度阐述了稀释的机理,为了便于理解是否可以楼括起来,在粘土一一水系统中,粘土粒子表面带有负电,能够从水中吸附离子并只能吸附正离子。这一吸附现象 的 表 现 特征是首先吸附H*,而一价、二价和 三 价的金属阳离子是按照它们彼此间的置换活性选择性地吸附。金属阳离子的置换活性顺序如下.

Li> Na>K>NH4> Ca >Mg >Sr >Ba>Co>A1>H
在粘土一一水系统中,粘土粒子的周用吸附着大量的H+而形成一层牢固 结合 水 ,外层为疏松结合水,角外层为填充颗粒之间孔隙的自由水。当泥浆中加入适量的纯碱时,Na离子连同它的水化膜一起被 粘上粒子吸附进入扩散层(疏松结合水层)使原扩散层的部分水被释放出来 转为 自由水,从而在水分不变的情况下增加了泥浆的流动性一一泥浆获得稀释;当纯碱的加入量过多时,Na离子将进入牢固结合水层并和粘 土粒子牢牢地结合在一起,虽然也有一部分年固结合水被释放出来,但粘土粒子由于引力作用彼此靠近,发生絮凝,使流动性变坏。实验证明:为了获得有较好流动性,又能满足成型工艺要求(如易于脱模、不易开裂)的泥浆,电解质的加入量不是泥浆黏庚最低时的用量,而往 往略低于此值。

2、电解质种类的选择
目前,不少瓷厂的电解质仍以Na2CO3为主,有的也同时用一些水玻璃,也有用腐植酸盐的。长链的有机物,当前都采用得也很多。为了恰当地选择电解质种类及用量,必须首先弄清不同电解质的作用特点。Na2CO3作为电解质,首先是Na离子带着它的水化膜进入粘土胶粒的扩散层使部分疏松结合水转化为自由水,其次,由于Na2CO 3是强碱弱酸的盐,它的水溶液所显示的碱性有助于粘土中的有机物的形成保护胶体。水玻璃的稀释作用则是在泥浆中形成了以胶体形式存在的多硅酸盐离子(三或三以上),这些胶体粒子既能起到Na离子的作 用,又能直接起到保护胶体的作用。
在工艺性能方面,成型时用水玻璃的坯体得硬且脆,用纯碱的则比较柔软;在还原气氛中烧成时,用纯碱者易吸烟,用水玻璃者就不明显。

综上所述不难看出: 当以有机物较少的次粘土为主要原料制备泥浆时,为了增加泥浆中的保护胶体以期获得较好的流动性可以首先考虑使用水玻璃。若主粘土是二次粘土,为了使有机物能充分地转变成保护胶体,则首先应当考 虑 使用足够的Na2CO3,有时为了调 整 坯体的软硬和尽量 降低烧成缺陷,也多采用纯碱一水玻璃混合电解质。有机电解质目前在日用陶瓷工业中应得也很多,为了改善泥浆的工艺性能,用甲基纤维素、橡碗烤胶、羚甲基纤维素分别进行了试验,效果都比较好。这类电解质除了有稀释泥浆的作用以外,并能降低吃浆速度,同时还能提高半成品的强度。因此,用于一次粘土为主的泥浆尤为适宜。有机电解质的加入量不宜过多,一般在0.1~0.5%为好,若>0.6%时,烧成时产品容易起泡。
多少年来,泥浆中Ca离子、Mg离子等阳离子的存在一直被人们认为是影响泥浆流动性的主要因素。因此,人们想了许多办法尽量降低泥浆中Ca离子、Mg离子的浓度。然而,浓度过高的SO-2的存在同样也会影响泥浆的流动性,这一点却往往被不少的人所忽视为了改善泥浆的流动性以减少泥缕等注浆缺陷,可以在注浆泥料中加入钡盐以除SO-2。
钡盐的加入量视泥浆中SO-2的浓度而定,一般情况下不超过 1%。
3、纯碱、水玻璃的加入次序
过去在使用纯碱一水玻璃混合电解质时,往往是将纯碱和水玻璃同时加入球磨。由于这样制得的泥浆流动性不好,因此就进行了分别加入的试验。试验结果表明,先入足量的纯碱,待出磨前 (至少一小时)加入水玻璃,这样制得的泥浆的流动性比者同时加入时有较明显的改善。二者同时加入时流动性不好,是因为纯碱有使水玻璃水解产生的多硅酸盐离子发生聚合的倾向,这样就部分地抵消了它们的稀释作用。如果一开始先加入纯碱,纯碱可以充分发挥它的稀释作用,后来加入的水玻璃的稀释能力也不会再受到纯碱的干扰,这样就可以获得流动性较好的泥浆。据此,建议在使用纯碱一水玻璃混合电解质时,先把全部纯碱和原料一起入磨,待接近达到规定细度时再加入水玻璃。再研磨一小时以上出磨。

在确定水玻璃的用量时,不能单单考虑重量,同时还要注意它 的SiO2/Na2O比,因为其稀释作用是随 SiO2/Na2O比的变化而变化的。不同性质的泥浆应选用不同SiO2/Na2O比的水玻璃,塑性较好的泥料,宜用 SiO2/Na2O比较低的瘠性料较多的泥料,宜用 SiO2/Na2O比较高的。一般说来,日用瓷常用水玻璃的 SiO2/Na2O比在2.2~3.2为宜。

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科普锦绣中华
学士级
2023-11-29
天之祥瑞
太师级
为了降低注浆泥料的含水量,同时又能保证泥浆有足够的流动性,就必须加入一些碱或盐。凡是能起上述作用的碱或盐,在陶瓷生产中统称做电解质。第一种用于陶瓷生产的电解质一Na2CO3,虽然它有这样或那样的缺点,但至今仍被陶瓷厂所广泛采用。随着利学技术的不断发展,以后又陆续发现了水玻璃,腐植酸盐和部分有机物。生产实践证明,用长链的有机物的碱金属盐类作电解质比用传统的Na2CO3要好得多。
2023-11-28
叶尔波里·克得尔别克
进士级
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2023-11-28