中國粉體網(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)際操作中往往會面臨一個棘手的問題,，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，無法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。

這時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)揮著潤濕、助磨,、穩(wěn)定等幾種作用,，這對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)不同的對象和工藝，添加適當(dāng)?shù)臐櫇駝┠軌驅(qū)⒃瓉碛H油的表面轉(zhuǎn)化為親水的表面,，或者將原來親水的表面轉(zhuǎn)化為親油的表面,。能起到潤濕作用的物質(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降低水的表面張力,。

（2）助磨作用

在國內(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，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,，加速粉碎過程,，明顯地縮短粉碎時間，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，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添加分散劑來調(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,、重力和攪拌的作用下，處于不規(guī)則運(yùn)動中,，存在大量的相對運(yùn)動和碰撞,，運(yùn)動顆粒碰撞后是否成為團(tuán)聚顆粒,，取決于范德華力、庫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,，此時聚電解質(zhì)既可通過本身所帶電荷排斥周圍粒子，又能通過其空間位阻效應(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）無機(jī)分散劑

無機(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,、三聚磷酸鈉等無機(jī)電解質(zhì)，通常為鈉離子的無機(jī)鹽,，無機(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)過程就能揮發(fā),，幾乎沒有殘留物。

小結(jié)

陶瓷生產(chǎn)發(fā)達(dá)的國家都非常重視陶瓷分散劑的研究開發(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，世界陶瓷生產(chǎn)先進(jìn)國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)添加劑中一個十分活躍的領(lǐng)域,。

我國陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中使用傳統(tǒng)添加劑的歷史比較長，從20世紀(jì)50年代就開始使用添加劑,，近些年我國陶瓷添加劑產(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)過程中對漿料性能的要求也變得越來越高,。

因此,，開發(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,。這對專業(yè)分散劑生產(chǎn)商來說是一項意義重大的任務(wù),。

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參考來源

[1]程程.壓電陶瓷制備中分散劑的添加對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.不同分散劑對氧化鋁陶瓷基片加工工藝的影響

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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