陶瓷添加劑國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀趨勢(shì)及展望

1、陶瓷添加劑國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀、趨勢(shì)及展望俞康泰1張俊峰2周孟大3(1武漢理工大學(xué)教授430070) (2佛山歐陶企業(yè)副總經(jīng)理工藝工程師528000) (3江蘇省拜富色釉料有限公司工程師214221)1前言11何謂陶瓷添加劑 所謂陶瓷添加劑就是在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中為滿足工藝要求和性能需要所添加的化學(xué)添加劑的通稱(chēng)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、陶瓷添加劑在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用越益廣泛，自粉體制備、漿料、可塑坯料 的制備到成型、干燥、燒成等各道工序中都能見(jiàn)到它的存在，它的加入量雖少，作用卻很大，被稱(chēng)為陶瓷工業(yè)中的“魔術(shù)師”。陶瓷添加劑是無(wú)機(jī)或有機(jī)物質(zhì)及二者的復(fù)合物、衍生物，其中各種新型陶瓷添加劑是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中 高

2、新技術(shù)的產(chǎn)物，其優(yōu)異的使用性能有力地促進(jìn)了陶瓷工業(yè)生產(chǎn)向高質(zhì)量、高效率的方向發(fā)展。陶瓷 添加劑在生產(chǎn)中的用量不大(通常在0520)，但作用很關(guān)鍵，陶瓷添加劑的應(yīng)用和對(duì) 各種新型添加劑的開(kāi)發(fā)已成為陶瓷工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面。12陶瓷添加劑的應(yīng)用2 0世紀(jì)8 0年代以來(lái)，陶瓷添加劑的研究和開(kāi)發(fā)速度加快，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，遍及傳統(tǒng)陶 瓷產(chǎn)業(yè)和新型陶瓷產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷、耐火材料、工程陶瓷、功能陶瓷、 生物陶瓷等。 不同陶瓷添加劑有不同特定的作用，包括解凝(或稱(chēng)稀釋、減水)、緩凝、促凝、增塑、塑化、粘合、 懸浮、除泡、平整、防腐、潤(rùn)濕、粉體表面改性、助磨及促進(jìn)干燥、燒結(jié)等多種作

3、用，因而用在陶瓷 生產(chǎn)的各個(gè)工序中起到了提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗等重要作用，從而受到廣泛重視。 此外在環(huán)保方面添加劑也得到廣泛應(yīng)用，如絮凝劑在瓷質(zhì)磚拋光污水和色釉料污水處理中的應(yīng)用、初 級(jí)絮凝和次級(jí)絮凝的應(yīng)用。13陶瓷添加劑的分類(lèi) 常用的陶瓷添加劑按其狀態(tài)可分為固體顆粒或粉體和液態(tài)流體兩大類(lèi)；按其使用領(lǐng)域可分為傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)用和新型陶瓷工業(yè)用二大類(lèi)；其中傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)包括日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷、電瓷、化工 陶瓷、耐火材料、磨料等多個(gè)行業(yè)；新型陶瓷工業(yè)包括電子陶瓷、陶瓷基片、工程陶瓷、生物陶瓷、 特種耐火材料、超高溫涂料等。此外，陶瓷添加劑按其化學(xué)組成可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)高分子二大類(lèi)，按 其使用功能的不同

4、可分為分散劑、稀釋劑、結(jié)合劑、潤(rùn)濕劑、表面活性劑、除泡劑、防腐劑、干燥和 燒成、燒結(jié)助劑。2陶瓷添加劑國(guó)內(nèi)外著名生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品的介紹目前在國(guó)際上主要生產(chǎn)陶瓷添加劑的廠家，有德國(guó)的司馬化工(z s c h i mm e rs c h w a r 2c h e m is c h ef a b r ik e n)，這是一家生產(chǎn)各類(lèi)化工產(chǎn)品的國(guó)際著名公司。 屬下設(shè)有陶瓷部，專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)各類(lèi)陶瓷生產(chǎn)用化工助劑計(jì)有坯體制備用添加劑包括解凝劑和分散劑、臨 時(shí)粘結(jié)劑、壓形劑；釉料制備用添加劑包括解凝劑和分散劑、釉料臨時(shí)粘結(jié)劑、懸浮穩(wěn)定劑、流變添 加劑、防腐劑、消泡劑等；制品裝飾用添加劑包括印花固定劑、絲網(wǎng)印花介質(zhì)

5、、輥筒印花介質(zhì)、拒釉 劑、三次燒成專(zhuān)用印花介質(zhì)；絲網(wǎng)制備用添加劑包括絲網(wǎng)膠粘劑、感光劑、硬化劑、縷空劑、絲網(wǎng)清 潔劑、絲網(wǎng)去垢劑等；注漿成形用助濾劑、球磨用助磨劑、坯體增強(qiáng)劑、脫模劑、石膏模添加劑(增 強(qiáng)劑、緩凝劑等)、熱塑注模粘結(jié)劑、等靜壓成形用添加劑；貼花紙生產(chǎn)用添加劑包括封面油、調(diào)墨 油等；特種陶瓷用潤(rùn)濕劑、增塑劑、壓形劑、臨時(shí)粘合劑、化學(xué)粘結(jié)劑、觸變性粘結(jié)劑、成孔劑、膨 松劑、絮凝劑；干燥用助劑、燒成和燒結(jié)助劑等。該公司在陶瓷添加劑生產(chǎn)中是品種最齊全、質(zhì)量?jī)?yōu) 等的一家國(guó)際品牌公司。另一家國(guó)際公司是美國(guó)的羅門(mén)哈斯公司(r o hm h a r s)，該公司生產(chǎn)的特種陶瓷用化學(xué)添 加劑在國(guó)

6、際上享有盛譽(yù)，如該公司生產(chǎn)的d u ra m ax d系列分散劑，可用在諸如高鋁瓷、電子3陶瓷(如鈦酸鋇基)的漿料分散上；該公司生產(chǎn)的d u ra m ax系列粘合劑可針對(duì)各種不同的成 形方法，諸如等靜壓成形、干壓成形、流延法、輥壓法等。意大利的岱德羅斯公司(d a e d a l u s)也是一家國(guó)際著名的生產(chǎn)陶瓷添加劑的公司，其添 加劑偏重于建筑衛(wèi)生陶瓷和其它工業(yè)陶瓷用。 與上述這些公司相比，國(guó)內(nèi)專(zhuān)門(mén)從事陶瓷添加劑的公司，無(wú)論在品種上還是質(zhì)量上尚存在相當(dāng)?shù)牟罹啵?但這幾年發(fā)展得也很快、規(guī)模也在不斷壯大，以佛山地區(qū)的歐陶企業(yè)為例，這是一家主要從事陶瓷添 加劑生產(chǎn)的公司，現(xiàn)已頗具規(guī)模。其主要產(chǎn)

7、品有陶瓷稀釋劑系列、陶瓷增強(qiáng)劑系列和水煤漿復(fù)合添加 劑三大類(lèi)。3陶瓷分散劑介紹分散劑又稱(chēng)為解凝劑、解膠劑、反絮凝劑、減水劑、稀釋劑。它的主要功能是提高系統(tǒng)的z eta電位(電動(dòng)電位)，從而改善漿料的流動(dòng)性。31常用的料漿解凝劑 陶瓷廠常用的傳統(tǒng)解凝劑見(jiàn)表l。 陶瓷廠用到的新型解凝劑名稱(chēng)、組成及應(yīng)用范圍見(jiàn)表2。 不同坯體及原料所用解凝劑的用量范圍如表3所示。 常用的釉漿用解凝劑如表4所示。4陶瓷塑化劑介紹 陶瓷塑化劑顧名思義是指增加陶瓷生坯料可塑性、結(jié)合性、或釉料懸浮性、結(jié)合性的各類(lèi)添加劑。它包括粘合劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、坯體增強(qiáng)劑、釉用流變添加劑(觸變劑)等。 普通陶瓷常用粘土、膨潤(rùn)土來(lái)提高其可

8、塑性、生坯強(qiáng)度和坯釉的強(qiáng)度。而特種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(lèi)和酯類(lèi)，如甘油、乙二醇、乙酸三甘醇、鄰苯二甲 酸二丁酯、鈦酸二丁酯、硬脂酸丁酯以及各種纖維素衍生物，如各種c m c，高聚合度多糖等，加入 量通常為0106。專(zhuān)用來(lái)提高陶瓷生坯成形的可塑性，增加生坯強(qiáng)度，減少破損的添加劑稱(chēng)為陶瓷坯體增強(qiáng)劑。在 新型增強(qiáng)劑中用得較多的有木質(zhì)素提取物，還有木質(zhì)素磺酸鹽，如木質(zhì)素磺酸鈣等，其中后者是比較 純的而前者即木質(zhì)素提取物中除木質(zhì)素外還含有葡萄糖、戊糖、半纖維素、樹(shù)脂酸鹽等木材提取物， 通常在造紙廠作為副產(chǎn)品產(chǎn)出。陶瓷工業(yè)中采用木質(zhì)素提取物作粘合劑、坯體增強(qiáng)劑，

9、比采用其它粘合劑既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。如在某 種墻地磚的生坯中加入o5的木質(zhì)素干提取物質(zhì)，強(qiáng)度提高了2 5，木質(zhì)素提取物在瓷坯燒成 時(shí)將被燒掉，無(wú)副作用。為提高釉在坯體上的附著能力，提高釉層強(qiáng)度、提高釉的懸浮穩(wěn)定性要求在釉漿中加入釉用粘合 劑，如表5所示。在眾多釉用粘合劑中，高純纖維素起重要作用如保水性等，且應(yīng)用最廣泛，它包括多種類(lèi)型纖維素。常見(jiàn)的幾種纖維素見(jiàn)表6。 此外還有釉用懸浮穩(wěn)定劑，這是一種防止釉漿沉淀的添加劑，如表7所示。5水煤漿復(fù)合添加劑所謂水煤漿是指由5 o7 o的煤粉、2 94 9的水和l的化學(xué)添加劑經(jīng)攪拌后制 成的漿體，它是一種液體燃料，可以像燃料油一樣的泵送、霧化、穩(wěn)定著火燃燒，可

10、長(zhǎng)距離輸送與儲(chǔ) 存，其熱值相當(dāng)于燃燒油的一半，現(xiàn)已在經(jīng)改造的普通燃油鍋爐、旋風(fēng)爐甚至鏈?zhǔn)娇煅b爐上使用。 水煤漿的化學(xué)添加劑包括分散劑、穩(wěn)定劑、消泡劑和緩蝕劑等，主要是指分散劑和穩(wěn)定劑。 常用的分散劑和穩(wěn)定劑有腐植酸木質(zhì)素復(fù)合水煤漿添加劑，其它一些有機(jī)高分子復(fù)合物、磺酸鹽 等。一些陶瓷廠在噴霧干燥塔熱風(fēng)爐中使用水煤漿，水煤漿含水率要求4 5，密度11 846、結(jié)束語(yǔ) 隨著陶瓷工業(yè)的發(fā)展，陶瓷添加劑在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和應(yīng)用可以說(shuō)是目新月異，它體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是其應(yīng)用范圍更加廣闊，幾乎涉及陶瓷生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域；二是功能更加齊全，包含環(huán)保、節(jié)能；三是產(chǎn)品的科技含量不斷提高，它與精細(xì)化工、納米科技結(jié)合

11、，其產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量有明顯的 進(jìn)步。陶瓷添加劑是化學(xué)添加劑中的一個(gè)重要分支，化學(xué)添加劑亦稱(chēng)為助劑，它是精細(xì)化工中的一個(gè)重 要門(mén)類(lèi)，其種類(lèi)繁多，甩途十分廣泛。添加劑的應(yīng)用直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的提高、性能的改進(jìn)、品種 的增加和工藝條件的改善。世界各國(guó)對(duì)助劑工業(yè)都給予高度的重視，在企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制的轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟(jì)市 場(chǎng)化的今天，產(chǎn)銷(xiāo)信息和市場(chǎng)信息發(fā)揮越來(lái)越大的作用，溝通助劑應(yīng)用的信息，促進(jìn)助劑的發(fā)展，開(kāi) 發(fā)出更多品種，更好性能的陶瓷專(zhuān)用添加劑是市場(chǎng)的需要。展望未來(lái)，面向2 1世紀(jì)陶瓷添加劑將在 陶瓷行業(yè)中得到更加廣泛的應(yīng)用，并取得更快的發(fā)展。表1陶瓷廠常用的傳統(tǒng)解凝劑類(lèi)別 名稱(chēng) 主要性狀 使用特點(diǎn)(加入量范圍

12、) 水玻璃 淺、黃、粘稠液 0105無(wú)機(jī)電解質(zhì) 碳酸鈉 白色吸水性粉末或顆粒0103可與水玻璃合用 磷酸鈉 00502焦磷酸鈉 白色粉末 0050200502 六偏磷酸鈉 白色粉末 005o2 三聚磷酸鈉 o0501 氫氧化鈉 白色片狀或粉末易潮解 與其它解凝劑合用00501與其它解凝劑合 草酸鈉 白色粉末 用草酸銨白色顆?；蚱瑺?白色結(jié)晶粉末無(wú)色結(jié)晶或顆粒有機(jī)電解質(zhì) 腐殖酸鈉 黑色顆?；蚍勰?0102與水玻璃合用 白色結(jié)晶顆粒或粉末 0205檸檬酸鈉 白色粉末 o205單寧酸鈉5表2部分國(guó)外引進(jìn)的新型解凝劑名稱(chēng) 化學(xué)成份 應(yīng)用范圍 特點(diǎn)dolafluxb腐植酸鹽一硅酸鹽 注漿成形 解凝范圍寬

13、 腐植酸鹽一硅酸鹽 注漿成形減水性強(qiáng)dolafluxf 腐植酸鹽一硅酸鹽 流動(dòng)性好dolafluxsp neu 合成聚合物 注漿成形 腐蝕性小dolapix pc 67 硅酸鹽 有些還具有助磨作用dolapix 162 硅酸鹽 注漿成形giessfix zs 腐植酸鹽一硅酸鹽dolaflux kw 合成聚合物 注漿成形dolapix pcn 腐植酸鹽一硅酸鹽dolaflux spneul 磷酸鹽一硅酸鹽 注漿成形 giessfix c30 磷酸鹽硅酸鹽 噴霧干燥 giessfix c9 1注漿成形 噴霧干燥 噴霧干燥 噴霧干燥表3不同陶瓷坯體及原料用解凝劑的用量范圍坯(原)料名稱(chēng) 解凝劑 加入

14、量(質(zhì)量) 墻地磚坯料 三聚磷酸鈉+硅酸鈉 0408 用噴霧干燥泥漿 新型添加劑 0205 衛(wèi)生陶瓷坯料泥漿硅酸鈉+碳酸鈉 05o8聚丙烯酸鈉 0103聚丙稀酸銨o204普通日用陶瓷坯料硅酸鈉+碳酸鈉 0305聚丙烯酸鈉 o1025(注漿) 聚丙烯酸鈉 0304骨灰瓷坯料 硅酸鈉 0406(注漿) 單寧酸鈉 0104鈦酸鋁陶瓷坯料 硅酸鈉 003008(注漿) 腐植酸鈉 003005氧化鋁(90瓷)硅酸鈉 o203漿料 焦磷酸鈉 0208高嶺土 焦磷酸鈉 0508滑石 焦磷酸鈉 0306 粘土熟料 焦磷酸鈉 0305 石墨 脂肪酸鈉 04066表4常用釉用解凝劑傳統(tǒng)釉用解凝劑 新型釉用解凝劑

15、偏硅酸鈉(水玻璃) 聚丙烯酸鈉 碳酸鈉(蘇打) 聚丙烯酸乙酯 焦磷酸鈉 磷酸鹽聚合物 六偏磷酸鈉 dolapixg6(進(jìn)口)樹(shù)皮斛 dolapix pc67(合成聚合物、進(jìn)口) 三聚磷酸鈉 dolapix pc66(合成聚合物、進(jìn)口) 檸檬酸鈉 giessfix g1(進(jìn)口)腐植酸鈉 giessfix g3(進(jìn)口) 丙烯酸鈉復(fù)合解凝劑(兩種以上傳統(tǒng)解凝劑并用或有機(jī)鹽與無(wú)機(jī)鹽復(fù)合)表5常用的釉用粘合劑 傳統(tǒng)釉用粘合劑 新型釉用粘合劑 高嶺土、膨潤(rùn)土纖維素衍生物(如mc、cmc) 淀粉、糊精改性生物多糖、聚乙烯醇 天然多糖水溶性有機(jī)聚合物 木質(zhì)素磺酸鹽醋酸乙烯、丙烯乙烯酯表6釉用纖維素粘合劑名稱(chēng) 性能及作用羧甲基纖維素(cmc) 溶解作用強(qiáng)、粘度低、解凝粘合、室溫施釉低聚合度cmc中聚合度cmc粘度較大，粘合作用，室溫50900c施釉 (如司馬公司的of叮apix)kg25高聚合度cmc(如司馬公司的粘度大，稠化，懸浮與粘合，50900c磚面施釉0p1apix)kgl00甲基纖維素(mc)非電解質(zhì)，粘合作用 表7釉用懸浮穩(wěn)定劑傳統(tǒng)懸浮穩(wěn)定