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陶瓷减水剂是如何分类和发展的?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-07-12

陶瓷减水剂,亦称解凝剂、分散剂、稀释剂或解胶剂,是目前应用非常广泛的一种陶瓷添加剂。陶瓷减水剂的作用是通过系统的电动电位,改善釉料的流动性,使其在水分含量减少的情况下,黏度适当,流动性好,避免出现缩釉等现象,提高产品的质量;同时,还能减少油层的干燥时间,降低干燥能耗,降低生产成本。因此,使用优良的减水剂,能促进陶瓷生产向高效益、高质量、低能耗的方向发展。

一、陶瓷减水剂的分类

根据组成不同,可将陶瓷减水剂分为无机减水剂、有机减水剂和高分子减水剂。

(一)无机减水剂

主要是无机电解质,一般为含有钠离子的无机盐,如氯化钠、硅酸钠、偏硅酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、三聚磷酸钠等,适用于氧化铝和氧化锆等浆料。其中应用最多的是三聚磷酸钠,其价格低,综合性能相对较好。无机减水剂在水中可电离起调节电荷作用,如与表面活性剂复配,可帮助降低表面活性剂的临界胶束浓度,改善分散效果。但是无机减水剂由于受分子结构、相对分子质量等因素的影响,其分散作用十分有限,而且用量较大。

(二)有机减水剂

主要是低分子有机电解质类分散剂和表面活性剂分散剂,前者主要有柠檬酸钠、腐殖酸钠、乙二胺四乙酸钠、亚氨基三乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠等。后者作为分散剂的多为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂,阳离子表面活性剂和两性表面活性剂使用较少。阴离子表面活性剂较多使用的有主要羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐等。非离子表面活性剂可分为聚氧乙烯型、多元醇型和聚醚型三类。

(三)高分子减水剂

主要是水溶性高分子,如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其钠盐、羟甲基纤维素等。在陶瓷浆料中添加的高分子分散剂一般分为两类:一类是聚电解质,在水中可电离,呈现不同的离子状态,如聚丙烯酸钠;另一类是非离子型高分子表面活性剂,如聚乙烯醇。高分子陶瓷减水剂由于疏水基、亲水基的位置和大小可调,分子结构可呈梳状,又可呈现多支链化,因而对分散微粒表面覆盖及包封效果要比前者强得多,加之其分散体系更易趋于稳定、流动,高分子陶瓷减水剂已经成为很有前途的一类高效减水剂。

二、国内外陶瓷减水剂的发展状况

国外对新型陶瓷添加剂的研究起步较早,一些大型新型陶瓷添加剂公司如德国Zschimmer&Schwarz公司、Bad公司、意大利Lamberti公司等,对陶瓷添加剂的研究处于世界领先地位。德国Zschimmer&Schwarz公司的PC-67减水剂在佛陶公司不少厂家实验表明,加入0.1% ~0.2%,釉浆流动性有明显的改善,但因价格高且供应不便,因而在我国推广使用受到限制。

与发达国家相比,我国陶瓷减水剂的总体研究水平不高。1993年以前,我国常用的减水剂有水玻璃、碳酸钠、三聚磷酸钠、腐殖酸钠、焦磷酸钠液等,以单一或复合形式加入。1993年以后,取而代之的新型减水剂包括腐殖酸盐-硅酸盐合成物、腐殖酸盐-磷酸盐合成物,磷酸盐-硅酸盐合成物、合成聚合电解质等。新型解凝剂一般以单一形式加入,效果良好。随着对陶瓷减水剂重要作用的进一步认识,国内科研工作者已经开始了对新型高效陶瓷减水剂,尤其是聚羧酸系减水剂的初步研究。

孙晓然、樊丽华等采用溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠陶瓷减水剂,加入量在0.05%~0.5%较宽范围内均可获得良好的减水效果;胡建华、汪长春等在氧化还原的引发体系中,合成出了直链含羧基、羟基、磺酸基等官能团,支链含醚基的多官能团共聚物,取得了良好的分散效果;赵石林、岳阳、黄小彬等在水溶液体系合成低坍落度损失的聚羧酸盐高效减水剂,研究了影响分子量、聚合率的因素,研究了羧酸盐共聚物单体组成变化对分散性能的影响,以及复配对高效减水剂性能的影响;公瑞煜、李建蓉、肖传健等以聚氧乙烯甲基烯丙基二醚(APEO-n)、顺丁烯二酸酐(Man)、苯乙烯(St)等为共聚单体合成了一系列聚羧酸型梳状共聚物,其结果表明,接枝链的长度和密度影响分散剂的性能,当接枝链长度为20~60、苯乙烯摩尔分数为5%~20%时分散性能良好。

三、高效减水剂研究的发展趋势

随着陶瓷工业的迅速发展,传统的陶瓷添加剂已不能适应需求。世界各国都在积极研究和应用新型高效陶瓷减水剂。作为代表的聚羧酸系减水剂的研究发展很快,目前对聚羧酸系减水剂的合成、作用机理探讨等方面只是建立在合理推测阶段,存在很多无法预测的因素,不少理论尚待深入研究论证,深入研究新型高性能减水剂仍具有重要的理论意义和实用价值。尽管系统研究新型高性能减水剂仍存在很多困难,但其发展前景是相当广阔的。

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