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        陶瓷減水劑

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        陶瓷坯體增強劑的強化機理

        2020-09-09 17:39:48

        在目前的陶瓷生產中,由于生坯體強度不足,缺邊掉角現象比較嚴重,降低了成品率。坯料的制備是一個非常重要的環節,它直接影響到成形、修坯、上光、運輸、燒成等工序。坯體干燥強度是一個重要指標,對產品的產量和質量有著重要的影響。由于當地原材料的限制,中國許多工廠,尤其是中國南部的坯料中粘土的可塑性較差。同時,由于工藝的限制,坯體的干燥強度較差,即使增大成型壓力,也難以滿足要求。在生產中,特別是國外先進的陶瓷生產廠家,加入強體劑是解決上述問題的有效途徑。

        二.坯體增強劑及其增強機理

         1、坯體增強劑及其分類

        坯體增強劑是指用于增強、增塑陶瓷坯體的物料。增強劑一般為有機高分子聚合物,加入后對陶瓷生產工藝各環節無不良影響,并具有良好的燒成特征。常見的坯體增強劑有變性淀粉、甲基纖維素、聚乙烯醇及丙烯酸聚合物、海藻酸鈉、糊精、栲膠等。市面上商品坯體增強劑有粉體和液體兩種,前者易于包裝運輸但易吸潮結團,后者則易于在陶瓷漿料中分散,使用更為方便,并能對漿料起到懸浮穩定作用,即使加入量高達5%也不會使料漿稠化,而且不影響漿料的流動性。

         2、坯體增強劑的增強機理

        坯體增強劑的增強機理大致可概括為有機高分子鏈增強、氫鍵增強、粘合增強、靜電力增強和纖維增韌。

         3、有機高分子鏈增強

        在沒有增強劑時,陶瓷坯體顆粒之間的結合是依靠范德華力,在加入了坯體增強劑之后,陶瓷坯體顆粒之間的結合機制則取決于增強劑分子的結構。對于有機高分子類的增強劑,具有足夠鏈長的高分子聚合物可以在陶瓷顆粒之間架橋,產生交聯作用而形成不規則網狀結構,并形成凝聚,將陶瓷顆粒緊緊包裹,如圖1所示。坯體斷裂前,施加于坯體上的一部分載荷由增強劑分子長鏈承擔,而且由于其分子鏈中具有許多可以內旋轉的單鍵馴,這種內旋轉的單鍵使得高分子鏈具有較強的柔性和彈性,因而能增加坯體強度。

        4、氫鍵增強

        在坯體階段,陶瓷顆粒之間還存在少量水分,故顆粒之間還有毛細管力。毛細管力的存在使得顆粒擴散層產生張緊力,從而將顆粒拉近。當成形壓力越大,顆粒之間的距離越近,毛細管力越大,則顆粒結合力越強,坯體強度越大。增強劑存在時,除了上述的范德華力和毛細管力作用之外由于顆粒表面被高分子材料包裹,還會使顆粒之間借助于高分子而產生氫鍵作用,因而大大增加了坯體強度,如圖2所示。氫鍵作用強弱取決于增強劑的分子鏈表面電荷密度,電荷密度越大,作用力越強。

        5、粘合增強

        分子的熱運動增加,使包裹在一個顆粒表面的高分子與包裹在另一個顆粒外表面的高分子纏繞或鏈合,把兩個顆粒更加緊密的粘合在一起。從而在生坯成型時,既有外部對泥料的施加壓力,形成顆粒間的機械結合,又有泥料內部的高分子粘合效應,形成三維網狀體型結構,Z終使經過處理后的生坯強度提高。

        6、靜電力增強

        粘土顆粒往往形成片狀結構,從結晶學和硅酸鹽理論觀點可知,板面常帶負電,四周棱邊常帶正電,由于片狀厚度很薄,粒度的磨細往往是板面面積的減少,棱邊變化不大,顆粒成多棱角狀負電荷作用減弱,相對的止電荷作用增強。在壓型過程中,顆粒以邊.棱連接為主導,而邊.邊、棱一棱連接很少,因而帶負電荷的邊與帶正電荷棱由于靜電引力作用而相互凝聚起來,隨著壓型力增加,顆粒問空隙減少,顆粒間距進一步縮小,顆粒接觸數目逐漸增多,靜電引力再度增加,從而使坯體具有一定的強度。

        7、纖維增韌

        SiC纖維具有高強度模量,高溫耐氧化性能,且高溫下強度、模量損失又少的特點。Brennar等用連續微晶SiC纖維來補強玻璃陶瓷,與單一玻璃陶瓷相比,強度提高了4倍。Rice也有研究報道,用SiC纖維補強Zn02時強度可達450Mpa。

        坯體增強劑

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