以注浆法制造的陶瓷生坯所用泥浆是陶瓷原料在水中的一种悬浮体系,在实际生产中,泥浆应具有一定的流动性才能满足成型的要求。具有流动性的泥浆在静置一段时间后会凝聚,这种现象称为泥浆的触变性,也称厚化度。
实验原理
泥浆的流动性指标,工艺上通常以一定体积的泥浆从一定的流出孔流出所需的时间来表征。相对流动性指标通常以泥浆的流出时间除以同体积水的流出时间来表示。泥浆的触变性(厚化度)则以泥浆静置30 min后的流出时间与静置30 s后的流出时间比值来表示。
注泥浆料既要求含水量少,又要流动性好,单靠调节水量是不能解决这个矛盾的,常用的方法是选择适当的电解质稀释剂和适宜的加水量。
通常情况下,黏土粒子带负电,在水中能吸附正离子形成胶团,一般天然黏土粒子吸附着各种正离子:Ca 2 + 、Mg 2 + 、Fe 2 + 、Al 3 + ,其中Ca 2 + 为最多,在黏土水体系中,黏土还大量吸附H + ,由于H + 离子半径小,电荷密度大,与带负电的黏土粒子作用力也大,易进入胶团吸附层,中和黏土粒子的大部分电荷,使动电位降低,相邻胶体粒子间的排斥力减小,致使黏土粒子易于黏附凝聚,降低流动性。Ca 2 + 、Al 3 + 等高价离子电荷高,与黏土粒子间的静电引力大,易进入胶团吸附层,同样降低泥浆流动性,如在黏土水系统中加入某种电解质,其阳离子水化能力强,水化膜厚,而且电荷低,与黏土粒子间的引力不很大(如Na + ),大部分仅能进入胶团的扩散层,使扩散层加厚,动电位增加,黏土间斥力增加,从而提高泥浆的流动性,即这种电解质起到了稀释作用。
泥浆的最大稀释度(最大流动性)与其动电位的最大值相对应。若加入过量的电解质,泥浆中阳离子浓度过高,会有较多的阳离子进入胶团的吸附层,中和黏土胶团的负电荷,而使动电位下降,黏土胶团不易移动,泥浆流动性下降,因此,电解质的加入量应在一定范围内。
此外,电解质的阳离子若能与黏土颗粒中的离子(如Ca 2 + 、Al 3 + )作用形成难溶盐或稳定的络合物,也会改善泥浆的流动性。如果加入的电解质将系统变成碱性,则可防止颗粒表面带不同电荷而相互吸引,还可以中和正电荷,使颗粒斥力增加,动电位增大,从而使泥浆稀释。
根据上述分析,用作稀释剂的电解质应具备的条件是:
1.具有水化能力大的一价正离子,如Na + ;
2.直接离解或水解而提供足够的OH-,使系统呈碱性;
3.能与黏土中的离子形成难溶盐或稳定络合物。
生产中常用的电解质可分为三类:
1.无机电解质,如水玻璃、碳酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等,这类电解质用量一般为干料重量的0.3%~0.5%;
2.能产生保护胶体的有机盐类,如腐植酸钠、单宁酸钠、柠檬酸钠、松香皂等,用量一般为0.2%~0.6%;
3.聚合电解质,如聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、阿拉伯树胶等。