 您的位置：网站首页 > 陶瓷技术 |
|
陶瓷临时性粘合剂应用及机理
|
| (发布日期:2007-3-13 23:14:01) |
|
|
在陶瓷生产中，总是希望坯体在成型后具有最大的干燥强度，以保证后道工序的顺利进行。随着陶瓷工业原料品种的扩大，尤其是大量工业废渣及劣质原料的开发利用，这就要求有一种能将不含天然塑化剂的瘠性粉末粘合起来的添加剂，同时要保证制品的性能和纯度要求。生产实践证明，传统的粘土、无机粘合剂水玻璃等不符合上述要求，唯有有机粘合剂才能担当此任。有机粘合剂用量少(加人量0.5％-2％)，且能对陶瓷制品起改性作用，促进工艺流程的完善，却不会改变制品的性能组成。现代陶瓷材料的一些工艺过程已离不开有机添加剂。陶瓷临时性粘合剂作为陶瓷生产的辅助原料越来越受到陶瓷生产厂家的广泛关注，粘合剂的研究和开发也愈来愈受重视。
临时性粘合剂一般是有机物及其溶液，具有中等分子基、约5000单位。其作用特点是在常温下将坯料颗粒包围、连结起来，烧结或烧成时(约450℃左右)则发生挥发、分解和氧化，留下少量灰份(约0.5％-2％)，对产品的最终性能不会带来负面影响。
目前，在墙地砖生产过程中普遍存在着坯体强度不足的现象。尤其是大规格墙地砖的生产、坯体破损率高达10％-30％，严重地影响了生产、造成了不必要的经济损失。这就需要一种合适的添加剂，使得制品在成型过程中能够减少粉料间的摩擦力，增加陶瓷粉料的可塑性和成型中的高度粘结性，从而提高制品的生坯强度。
在众多的粘合剂中，如何选择粘合剂及其加入量是一个关键问题。选择粘合剂的基本原则是对陶瓷工艺过程的时间、工作量、能耗、现有工艺和对环境影响均不会带来不利的效应，对制品则要求生坯密度大、生坯强度高、产品的均匀性与高纯度，且不得过分增加生产成本。具体说来，选用粘合剂必须遵循以下原则：
一、掌握各种添加剂的作用机理、作用特征及其适用范围；
二、熟悉配方料的组成特性，需用何种添加剂及其对该配方的作用效果；
三、添加剂的引入不得改变原有生产工艺流程。低温下最好在400℃以下必须分解或裂解，挥发温度范围宽些、灰份少些，且分解的气体需无毒无害；
四、添加剂在物料中易分散均匀且与粉体不发生化学反应；
五、在保证制品性能要求的前提下，添加剂的种类和数量愈少愈好；
六、添加剂的选用不得过分增加生产成本。
在众多的临时性粘合剂中，过去常用的有糊精、淀粉、黄蓍胶、橡碗栲胶、阿拉伯树胶及亚硫酸低浆废液等，不断新出现的有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酯以及海藻酸盐等。随着科学技术的发展，一些有机物质的应用，特别是人工合成的一些新的物质，作为陶瓷添加剂具有非常优良的性能，故不断取代过去用的而日益得到广泛应用。在新的粘合剂中，由于大多数为有机物质，故从有机化学方面来研究其组成、结构、性质和作用，对更好地使用添加剂必将带来益处。
在使用粘合剂同时应注意，加入粘合剂后球磨时间不宜过长，否则易引起高分子化合物分子链的破坏而影响粘合。另一方面，一些从植物中提取的粘合剂，如多糖、淀粉、羧甲基纤维素等，放置时间长浆料会受到细菌侵蚀而影响粘合性能，需加入防腐剂以避免。与此同时，粘合剂的用量也必须通过实验来确定。加人量过少时，由于有机物分子长链粘结的物料颗粒增多，导致料浆容易产生沉聚，且粘结强度效果不明显；加人量过多则会出现有机分子链之间的相互交连作用而聚凝，轻者降低料浆的流动性，严重的会导致絮凝融变，且增加生产成本。
粘合剂的作用机理是通过其有机物分子结构的独特性来体现的。粘合剂与被粘结物料间的粘合力的主要来源是粘合体系分子间的作用力。由于大多数高分子物质都具有柔曲的或直的分子长链。在陶瓷物料与粘合剂的粘结体系中、粘合剂与陶瓷物料在具有相容性的前提下、进行相互的紧密接触，由于分子的布朗运动或链段的摆动产生互扩散现象，这种扩散作用使二者所有的极性基团或链节相互靠近，当粘合剂与陶瓷物料两种分子间距达到10-5埃时，便产生相互的分子作用力，并互相吸引，使分子间的距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离，从而打破粘合剂与陶瓷物料链条间界面，形成牢固过渡区。
有的高分子化合物，它们既是亲水的又是极性的，这种分子在水溶液中能生成水化膜，而且这种分子连同其水化膜能被物料颗粒牢固地吸附在表面上。从而使瘠性粉料颗粒表面不但有了一层厚厚的水化膜，而且又有了一层粘性很大的高分子化合物，继而能把松散的瘠性粉料粘合起来。又由于水化膜的存在，使泥料在外力作用下，颗粒能发生相对位移，外力消除后，卷曲的线型高分子又重新将它固定下来，因而使瘠性粉料具有可塑性和粘合性，如聚乙烯醇；有的粘合剂在水溶液中发生离解，其分子链大小不一、形状不对称，便可以通过范德华力相互靠拢，形成牢固的网络结构，能在泥料中相互制约、相互牵连、使颗粒间具有很强的粘接作用，如羧甲基纤维素；有的如糖类物质，多由主链结构和侧链结构组成，因而具有良好的柔性。当它们与陶瓷物料混合在一起时，其分子链互相交连，形成网络结构。陶瓷物料中的粘土微粒和其它微粒渗入网状结构而被粘结在一起、起骨架作用。总之，作为临时性粘合剂的作用机理总是与其独特的有机高分子结构分不开的。
作为陶瓷临时性粘合剂的开发和起步较晚，尤其是国内。随着粘合剂新品种的不断增加，应用范围的日益扩大以及理论探讨的逐步深入，相信陶瓷临时性粘合剂将有更广阔的发展前景。
信息来源：实用陶瓷生产技术汇编
|
|
|
 |
 |
|
|
