增塑剂在高档白瓷坯料中的应用

增塑剂在高档白瓷坯料中的应用
作者：刘宗振郭庆贺葛成存
来源：《佛山陶瓷》 2011年第6期
摘要：通过在高档白瓷坯料中添加少量的改性膨润土作为增塑剂，来弥补可塑性粘土的不足，以及解决坯料可塑性较差的问题。

结果表明：增塑剂可明显提高坯料的可塑性，可有效减少因坯料可塑性不足而产生的开裂、变形等问题。

关键词：高档白瓷；增塑剂；可塑性
1 引言
随着陶瓷行业的迅速发展，优质高可塑性粘土原料日益匮乏，原料的品质也越来越差，Fe2O3与TiO2的含量偏高。

如果配方中泥料使用过多，则会严重影响陶瓷产品的白度。

但若泥料添加量不足，其可塑性又不能满足生产加工的要求，成形时开裂较多，严重影响产品质量。

高档白瓷要求产品的白度值为72以上，通过试验发现，配方中强塑性粘土的添加量不能超过10%，否则产品白度就不能达到要求。

当顾客对产品的外观要求越来越高时，产品形状将会更复杂，这就要求泥料有较高的可塑性能，单纯靠加入强塑性粘土已不能满足生产要求。

因此，寻找一种泥料增塑剂，增加坯料的可塑性能成为非常紧迫的任务。

常用的日用瓷坯料增塑剂有纤维素、藻类、多糖等。

但纤维素、藻类及多糖在泥料中使用会存在一些缺陷，如泥料存放时间稍长时，该类物质容易变质，影响坯料可塑性能。

经过大量的试验发现，由某公司生产的B4增塑剂是一种改性膨润土，应用到配方中，取得比较理想的效果，异形制品及大件制品在成形时出现的开裂、粘模缺陷大大降低，半成品出坯率提高了20%以上。

2 B4增塑机理分析
粘土之所以具有可塑性是由于粘土颗粒之间、颗粒与介质之间存在作用力。

据分析，粘土颗粒之间存在两种作用力：
（1）吸引力。

吸引力主要是指范德华力、局部边-面静电引力和毛细管力，这三种力中又以毛细管力为主。

在粘土塑性范围内的含水量下，堆聚的粘土粒子表面形成一层水膜，在水的表面张力作用下，使粘土颗粒紧紧地吸引在一起，赋予粘土良好的可塑性能。

（2）排斥力。

是由带电粘土表面的离子之间引起的静电斥力。

粘土颗粒之间的这两种作用力，在塑性泥料中粘土颗粒处于吸引力与排斥力的平衡中，粘土颗粒仅在一定距离范围内才显示出粒子间的吸力。

水量过少，不能维持颗粒间水膜的连续性，在外力作用下颗粒位移到新的位置，由于水膜中断，导致毛细管力下降，斥力增强，泥团出现裂纹而塑性破坏；如果加水过多，水膜过厚，致使颗粒之间距离过大而无毛细管力作用，塑性破坏。

瘠性料无可塑性，是因为它的粒子本身不能水化，不能象粘土粒子那样形成水化膜和吸附层，因而颗粒之间难以形成足够的毛细管力来满足可塑性要求。

膨润土的结构是由一层（SiO4）四面体和两层（AlO8）八面体组成，对水有很强的亲和力，吸水后产生膨胀而破坏粘土的层间结构，使颗粒分散成很细小的粒子，因而有很强的可塑性能。

B4增塑剂是一种改性膨
润土，在普通的膨润土中，CaO的含量一般较高，Ca-粘土占有很大比例。

B4增塑剂是普通膨润土经过淘洗、细磨，并加入某种钠盐添加剂，经过充分的物理及化学反应，使膨润土中的Ca-粘土中的大部分Ca2+被Na+置换而形成Na-粘土。

由于Na-粘土的结合水量为75g/100g土，而Ca-粘土的结合水量仅为24.5g/100g土，所以普通膨润土经过改性后，粘土颗粒更细，水化能力更大，遇水后能分散成很多粒径约零点几微米的胶体颗粒，这样细小的胶体颗粒水化使胶粒周围带有一层粘稠的水化膜，水化膜外围是松结合水。

瘠性料与改性膨润土B4构成不连续相，均匀分散在连续介质中。

在外力作用下，粒子之间沿连续水膜滑移，当外力去除后，细小的B4颗粒间的作用力仍能使它维持原状，这时泥团也就呈现出强可塑性。

所以B4是一种增塑效果比较明显的增塑剂，有必要在陶瓷生产中扩大其应用，提高泥料可塑性能。

3 试验
3.1 试验原料与组成
试验中所采用的原料为生产高档白瓷用原料，主要有内蒙长石、石英、龙岩土、龙岩洗泥、云南精泥、汶南土、B4增塑剂、氧化铝粉等，其化学组成如表1所示。

3.2 试验内容
本实验是在原配方的基础上添加增塑剂B4，来研究B4对泥料的应力和应变，以及对产品品质的影响。

4
结果分析
4.1 B4在坯料中的添加量
B4是一种改性膨润土，它过强的吸水性能使泥浆压滤比较困难，且其含有较多的CaO 和MgO，在烧结过程中因盐类的分解产生较多的气体易使产品出现缺陷，同时CaO与MgO在烧结时在坯体中出现液相较早，使产品变形倾向加大，因而在坯料中使用量一般不能超过5%。

经过大量试验，在坯料中加入2.5%的B4，同时对配方结构进行微调，泥料的各项性能指标比较理想。

原配方及试验配方的化学组成如表2所示。

4.2 B4对泥料应力及应变的影响
应力是指泥料出现裂纹时所加的负荷，应变量指泥料产生裂纹前的最大变形量。

泥料的可塑指标反映了泥料的应力与应变的关系。

为研究B4对泥料可塑性能的影响，对加入B4增塑剂前后泥料的应力与应变分别进行测量，有关测试数据如表3所示。

由表3可知，在坯料中加入B4后，对泥料的水分影响较小，但坯料的应力值、应变量、可塑指标、干燥强度都明显提高，说明增塑剂有效改善了泥料的可塑性能，有利于制品的后续加工。

4.3 B4对烧成及产品品质的影响
B4对烧成及产品的品质有一定的影响，具体内容如表4所示。

由表4可知，加入B4后，经过适当调整配方，产品的烧成温度基本保持不变，产品品质保持原有水平。

由于配方中适当减少了长石的用量以及B4的增塑作用，产品的变形倾向减小。

虽然收缩率增大了0.1%，但对产品尺寸影响不大，可以不予调整。

5 使用效果分析
自2008年，在笔者公司的高档白瓷配方中使用B4增塑剂以来，生产的各项工艺参数保持不变，保证了生产的连续性和稳定性。

由于泥料可塑性的提高，在产品成形中出现的坯体开裂、粘膜的问题基本得到解决，坯检合格率由平均78%提高到95%以上，给公司带来可观的经济效益。

6 结论
（1）优质可塑性粘土原料日益匮乏，使用增塑剂提高泥料的可塑性能是可行的。

（2） B4增塑剂是一种改性膨润土，它对泥料的增塑效果比较显著，有必要在陶瓷生产中进一步扩大应用。

参考文献
[1] 刘康时.陶瓷工艺原理[M].广州：华南理工大学出版社,1990.。