复合添加剂制备高固含量陶瓷墙地砖料浆的应用研究

摘要

陶瓷墙地砖生产中，料浆性能直接影响陶瓷的工艺过程，其稳定分散决定着喷雾造粒粉料和产品的性能。陶瓷料浆添加剂是制备低粘度、高固含量、分散均匀、稳定陶瓷料浆的关键和保障。针对目前大多数陶瓷厂家反映添加剂减水和分散稳定效果不理想，料浆含水率高、性能不稳定、球磨和干燥能耗大等问题，本论文从分析添加剂的作用机理及其各种影响因素入手，结合石湾某陶瓷厂生产的实践，研制一种减水、稳定分散效果好的复合型陶瓷料浆添加剂。 分散剂是一种用途广泛的表面活性剂，能迅速湿润颗粒表面，改善表面性能，使料浆具有良好的稳定分散性。本论文通过对原料X射线衍射分析(XRD)，采用单因素分析法和二元组合试验找到了几种新型的效果较好分散剂。同时，探讨了分散剂的种类和用量、固含量、pH值、球磨时间等各种因素对料浆性能的影响，并利用正交试验设计，得到最佳工艺参数。试验发现新型分散剂D的解凝和分散效果较好，在pH为9.0～10.0和加入量为0.2％，能有效提高料浆固含量1～2％，并保证料浆有良好的工艺性能，无机分散剂B效果也不错，在加入0.4％时具有良好的解凝作用。 通过对若干种分散剂进行试验综合分析比较，筛选了硅酸钠和无机分散剂B、分散剂D、以及聚丙烯酸钠，在pH值为9.5～10.0范围内，采用正交试验设计研制出一定比例混合的无机-有机高聚物的复合添加剂-Y。并通过试验和借助颗粒分布、扫描电镜形貌分析(SEM)、红外分析等测试手段，探讨复合添加剂-Y作用和作用机理，表明：它具有解凝、助磨、稳定分散等作用，能有效的降低粘度、改善流动性、提高了陶瓷浆料稳定性；在保持料浆具有一定流动性的情况下，它能有效提高浆料的固含量2～3％(提高到69％以上)。 复合添加剂引入陶瓷厂生产中，通过进一步试验得到优化复合添加剂-Z：无机B(0.22％)、分散剂D(0.18％)、CMC(0.03％)组合。在实际生产中加入0.5％厂用添加剂固含量为67％时，流动度为42秒左右，而加入0.43％复合添加剂-Z固含量69％时，流动度42.5秒。试验分析得出复合添加剂-Z能有效的改善料浆流动性，降低其含水率2％，具有一定悬浮分散作用。同时提高球磨效率5～7％，增加坯体强度、节能降耗、降低成本。研究结果显示，复合添加剂是高效的、可行的，并有很好的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1陶瓷工业发展概述

1.2墙地砖料浆的制备

1.3.陶瓷料浆体系的稳定分散

1.3.1稳定分散条件

1.3.2陶瓷料浆的稳定分散理论

1.3.3陶瓷料浆稳定分散的调控

1.4陶瓷料浆添加剂概述

1.4.1陶瓷料浆添加剂的种类

1.4.2添加剂的作用机理

1.4.3几种常用的料浆添加剂

1.5陶瓷料浆添加剂的应用及发展

1.6添加剂选用及注意事项

1.7研究意义

1.8研究目的

1.9研究的内容及创新点

第二章实验材料及方法

2.1试验原料和试剂

2.1.1实验主要原料

2.1.2实验试剂

2.2实验设备

2.3试验过程

2.3.1原料预处理

2.3.2球磨工艺参数确定

2.3.3试验工艺过程

2.3.4料浆的制备

2.4性能测试分析

2.4.1 X射线衍射分析

2.4.2红外光谱(FTIR)分析

2.4.3 Zeta电位测定

2.4.4料浆的性能检测

2.4.5料浆细度(筛余)和颗粒粒度分布测定

2.4.6料浆沉降度的测定

2.4.7料浆含水率测定和粉料含水率测试以及控制

2.4.8坯体的制备和强度的测定

2.5本章小结

第三章分散剂在陶瓷料浆制备中作用研究

3.1概述

3.1.1分散剂分类和作用机理

3.1.2分散剂的作用

3.1.3分散剂的应用

3.1.4分散剂选用注意的几个问题

3.2试验部分

3.2.1实验原料和试剂

3.2.2试验过程

3.3试验结果讨论与分析

3.3.1分散剂的预选与确定

3.3.2 XRD对粘土原料分析、及原料对料浆性能的影响

3.3.3分散剂种类对料浆性能的影响

3.3.4分散剂加入量对料浆的影响

3.3.5pH值的对料浆Zeta电位及性能的影响

3.3.6固含量对料浆性能的影响

3.3.7球磨时间对减水分散效果的影响

3.4本章小结

第四章复合添加剂的研究

4.1复合陶瓷添加剂概述

4.2试验过程和方法

4.2.1试验方案的选择

4.2.2正交设计法确定有关参数

4.2.3正交实验设计试验制备复合添加剂

4.2.4正交试验结果的进一步试验

4.2.5复合添加剂的作用

4.3结果与分析

4.3.1试验方案的确定

4.3.2正交设计法确定几种工艺参数结果分析

4.3.3正交试验设计结果与分析

4.3.4复合添加剂调整优化

4.3.5复合添加剂的性能分析

4.3.6原料处理对料浆性能的影响

4.3.7红外光谱(FTIR)分析

4.4本章小结

第五章复合添加剂在陶瓷工业中的应用试验

5.1工业生产应用试验情况

5.2实验过程及试验结果

5.2.1试验材料及过程

5.2.2在工厂实验室内的试验结果

5.2.3扩大试验

5.3试验结果分析与讨论

5.3.1减水分散作用

5.3.2助磨作用

5.3.2增加坯体的强度的作用

5.4复合添加剂-Z的评价

5.4.1效果评价

5.4.2经济效益评价

5.4.3优缺点评价

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢