新型陶瓷坯體增強劑的研究

朱彥秋　陳磊　王金鳳

摘 要：本文對陶瓷坯體增強劑在現代陶瓷坯體配方中遇到的問題進行了概述和分析。坯體的強度是建陶行業發展的一個瓶頸因素。除了找尋優質原料，在增加坯體強度方面，企業應同時另辟蹊徑。

關鍵詞：坯體強度；增強劑；問題；解決方法；PVA

1 引言

坯體增強劑是建陶發展的共生技術，其發展史也就是建陶行業的發展史。目前建陶行業大部分使用羧甲基纖維素鈉作為坯體的增強劑，隨著建陶行業迅猛發展，作為不可再生資源的原礦坭越用越少，品質越來越差，坯體干燥強度低，從而導致干燥裂磚越來越多，羧甲基纖維素鈉已經遠遠不能滿足建陶的要求，所以必須找出一個新的出路。

2 陶瓷坯體增強劑使用發展概況分析

2.1 陶瓷原礦坭分布及品質現狀

原礦坭是生產墻地磚的重要原料，對坯體的白度，特別是坯體強度有著決定性影響。廣東省的原礦黑坭資源得天獨厚，白度高，結合強度高，鋁含量高，鐵鈦鈣鎂含量低，生產的瓷質磚、拋光磚的品質優于其他地區的產品。其他省份的拋光磚生產廠家一般都要使用廣東的黑坭才能生產出高檔的產品。目前，上海、浙江、法庫、高安、河北、山東和四川等省市的拋光磚生產廠家都使用廣東的黑坭。廣東黑坭的化學組成見表1。

目前，廣東黑坭由于開采過度，相比初期，黑坭品質已相差甚遠。不少廠家已開始使用混合坭、灰坭、咖啡坭等，然而產品的白度和強度等性能遠不如當初。不同地區的原料都有其特點，一般都是使用一部分廣東的黑坭，再混入一些本地區的坭類原料。

2.2 使用常規坯體增強劑常出現的問題

現在大多數陶瓷廠家使用的都是水溶性木質素鹽。一般加入量在0.01%～0.05%之間。具有一定的解凝性，可減少坯料研磨加水量，主要作用為強化干坯強度，降低破損率。在本世紀初用于陶瓷行業有著非常明顯的作用。進入2010年后， 廣東各地方的坭的品質大不如前，很多廠家出現了干坯強度不夠，破損率高的問題。水溶性木質素鹽已遠遠不能滿足陶瓷行業發展的需要。

2.3 引入高分子聚合物作為坯體增強劑的相關研究

2.3.1聚乙烯醇的基本信息及性能

聚乙烯醇，簡稱PVA，分子式為[C2H4O]n結構式為[CH2CHOH]n。聚乙烯醇是一種無色塑膠，由聚乙烯酯（通常為聚乙酸乙烯酯）受酸或堿水解作用而得。完全水解的聚乙烯醇，仍含約5%剩余乙酸基在內。聚乙烯醇的物理性質、抗水性及與韌化劑的混合性等與其水解程度有關，即與其在最終制品中的乙酸基與氫氧基之比例有關。聚乙烯醇對于有機溶劑及氣體皆為不透性，亦不能與之混和。除多元醇類、氨醇類以外，對能與水混合的多數溶劑皆能抗耐。完全水解的聚乙烯醇能溶于熱水。水解程度愈低，對水的抗力愈大，加入各種添加物亦能增加其抗水性。聚合物粘度可通過調節其最初所用聚乙烯乙酸酯的粘度進行控制。

2.3.2聚乙烯醇作為坯體增強劑的優勢

聚乙烯醇是目前已發現的唯一具有水溶性且無毒的高聚物。它是近三十年來發展起來的高分子化合物，由于合成技術的不斷提高和價格的不斷下降，其用途日益廣泛，發展速度很快，其性能介于橡膠和塑料之間，因而作為坯體增強劑成為可能。

聚乙烯醇有很好的成膜性及粘合力。聚乙烯醇作為一種水溶性合成粘結劑，它的粘合機理是加熱時溶劑揮發，PVA分子緊密接觸依靠分子間的吸附作用形成具有一定機械性能的膜，從而發揮粘結劑的性能。因此，PVA碳鏈的長短及醇解度的大小直接影響著膜的物理機械性能。一般使用的PVA聚合度高，強度大，但目前使用的PVA聚合度1700有些過高，在實際使用過程中，易起漿皮。另外，PVA的醇解度，因影響著分子中疏水基團含量和分子間氫鍵的作用大小，所以醇解度的降低，同樣會引起膜機械性能的降低。但根據“相似相容”原理，疏水基團含量的改變會影響被粘物的粘接力。

3 使用PVA相關數據的分析

3.1 加入不同比例的PVA對漿料性能的影響

表2是各配方化學組成，表3是相同球磨狀態下，不同漿料性能對比。從表2和表3可知，PVA的加入量對流動性有影響，加入越多，流動性越差。所以，擬取1#和3#噴霧造粒進行對比實驗。

3.2 加入PVA的粉料顆粒在放大鏡下的區別

1#粉料顆粒周圍粗糙不平，有很多細小的毛刺，有較多的空心粒子，振動易碎。3#粉料顆粒周圍平整光滑，無毛刺，基本沒有空心粒子，振動不易碎。加入PVA后粉料性能得到了明顯的提升。

3.3 加入PVA的粉料在成型后各工序的對比

3.3.1壓機和燒成工序的對比

表4是相同壓力和溫度下1#和3#粉料的干坯和成品強度對比，從表中不難看出，引入0.02%的PVA即可明顯增加干坯強度。

3.3.2吸水率和燒后尺寸對比

表5是1#和3#粉料制備的成品（以下簡稱1#成品和3#成品）吸水率和燒后尺寸，從表中來看，成品吸水率和尺寸基本一致。

3.3.3磚形對比

圖1和圖2分別是1#和3#成品的出窯變形圖。從圖中不難看出，兩者的出窯變形變化不大，比較相近。

圖3和圖4分別是1#和3#成品的拋光變形圖。從圖中可發現，3#成品的拋光變形優于1#成品，變形尺寸小，沒有后期反彈變形。

4 結論

（1） 通過觀察發現，加入PVA后粉料本身性能得到了明顯的好轉，有助于更好的成型。

（2） 從實驗數據看，在加入PVA后干坯強度有明顯的改善，可在一定程度上減少干燥裂磚的發生，有效降低生產損耗。

（3） 加入PVA對磚坯的抗折強度無太大影響

（4） 磚坯在吸水率、燒后尺寸和變形方面變化不大。

因此，從定性方面分析，加入PVA對干燥強度有一定程度的改善，可在工廠試驗后加入使用。

參考文獻

[1] 蔡飛虎，馮國娟.陶瓷墻地磚生產技術[M].武漢理工大學出版社，

2011，

[2] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成等.陶瓷工藝學[M].中國輕工業出版社，

2007.

[3] 中國硅酸鹽學會.硅酸鹽辭典[M].中國建筑工業出版社，1983.

[4] 于國波.一次快燒墻地磚常見缺陷分析[J].建材技術-陶瓷，1991（1）.

[5] 公方杰..瓷質磚裂紋缺陷分析[J].陶瓷，1995（5）.endprint

摘 要：本文對陶瓷坯體增強劑在現代陶瓷坯體配方中遇到的問題進行了概述和分析。坯體的強度是建陶行業發展的一個瓶頸因素。除了找尋優質原料，在增加坯體強度方面，企業應同時另辟蹊徑。

關鍵詞：坯體強度；增強劑；問題；解決方法；PVA

1 引言

坯體增強劑是建陶發展的共生技術，其發展史也就是建陶行業的發展史。目前建陶行業大部分使用羧甲基纖維素鈉作為坯體的增強劑，隨著建陶行業迅猛發展，作為不可再生資源的原礦坭越用越少，品質越來越差，坯體干燥強度低，從而導致干燥裂磚越來越多，羧甲基纖維素鈉已經遠遠不能滿足建陶的要求，所以必須找出一個新的出路。

2 陶瓷坯體增強劑使用發展概況分析

2.1 陶瓷原礦坭分布及品質現狀

原礦坭是生產墻地磚的重要原料，對坯體的白度，特別是坯體強度有著決定性影響。廣東省的原礦黑坭資源得天獨厚，白度高，結合強度高，鋁含量高，鐵鈦鈣鎂含量低，生產的瓷質磚、拋光磚的品質優于其他地區的產品。其他省份的拋光磚生產廠家一般都要使用廣東的黑坭才能生產出高檔的產品。目前，上海、浙江、法庫、高安、河北、山東和四川等省市的拋光磚生產廠家都使用廣東的黑坭。廣東黑坭的化學組成見表1。

目前，廣東黑坭由于開采過度，相比初期，黑坭品質已相差甚遠。不少廠家已開始使用混合坭、灰坭、咖啡坭等，然而產品的白度和強度等性能遠不如當初。不同地區的原料都有其特點，一般都是使用一部分廣東的黑坭，再混入一些本地區的坭類原料。

2.2 使用常規坯體增強劑常出現的問題

現在大多數陶瓷廠家使用的都是水溶性木質素鹽。一般加入量在0.01%～0.05%之間。具有一定的解凝性，可減少坯料研磨加水量，主要作用為強化干坯強度，降低破損率。在本世紀初用于陶瓷行業有著非常明顯的作用。進入2010年后， 廣東各地方的坭的品質大不如前，很多廠家出現了干坯強度不夠，破損率高的問題。水溶性木質素鹽已遠遠不能滿足陶瓷行業發展的需要。

2.3 引入高分子聚合物作為坯體增強劑的相關研究

2.3.1聚乙烯醇的基本信息及性能

聚乙烯醇，簡稱PVA，分子式為[C2H4O]n結構式為[CH2CHOH]n。聚乙烯醇是一種無色塑膠，由聚乙烯酯（通常為聚乙酸乙烯酯）受酸或堿水解作用而得。完全水解的聚乙烯醇，仍含約5%剩余乙酸基在內。聚乙烯醇的物理性質、抗水性及與韌化劑的混合性等與其水解程度有關，即與其在最終制品中的乙酸基與氫氧基之比例有關。聚乙烯醇對于有機溶劑及氣體皆為不透性，亦不能與之混和。除多元醇類、氨醇類以外，對能與水混合的多數溶劑皆能抗耐。完全水解的聚乙烯醇能溶于熱水。水解程度愈低，對水的抗力愈大，加入各種添加物亦能增加其抗水性。聚合物粘度可通過調節其最初所用聚乙烯乙酸酯的粘度進行控制。

2.3.2聚乙烯醇作為坯體增強劑的優勢

聚乙烯醇是目前已發現的唯一具有水溶性且無毒的高聚物。它是近三十年來發展起來的高分子化合物，由于合成技術的不斷提高和價格的不斷下降，其用途日益廣泛，發展速度很快，其性能介于橡膠和塑料之間，因而作為坯體增強劑成為可能。

聚乙烯醇有很好的成膜性及粘合力。聚乙烯醇作為一種水溶性合成粘結劑，它的粘合機理是加熱時溶劑揮發，PVA分子緊密接觸依靠分子間的吸附作用形成具有一定機械性能的膜，從而發揮粘結劑的性能。因此，PVA碳鏈的長短及醇解度的大小直接影響著膜的物理機械性能。一般使用的PVA聚合度高，強度大，但目前使用的PVA聚合度1700有些過高，在實際使用過程中，易起漿皮。另外，PVA的醇解度，因影響著分子中疏水基團含量和分子間氫鍵的作用大小，所以醇解度的降低，同樣會引起膜機械性能的降低。但根據“相似相容”原理，疏水基團含量的改變會影響被粘物的粘接力。

3 使用PVA相關數據的分析

3.1 加入不同比例的PVA對漿料性能的影響

表2是各配方化學組成，表3是相同球磨狀態下，不同漿料性能對比。從表2和表3可知，PVA的加入量對流動性有影響，加入越多，流動性越差。所以，擬取1#和3#噴霧造粒進行對比實驗。

3.2 加入PVA的粉料顆粒在放大鏡下的區別

1#粉料顆粒周圍粗糙不平，有很多細小的毛刺，有較多的空心粒子，振動易碎。3#粉料顆粒周圍平整光滑，無毛刺，基本沒有空心粒子，振動不易碎。加入PVA后粉料性能得到了明顯的提升。

3.3 加入PVA的粉料在成型后各工序的對比

3.3.1壓機和燒成工序的對比

表4是相同壓力和溫度下1#和3#粉料的干坯和成品強度對比，從表中不難看出，引入0.02%的PVA即可明顯增加干坯強度。

3.3.2吸水率和燒后尺寸對比

表5是1#和3#粉料制備的成品（以下簡稱1#成品和3#成品）吸水率和燒后尺寸，從表中來看，成品吸水率和尺寸基本一致。

3.3.3磚形對比

圖1和圖2分別是1#和3#成品的出窯變形圖。從圖中不難看出，兩者的出窯變形變化不大，比較相近。

圖3和圖4分別是1#和3#成品的拋光變形圖。從圖中可發現，3#成品的拋光變形優于1#成品，變形尺寸小，沒有后期反彈變形。

4 結論

（1） 通過觀察發現，加入PVA后粉料本身性能得到了明顯的好轉，有助于更好的成型。

（2） 從實驗數據看，在加入PVA后干坯強度有明顯的改善，可在一定程度上減少干燥裂磚的發生，有效降低生產損耗。

（3） 加入PVA對磚坯的抗折強度無太大影響

（4） 磚坯在吸水率、燒后尺寸和變形方面變化不大。

因此，從定性方面分析，加入PVA對干燥強度有一定程度的改善，可在工廠試驗后加入使用。

參考文獻

[1] 蔡飛虎，馮國娟.陶瓷墻地磚生產技術[M].武漢理工大學出版社，

2011，

[2] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成等.陶瓷工藝學[M].中國輕工業出版社，

2007.

[3] 中國硅酸鹽學會.硅酸鹽辭典[M].中國建筑工業出版社，1983.

[4] 于國波.一次快燒墻地磚常見缺陷分析[J].建材技術-陶瓷，1991（1）.

[5] 公方杰..瓷質磚裂紋缺陷分析[J].陶瓷，1995（5）.endprint

摘 要：本文對陶瓷坯體增強劑在現代陶瓷坯體配方中遇到的問題進行了概述和分析。坯體的強度是建陶行業發展的一個瓶頸因素。除了找尋優質原料，在增加坯體強度方面，企業應同時另辟蹊徑。

關鍵詞：坯體強度；增強劑；問題；解決方法；PVA

1 引言

坯體增強劑是建陶發展的共生技術，其發展史也就是建陶行業的發展史。目前建陶行業大部分使用羧甲基纖維素鈉作為坯體的增強劑，隨著建陶行業迅猛發展，作為不可再生資源的原礦坭越用越少，品質越來越差，坯體干燥強度低，從而導致干燥裂磚越來越多，羧甲基纖維素鈉已經遠遠不能滿足建陶的要求，所以必須找出一個新的出路。

2 陶瓷坯體增強劑使用發展概況分析

2.1 陶瓷原礦坭分布及品質現狀

原礦坭是生產墻地磚的重要原料，對坯體的白度，特別是坯體強度有著決定性影響。廣東省的原礦黑坭資源得天獨厚，白度高，結合強度高，鋁含量高，鐵鈦鈣鎂含量低，生產的瓷質磚、拋光磚的品質優于其他地區的產品。其他省份的拋光磚生產廠家一般都要使用廣東的黑坭才能生產出高檔的產品。目前，上海、浙江、法庫、高安、河北、山東和四川等省市的拋光磚生產廠家都使用廣東的黑坭。廣東黑坭的化學組成見表1。

目前，廣東黑坭由于開采過度，相比初期，黑坭品質已相差甚遠。不少廠家已開始使用混合坭、灰坭、咖啡坭等，然而產品的白度和強度等性能遠不如當初。不同地區的原料都有其特點，一般都是使用一部分廣東的黑坭，再混入一些本地區的坭類原料。

2.2 使用常規坯體增強劑常出現的問題

現在大多數陶瓷廠家使用的都是水溶性木質素鹽。一般加入量在0.01%～0.05%之間。具有一定的解凝性，可減少坯料研磨加水量，主要作用為強化干坯強度，降低破損率。在本世紀初用于陶瓷行業有著非常明顯的作用。進入2010年后， 廣東各地方的坭的品質大不如前，很多廠家出現了干坯強度不夠，破損率高的問題。水溶性木質素鹽已遠遠不能滿足陶瓷行業發展的需要。

2.3 引入高分子聚合物作為坯體增強劑的相關研究

2.3.1聚乙烯醇的基本信息及性能

聚乙烯醇，簡稱PVA，分子式為[C2H4O]n結構式為[CH2CHOH]n。聚乙烯醇是一種無色塑膠，由聚乙烯酯（通常為聚乙酸乙烯酯）受酸或堿水解作用而得。完全水解的聚乙烯醇，仍含約5%剩余乙酸基在內。聚乙烯醇的物理性質、抗水性及與韌化劑的混合性等與其水解程度有關，即與其在最終制品中的乙酸基與氫氧基之比例有關。聚乙烯醇對于有機溶劑及氣體皆為不透性，亦不能與之混和。除多元醇類、氨醇類以外，對能與水混合的多數溶劑皆能抗耐。完全水解的聚乙烯醇能溶于熱水。水解程度愈低，對水的抗力愈大，加入各種添加物亦能增加其抗水性。聚合物粘度可通過調節其最初所用聚乙烯乙酸酯的粘度進行控制。

2.3.2聚乙烯醇作為坯體增強劑的優勢

聚乙烯醇是目前已發現的唯一具有水溶性且無毒的高聚物。它是近三十年來發展起來的高分子化合物，由于合成技術的不斷提高和價格的不斷下降，其用途日益廣泛，發展速度很快，其性能介于橡膠和塑料之間，因而作為坯體增強劑成為可能。

聚乙烯醇有很好的成膜性及粘合力。聚乙烯醇作為一種水溶性合成粘結劑，它的粘合機理是加熱時溶劑揮發，PVA分子緊密接觸依靠分子間的吸附作用形成具有一定機械性能的膜，從而發揮粘結劑的性能。因此，PVA碳鏈的長短及醇解度的大小直接影響著膜的物理機械性能。一般使用的PVA聚合度高，強度大，但目前使用的PVA聚合度1700有些過高，在實際使用過程中，易起漿皮。另外，PVA的醇解度，因影響著分子中疏水基團含量和分子間氫鍵的作用大小，所以醇解度的降低，同樣會引起膜機械性能的降低。但根據“相似相容”原理，疏水基團含量的改變會影響被粘物的粘接力。

3 使用PVA相關數據的分析

3.1 加入不同比例的PVA對漿料性能的影響

表2是各配方化學組成，表3是相同球磨狀態下，不同漿料性能對比。從表2和表3可知，PVA的加入量對流動性有影響，加入越多，流動性越差。所以，擬取1#和3#噴霧造粒進行對比實驗。

3.2 加入PVA的粉料顆粒在放大鏡下的區別

1#粉料顆粒周圍粗糙不平，有很多細小的毛刺，有較多的空心粒子，振動易碎。3#粉料顆粒周圍平整光滑，無毛刺，基本沒有空心粒子，振動不易碎。加入PVA后粉料性能得到了明顯的提升。

3.3 加入PVA的粉料在成型后各工序的對比

3.3.1壓機和燒成工序的對比

表4是相同壓力和溫度下1#和3#粉料的干坯和成品強度對比，從表中不難看出，引入0.02%的PVA即可明顯增加干坯強度。

3.3.2吸水率和燒后尺寸對比

表5是1#和3#粉料制備的成品（以下簡稱1#成品和3#成品）吸水率和燒后尺寸，從表中來看，成品吸水率和尺寸基本一致。

3.3.3磚形對比

圖1和圖2分別是1#和3#成品的出窯變形圖。從圖中不難看出，兩者的出窯變形變化不大，比較相近。

圖3和圖4分別是1#和3#成品的拋光變形圖。從圖中可發現，3#成品的拋光變形優于1#成品，變形尺寸小，沒有后期反彈變形。

4 結論

（1） 通過觀察發現，加入PVA后粉料本身性能得到了明顯的好轉，有助于更好的成型。

（2） 從實驗數據看，在加入PVA后干坯強度有明顯的改善，可在一定程度上減少干燥裂磚的發生，有效降低生產損耗。

（3） 加入PVA對磚坯的抗折強度無太大影響

（4） 磚坯在吸水率、燒后尺寸和變形方面變化不大。

因此，從定性方面分析，加入PVA對干燥強度有一定程度的改善，可在工廠試驗后加入使用。

參考文獻

[1] 蔡飛虎，馮國娟.陶瓷墻地磚生產技術[M].武漢理工大學出版社，

2011，

[2] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成等.陶瓷工藝學[M].中國輕工業出版社，

2007.

[3] 中國硅酸鹽學會.硅酸鹽辭典[M].中國建筑工業出版社，1983.

[4] 于國波.一次快燒墻地磚常見缺陷分析[J].建材技術-陶瓷，1991（1）.

[5] 公方杰..瓷質磚裂紋缺陷分析[J].陶瓷，1995（5）.endprint