常见陶瓷分散剂的对比与应用案例

引言

分散剂在生产高质量先进陶瓷中发挥着关键作用。它们能确保颗粒均匀分布,提高工艺效率,并增强最终产品的性能。随着行业的发展,选择合适的分散剂变得日益复杂。
常见陶瓷分散剂包括:无机分散剂(如硅酸钠、六偏磷酸钠)、有机分散剂(如硬脂酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚)及聚合物分散剂(如聚纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮)。


常见分散剂对比:

无机分散剂


有机小分子分散剂


聚合物分散剂(合成聚合物)

特性主要通过静电排斥作用发挥功效。其在水中电离释放多价阴离子(如SiO₃²⁻PO₃⁻),这些阴离子吸附于带轻微正电荷的陶瓷颗粒(如粘土、氧化物)表面,从而增加其表面负电荷密度。根据DLVO理论,颗粒因表面电荷相同而相互排斥,从而克服范德华吸引力实现分散。


特性:• 阴离子型:通过静电排斥作用发挥功效;其亲水性阴离子基团吸附于颗粒表面,疏水性尾链伸入溶液中。

• 非离子型:主要通过空间位阻作用发挥功效。其亲水聚氧乙烯链在水中伸展形成聚合物涂层,当颗粒接近时,链间相互排斥力可防止团聚。对pH值和电解质影响较小。



特性:主要依靠强效空间位阻稳定机制。分子结构由"锚定基团""溶剂化链"两部分构成。

应用领域:主要用于性能要求不高的传统陶瓷坯料浆料(如建筑陶瓷、日用陶瓷),常与其他类型分散剂复配作为辅助分散剂以降低成本。在现代高性能陶瓷中的应用逐渐减少。
应用领域:常用于釉料与颜料分散,亦作为球磨工艺中的研磨助剂。非离子型表面活性剂因pH值不敏感特性适用于特定体系,常与聚合物分散剂复配以增强协同效应。
应用领域:先进陶瓷(结构陶瓷、功能陶瓷、电子陶瓷等)及现代卫浴陶瓷浆料制备的首选。特别适用于凝胶浇铸、带材浇铸、喷雾干燥等先进成型工艺的浆料体系。

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陶瓷加工中分散剂的应用:

泥浆浇铸: 分散剂对制备稳定低粘度泥浆至关重要,可实现高密度复杂形状的浇注成型。

表面改性: 某些分散剂(如硬脂酸)可作为表面改性剂,提升氧化锆等粉末的分散性。

性能优化: 分散剂的选择显著影响烧结陶瓷的最终性能,包括密度、导热性及介电特性。

 

分散剂与陶瓷粉末间的相互作用机制复杂,是多重因素协同作用的结果。通过合理选择分散剂并调控介质环境,可实现高效的粉末分散效果。

分散剂的选择是陶瓷工艺优化的关键环节。从传统的无机分散剂到高性能的聚合物分散剂,其作用机制已从单一的静电排斥发展为静电-空间位阻协同稳定。在实际应用中,需根据陶瓷体系特性(如颗粒表面电荷、pH环境)及成型工艺要求(如浇注稳定性、浆料流变性)进行精准筛选。通过科学配比与复配技术,充分发挥各类分散剂的协同效应,才能最终实现浆料的高稳定性、低粘度与产品的高性能化,为先进陶瓷制造提供坚实基础。