工艺因素对纳米ZnO陶瓷釉浆性能的影响分析

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1、广东建材2016年第6期材料研究与应用工艺因素对纳米ZnO陶瓷釉浆性能的影响分析1引言古战文刘学斌刘任松查根李小女(东莞市唯美陶瓷工业园有限公司)【摘要】采用在建筑陶瓷釉料或釉浆中直接加入纳米ZnO粉经机械研磨的方式来制备自洁陶瓷釉浆，研究了釉浆加工中主要工艺因素——解胶剂、加料方式、釉浆温度对纳米ZnO釉浆性能的影响。结果表明：当纳米ZnO抗菌配方中添加了0．2％腐殖酸钠、0．4％六偏磷酸钠、0．4％三聚磷酸钠、0．1％聚丙烯酸钠时，其釉浆流动性最佳。采用先球磨基础釉料后添加纳米ZnO粉球磨搅拌方式所制备的釉浆符合瓷质仿古砖施釉的工艺参数控制要求。纳

2、米ZnO抗菌陶瓷釉浆随着釉浆温度的自然冷却，其流动性变差，厚化度变小，触变性逐渐减弱。【关键词】纳米ZnO粉；陶瓷釉浆；流动性；加料方式；解胶剂；釉浆温度纳米ZnO粉是一种新型无机纳米材料，表现出许多特殊的性质，具有比表面积高、表面能大、活性高、安全、持久、抗菌广谱、耐热等特点，在陶瓷、电子、橡胶、涂料、化工等行业有极其重要的应用价值n1]。运用纳米ZnO研制的陶瓷制品具有杀菌除臭和分解有机物的自洁作用，被广泛应用到建筑陶瓷墙地砖所用场所、日用陶瓷、环保、医院等领域睁8

3、。同时ZnO无机材料又是建筑陶瓷墙地砖釉料配方中关键的化工原料。基于上述情况，本实

4、验在陶瓷釉浆中直接加入纳米ZnO粉经机械研磨搅拌的方式来制备自洁陶瓷釉浆，通过测试其釉浆的流动性、厚化度来探讨工艺因素对纳米ZnO陶瓷釉浆性能的的影响，为纳米ZnO粉在自洁仿古釉饰砖的实际生产和应用推广奠定基础。2实验2．1实验材料纳米ZnO粉体：浙江汇千高飞新材料有限公司，纯度≥99．91％，粒径分布为lO～80nm，水分含量为0．13％；六偏磷酸钠(Na6P6018)：北京化学试剂公司，分析纯；羧甲基纤维素(CMC)：美国赫克力士化工(江门)有限公司，陶瓷专用CMC(C1002中粘)；三聚磷酸钠(STPP)：重庆川东化工集团，优等品；腐殖酸钠：江西

5、天广利辅料有限公司，一级品。2．2主要实验设备KNM一2型快速球磨分散机球磨：用于球磨小批量陶瓷釉浆，其浆料细度控制在0。3％～0．5％；1．5T间歇节能陶瓷釉料球磨机：用于实际大批量研磨加工陶瓷釉浆生产；IOOML涂一4粘度杯：国内瓷砖生产应用最广泛的一种粘度杯，用于测定釉浆流动性能；IOOML比重瓶：用于测量陶瓷浆料的相对密度，即相对于水的密度，水的密度为1．Og／cm3；采用德国BrukerD8AdvanceX射线粉末衍射仪进行物相分析。2．3实验测试方法2．3．1纳米ZnO陶瓷釉浆流动性的测试在项目实验中采用的釉浆流动性测试方法：将搅拌均匀的纳

6、米ZnO陶瓷釉浆慢慢倒入到平台支架(提前调整好水平)上的IOOML涂一4杯内，直至液面凸出杯的上边缘。用清洁的平硬塑胶板沿边缘平推一次，除去凸出的液面及气泡，使釉浆的水平面与粘度杯上边缘在一水平面上。待静置3s后，推开涂一4杯底部的阀门，釉浆垂直流出，用承放杯承接，同时按动秒表，釉浆试液流出成线条状，断开时止动秒表，记录流出所用的时间，前后测量三次，取三次平行试验数据的平均值来表示釉浆的流动性，单位为秒，其误差不超过平均值的3％。2．3．2纳米ZnO陶瓷釉浆厚化度的测定厚化度也称稠化度，是用来表征陶瓷釉浆受到外界搅动时，其粘度减少但流动性增加且静置30

7、min后恢复原来形状的特性。其数值等于釉浆在涂一4杯中静置30min后的流出时间与在相同的杯中静置30s后的流出时间的比值。3结果与讨论一25—材料研究与应用广东建材2016年第6期3．1纳米ZnO材料物相组成分析结果通过对纳米ZnO无机材料进行XRD图谱分析(如图l所示)，XRD结果表明：纳米Zn0材料的最主要成分是ZnO，其中掺杂了极少量的合成抗菌剂时的磷酸盐。图1纳米ZnO抗茵材料YdkD图谱3．2解胶剂对纳米ZnO陶瓷釉浆流动性能的影响纳米ZnO粉末具有比表面积大、表面能大、活性高的特点，很容易发生团聚现象，特别是在陶瓷釉浆料中不易分散，失去纳

8、米ZnO材料的一些特性。在瓷砖实际生产中，在浆料球磨搅拌加工方式前提下，最快速有效的方法就是选择合适的解胶添加剂来促使团聚的纳米ZnO粉在陶瓷釉浆中解聚，使之与其他陶瓷无机化工浆料均匀分散地混合。解胶分散剂作用为：①润湿纳米颗粒表面：②使颗粒均匀分散于递质形成稳定分散体系唧。目前，陶瓷行业常见的解胶分散剂可分为三种：①无机类解胶剂，如水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等，其作用机理为：包裹纳米ZnO粒子，颗粒间的范德华力减少，同时增加系统Zeta表面电位的绝对值，粒子间的排斥力增加，还可有效地降低水的表面张力，提高湿润作用，有利于纳米ZnO粉在釉浆中的分散，

9、增加釉浆的流动性，用量一般为干料重量的0．3％～0．6％；②能生成保护胶体的有机酸盐类，如腐植