中國粉體網訊  在先進陶瓷生產中，濕法成型是一種常用的成型方法，而在實際操作中往往會面臨一個棘手的問題，因陶瓷粉體顆粒的團聚而導致難以獲得較高的固體含量、穩定性和流變性好的陶瓷漿料，無法對成型后獲得形狀復雜、燒成體收縮小、體積密度均一和性能穩定的高性能陶瓷提供條件。

這時候人們需要用到一種十分重要的添加劑——陶瓷分散劑。

01.陶瓷分散劑三大作用

陶瓷分散劑是目前應用十分廣泛的一種陶瓷添加劑，它的主要作用是防止在陶瓷顆粒表面形成疏水表面以防止其團聚，在同等加水條件下，提高顆粒間自由水的量，使原料各組分均勻分布于介質中，改善漿料流動性，提高顆粒均勻度，通常情況下，性能優異的陶瓷分散劑在陶瓷漿料的制備中，通常還發揮著潤濕、助磨、穩定等幾種作用，這對降低制造成本和提高陶瓷制品的性能起著重要的作用。

（1）潤濕作用

一般固體表面按其性質可以分為親水和親油兩大類。但是在陶瓷工業生產中，根據不同的對象和工藝，添加適當的潤濕劑能夠將原來親油的表面轉化為親水的表面，或者將原來親水的表面轉化為親油的表面。能起到潤濕作用的物質可以有效的降低液體的表面自由能，削弱陶瓷泥漿系統的表面張力和液體/固體系統的界面張力，粉體在比其自身的臨界表面張力低的溶液中分散性較好，因此，為了提高粉體的分散性，必須采用有效的添加劑來降低水的表面張力。

（2）助磨作用

在國內傳統陶瓷的工業生產中多采用半干壓成型法，在漿料的前期處理時，球磨是很關鍵的工序。在實際操作中常常采用效果比較好的濕磨法，在濕法球磨過程中，由于分子或粒子的相互撞擊、靠近、吸引，粉料往往容易產生團聚，特別是研磨到一定時間后，還有可能出現“逆研磨”現象，加入分散劑可牢固地吸附在顆粒的裂縫上并能深入到裂縫深處，降低顆粒的表面能，從而導致鍵合力的減弱，使顆粒上的縫隙更容易擴展，能有效打碎粉料中的弱團聚，避免重新愈合，使得破壞顆粒的外力減小，加速粉碎過程，明顯地縮短粉碎時間，節約能耗，提高研磨效率。

（3）穩定作用

加入分散劑之后，分散劑吸附在陶瓷顆粒表面之后，部分或者全部覆蓋了顆粒的表面，導致原先的顆粒/溶劑界面張力被分散劑/水界面張力所取代。陶瓷顆粒要想在溶劑中穩定分散，那么粒子在溶劑中受到的合力為零。當陶瓷漿料懸浮液的濃度和陶土顆粒的粒度固定時，粒子在溶劑中所受到的重力、浮力和相互作用力是固定的，這種情況下只能通過添加分散劑來調整粒子/溶劑界面張力，使陶瓷顆粒受到的合力為零。

02.分散劑的作用機理

陶瓷漿料中的固體顆粒在熱運動、重力和攪拌的作用下，處于不規則運動中，存在大量的相對運動和碰撞，運動顆粒碰撞后是否成為團聚顆粒，取決于范德華力、庫侖力和空間位阻作用力三種作用力間的綜合作用。所以，要使陶瓷粉體顆粒處于穩定的懸浮液中，必須增大顆粒間的排斥力，才能保持陶瓷漿料的分散性。

分散劑作為一種在分子結構上同時具有親水性和親油性兩種相反性質的界面活性劑，在懸浮液中能夠與陶瓷顆粒表面發生作用，從而降低分散體系中固體或液體粒子的聚集，均一分散那些難于溶解于液體的固體顆粒，同時也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成穩定懸浮液膠體。

在制備陶瓷漿料時加入分散劑，其作用方式為：靜電斥力作用即雙電層穩定機制是指通過加入離子型分散劑，陶瓷顆粒表面產生一定量的表面電荷，使顆粒間產生較大的排斥力，進而實現顆粒的穩定分散；空間位阻穩定作用是指在懸浮體中加入一定量的不帶電的高分子量的化合物，使其吸附在顆粒的表面上，形成較厚的位阻層，使顆粒間產生空間排斥力，達到分散目的；靜電空間位阻復合穩定作用即在懸浮體中加入一定量的高分子聚合物電解質或者加入一種高分子化合物與低聚物(如PEG)或有機物單體(例如檸檬酸三銨)的混合物，使其吸附在粒子表面上，此時聚電解質既可通過本身所帶電荷排斥周圍粒子，又能通過其空間位阻效應阻止周圍粒子的靠近，兩者的共同作用可實現復合穩定分散的效果。

03.陶瓷分散劑的分類

根據分散介質的不同，可將分散劑分為水性分散劑和油性(非水介質)分散劑，而前者又包括離子型(包括陽離子型和陰離子型)、非離子型、混合型等。

根據組成不同，也可將陶瓷分散劑分為無機分散劑、有機分散劑、高分子聚合物分散劑以及復合分散劑等。

（1）無機分散劑

無機分散劑通常也被稱作解凝劑，可使釉漿產生稠化效應，因而能夠防止釉漿沉淀。傳統的無機分散劑不能揮發，燒結后與原料熔為一體，性能均勻穩定。陶瓷工業生產中使用較多的主要有氯化鈉、六偏磷酸鈉、偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉等無機電解質，通常為鈉離子的無機鹽，無機分散劑的主要作用機理是分散體系的電荷平衡。

（2）有機小分子分散劑

主要是有機電解質類分散劑，包括檸檬酸鈉、乙二胺四乙酸鈉（EDTA）,羥乙基乙二胺三乙酸鈉(HEDTA)等；以及表面活性劑分散劑，包括硬脂酸鈉、烷基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚等。

（3）高分子分散劑

如聚丙烯酰胺（300）、聚甲基丙烯酸銨、羧甲基纖維素、亞硫酸化三聚氰胺甲醛樹脂等。高分子分散劑主要是空間穩定機制為主起分散作用，有的帶電高分子還可以輔以靜電穩定機制使分散體系穩定，因此這種分散劑通常比有機小分子分散劑更有效。有機高分子分散劑在干燥和燒結過程就能揮發，幾乎沒有殘留物。

小結

陶瓷生產發達的國家都非常重視陶瓷分散劑的研究開發應用，并且已經基本淘汰了水玻璃等傳統分散劑。且近些年來，世界陶瓷生產先進國家每年都有不少新品陶瓷分散劑推出，陶瓷分散劑己經成為化學添加劑中一個十分活躍的領域。

我國陶瓷工業生產中使用傳統添加劑的歷史比較長，從20世紀50年代就開始使用添加劑，近些年我國陶瓷添加劑產業發展的也很快，規模也在不斷壯大。但隨著陶瓷工業的迅速發展，陶瓷生產過程中對漿料性能的要求也變得越來越高。

因此，開發出更高性能的如超分散劑（高分子分散劑）等陶瓷分散劑備受期待。這對專業分散劑生產商來說是一項意義重大的任務。

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參考來源

[1]程程.壓電陶瓷制備中分散劑的添加對陶瓷片性能一致性的影響

[2]李鵬飛等.陶瓷用聚合物分散劑的制備及應用研究進展

[3]周桃生等.分散劑及其在陶瓷制備中的應用

[4]張占新等.不同分散劑對氧化鋁陶瓷基片加工工藝的影響

（中國粉體網編輯整理/山川）

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