纳米氧化锌在陶瓷釉料中的分散性研究

研究

氧化锌作为一种新型功能材料，具有表面效应、小尺寸效应和量子效应，在催化、光学、磁性、力学等方面表现出多种特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子等领域有着重要的应用价值。氧化锌在陶瓷行业中有着广泛的应用，纳米氧化锌因其特殊性加人陶瓷釉料中，可赋予陶瓷成品许多新的功能。由于纳米氧化锌颗粒尺寸的细微化，表面自由能增大，表面活性增强；处于粒子内外的原子所受的力场不同，粒子极易团聚，分散性差；加入釉料中后，釉料粘度急剧增大，造成施釉后釉面开裂或无法施釉。笔者通过添加表面活性剂并经机械研磨解决了纳米氧化锌团聚问题，使烧成产品性能得到明显改善。

实验部分

纳米氧化锌水悬浮液的制备与性能测试

在含有0．5％的不同分散剂水溶液中，分别加入2．0％的纳米氧化锌，采用制备陶瓷釉料常用的摇篮罐进行研磨后，在量筒中静置、观察清液出现的时间和高度，确定最佳分散剂。具体步骤：量取一定量的蒸馏水一调节pH=9一加入混合表面活性剂一摇匀一加入纳米氧化锌一研磨，料／球比为1：3。研磨24 h后，将溶液倒人量筒中，静置、观察。然后对筛选出的分散剂进行三因素三水平正交试验，确定最佳分散条件，最后作粒度分析。对最佳悬浮液进行自然干燥后得到的纳米氧化锌粉体，记为改性纳米氧化锌粉体。分别取少量原料纳米氧化锌粉体和改性纳米氧化锌粉体，在激光粒度分析仪上经超声波分散后，测定悬浮液的粒径分布，以确定改性情况。

纳米氧化锌釉料的制备与性能测试

实验选用长石釉(54％干基含量，密度1．62～1．64 kg／m3)。具体组成为：58％长石，1 7％石英，15％石灰石，10％小石矸。由于纳米氧化锌粉体和分散剂的加入改变了整个体系的水含量，所以应换算出不改变体系水含量的补充水量以维持釉料浓度不变。制备纳米氧化锌釉料的步骤为：在摇篮罐中加入200 ml釉料一加补充水一加分散剂一调整pH=9一加纳米zn0一研磨。坯体施釉采用浸釉法。用含有纳米氧化锌粉体的釉料在坯体上施釉、烧制，测定成品的光泽、维氏硬度、烧成温度。测定标准有GB／T3295、QB／T1503、QB／T1546和GB／T3297。

结论

1、阴离子混合表面活性剂对纳米氧化锌在水体系中具有良好的分散作用，且对氧化锌具有包覆作用。其最佳分散条件为：0．8％混合表面活性剂，2．0％纳米氧化锌，pH值为9。

2、阴离子混合表面活性剂对釉料中纳米氧化锌同样具有明显的分散作用，降低釉料的粘度，控制纳米氧化锌颗粒间及与釉料中其它颗粒的团聚。

3、采用含纳米氧化锌的低粘度釉料。浸釉法施釉，选用常规的烧结温度曲线烧制，可提高陶瓷产品的光泽度和釉面维氏硬度，使烧成温度降低。

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