毕业设计（论文）多糖HYJ对骨质瓷泥浆流变性能的影响

1、 多糖多糖 hyj 对骨质瓷泥浆流变性能的影响对骨质瓷泥浆流变性能的影响 作作 者者 姓姓 名名 专专 业业 无机非金属材料工程无机非金属材料工程 指导教师姓名指导教师姓名 专业技术职务专业技术职务 教教 授授 山东轻工业学院本科毕业论文原创性声明山东轻工业学院本科毕业论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） ，是本人在指导教师的指导下 独立研究、撰写的成果。设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料， 均已在设计（论文）中加以说明，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确说明并表示了谢

2、意。本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者签名： 年月日 山东轻工业学院关于毕业论文使用授权的说明山东轻工业学院关于毕业论文使用授权的说明 本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用毕业设计（论文） 的规定，即：学校有权保留、送交设计（论文）的复印件，允许设计（论文） 被查阅和借阅，学校可以公布设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、 扫描等复制手段保存本设计（论文） 。 指导教师签名：毕业论文 作者签名： 年月日年月日 目目 录录 摘 要.1 第一章 引言.3 1.1 骨质瓷原料组成及其作用.3 1.1.1 骨粉及其作用.3 1.1.2 黏土类原料及其作用.4 1.1.3 石英

3、类原料及其作用.4 1.1.4 长石类原料及其作用.4 1.1.5 钙镁质原料及其作用.5 1.2 骨质瓷及浆料流变性.6 1.3 提高陶瓷泥料流变的研究现状.6 1.4 多糖 hyj 简介.7 1.4.1 多糖 hyj 的结构.7 1.4.2 多糖 hyj 的性质.8 1.5 论文主要研究内容.9 第二章 实验部分.10 2.1 实验材料及实验方法.10 2.1.1 实验仪器及药品.10 2.1.2 实验流程图.10 2.1.3 坯料基础配方.10 2.2 泥浆的制备.10 2.2.1 原料的球磨.10 2.2.2 实验步骤.11 2.2.3 多糖添加量的确定.11 2.3 泥浆粘度的测定.

4、11 2.3.1 绝对粘度.11 2.3.2 相对粘度.12 2.4 添加 hyj 多糖生坯的干燥性能测试.13 2.4.1 干燥线收缩率.13 2.4.2 生坯的干燥抗折强度.13 第三章 结果与讨论.15 3.1 多糖 hyj 添加量对泥浆粘度的影响.15 3.1.1 多糖 hyj 添加量对泥浆绝对粘度的影响.15 3.1.2 多糖 hyj 添加量对泥浆相对粘度的影响.16 3.1.3 实验结果分析.18 3.2 泥浆ph 值的测定.18 3.3 干燥性能测试.18 3.3.1 干燥线收缩率.18 3.3.2 生坯的干燥抗折强度.20 3.4 总结.21 3.5 展望.22 参考文献.23

5、 致 谢.24 摘摘 要要 骨质瓷作为高级日用细瓷之一，以其高白度、高透光度和高强度等优良性 能在国内外市场深受青睐。随着陶瓷技术的发展和产品结构的调整,虽然生产工 艺和技术已基本到位,但泥浆的流变性较差，可塑性差,半成品率低,已成为影响 陶瓷生产的主要技术障碍。尤其是对于大件制品的可塑成形,这个问题更为突出。 国内外对提高骨质瓷流变性进行了大量的研究，本文在此基础上主要研究了多 糖 hyj 添加量对骨质瓷流变性的影响。 本文重点是设计多糖 hyj 在骨质瓷坯料配方中的应用，通过绝对粘度相对 粘度的测试以及计算，得出坯料的两种粘度曲线，调整多糖 hyj 在坯料的原料 配比，确定其用量对浆料流变

6、性影响的最佳范围。通过测试出的粘度曲线确定 不同用量范围内的几个特征点，并通过实验加以对比分析，得到不同多糖 hyj 用量对坯体干燥抗折强度和干燥收缩率的影响。全文先对骨质瓷坯料的特点进 行了简单介绍，阐述了骨质瓷坯料配置应遵循的原则以及多糖 hyj 的物理化学 性质和试剂特性，并以此为依据，调整其在坯料中的用量。着重计算基础釉料 配方以及含多糖 hyj 用量调整后的各组配方的绝对粘度和相粘度，及其干燥抗 折强度，线收缩率，介绍了坯料干粉的制备工艺。着重叙述了不同含量各组曲 线及温度的确定，以及测定各组试样的绝对粘度、相对粘度、抗折强度、干燥 线收缩率及坯料适应性等性能的实验过程和实验结果，并

7、进行简要的分析。最 后通过总实验结果的分析与讨论，得出结论。 关键词：关键词：骨质瓷 多糖 hyj 流变性 粘度 抗折强度 abstract as one senior daily fine china bone china, with its high brightness, high light transmission and excellent performance in high-strength favored by domestic and foreign markets. with the development of ceramic technology and produ

8、ct structure adjustment, although the production process and technology has been basically put in place, but the poor mud rheology , plasticity of poor, semi-low, has become the main technological barriers ceramic production. especially for large products, plastic molding, the problem has become mor

9、e prominent. bone china and abroad to improve the rheology for a lot of research, this paper focuses on the basis of different amounts of polysaccharides hyj rheology of bone. this article focuses on the design of polysaccharide hyj formula in the application of bone stock, by the absolute viscosity

10、 of the test and to calculate the relative viscosity and obtain the two viscosity curves in the blank, adjust the polysaccharide hyj ratio of raw materials in stock, determine the amount of slurry rheological behavior of the optimal range. by testing the viscosity curve to determine the characterist

11、ics of different points within the dosage range, and comparative analysis of the experiment to get different amount of polysaccharide hyj drying on bending strength of green body. full first blank on the bone characteristics were briefly expounded bone stock configuration should follow the principle

12、s and the physical and chemical properties of polysaccharides hyj and reagent characteristics, and as a basis to adjust the amount of its stock. glaze formula calculated on the basis and focus on containing the amount of polysaccharide hyj formula in each group after adjusting for the absolute visco

13、sity and relative viscosity, and drying bending strength, introduced the preparation of dry powder billet. described focused curve of each group different content and temperature determination, and the absolute determination of viscosity of samples in each group, the relative viscosity, flexural str

14、ength and the stock performance of the experimental process adaptability, and the experimental results and a brief analysis. finally, the total analysis of experimental results and discussion, conclusion. key words: bone china ；polysaccharide hyj ；rheology；viscosity：flexural strength 第一章第一章 引言引言 1.1

15、 骨质瓷原料组成及其作用 原料是陶瓷生产的基础，骨质瓷的主要原料是骨粉，除骨粉外，还有两大 类原料，一类是天然矿物原料，主要包括石英、长石、高岭土等，主要用于坯 体，还有一类是化工原料，如硼砂、硼酸、轻质碳酸钙等，作为釉用颜料或坯 体的辅助原料，其他还有少量的如水玻璃、碱粉、腐殖酸钠等作为辅助原料1。 1.1.1 骨粉及其作用 骨粉是骨质瓷的主要原料，用量可达整个坯料的 40%-50%，是骨质瓷中主 晶相 -ca3(po)4的主要来源。骨粉的质量和用量对骨质瓷制品的色调、透明度 以及烧成温度、强度等有很大的影响。传统的骨质瓷一般使用动物骨粉作原料， 现在也有使用合成骨粉制作骨质瓷的，其质感要和

16、性能与传统骨质瓷基本一致， 甚至部分指标优于传统骨质瓷。 生产中使用的骨粉是牛、羊、猪等的骨骼现在 9001000下用蒸汽蒸煮脱 脂，然后在 9001300下煅烧，经球磨机细磨，再经水洗或酸洗、除铁、烘干 后制得。为了避免炭化发黑，骨块煅烧时一定要通风良好。一般骨胶厂在提取 骨胶后的骨渣，也可使用。 合成骨粉是用氢氧化钙和磷酸进行中和反应后，经 12801300高温煅烧， 而形成的具有动物骨粉成分的合成原料，主要成分为羟基磷酸钙，和动物骨粉 一样合成骨粉具有微弱的可塑性。 磷灰石ca5(po4)3(f,cl,oh)由于具有和骨粉相似的化学成分，故可部分的 代替骨粉作骨质瓷，可制得透明度很好的坯

17、体，但容易变形。因含有一定量的 氟，作为坯料使用不利，常有针孔、气泡或发发阴现象，选择原料是必须注意， 现实实际生产中还很少使用磷灰石制造骨质瓷。 骨粉在细磨后出现微弱可塑性，实践证明骨粉的加工（包括蒸煮、煅烧、 细磨等）对坯料的可塑性有很大的影响。为了保证骨质瓷的成型素性及其他性 能，要对骨粉做认真的加工处理，骨质瓷生产中所使用的骨粉一般是脱骨胶后 的骨块，并经过酸洗等加工处理后，才可使用。 在骨粉的加工中，特别要注意骨头的煅烧温度、细度和酸洗后的 ph 值， 这直接影响坯体的成型性能。英国的伯纳德马尔罗认为：骨头的灼减量在 1.8%为 宜，此时的可塑性和浇注性最好，国内一般厂家则控制在 1

18、%以下，经验表明骨 质瓷泥料的可塑性随灼减量的减少而增大。 骨粉的粒度也是影响质量的重要因素，它直接影响酸洗的程度。若颗粒过 粗，则 ca(oh)2不易被洗出，从而影响泥浆的性能，颗粒过细不但增加球磨时 间，增加成本，而且容易造成脱水困难，通常将细度控制在万孔筛余为 0.6%0.8%1。 1.1.2 黏土类原料及其作用 黏土是一种地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质作用而生成的疏松或 呈胶状的含水铝硅酸盐物质。具有颗粒细、可塑性强、结合性好、耐火度高等 工艺性能。陶瓷工业中的主要黏土矿物有高岭土石类、蒙脱石类和伊利石（水 云母）、叶腊石四种，另外还有比较少见的水铝石等1。 骨质瓷生产中，因为骨

19、粉的含量已占坯体组成的一半，而骨粉只是微可塑 性，因此要获得较好的成形性能，就必须选用好的黏土。黏土类原料的选用在 骨质瓷配方中尤为重要，产品能否做成，黏土是成形的关键因素，对黏土性能 的了解和掌握，对骨质瓷配方的调整至关重要。只有合理的调配粘土的种类和 数量，才能确保骨质瓷良好的成形性能和烧结性能。在骨质瓷中，黏土含量一 般为 25%45%，实际生产中，在配方中最好将几种黏土组合，采用复合黏土的 方法来提高泥浆或泥料的成形性能。 黏土在引进制瓷胎体过程中起来重要作用，主要为：1）赋予坯泥可塑性， 是陶瓷坯泥赖以成形的基础；2）使注浆泥料或釉料具有悬浮性和稳定性；3） 黏土一般呈细分散颗粒，具

20、有结合性，可充分填充瘠性原料形成的空隙，可使 堆积密度最大化，提高坯体强度；4）是形成瓷器中莫来石晶体的主要来源。 1.1.3 石英类原料及其作用 自然界中的二氧化硅结晶矿物统称为石英，是陶瓷生产中的重要原料，骨 质瓷中石英约占坯体质量的 8%20%。陶瓷生产中使用的一般为脉石英或石英 岩，其 sio2含量都在 97%以上。石英岩粉碎后与水搀和时不具有可塑性，因此 利用它作为常温下坯料可塑性的的调整剂。石英在高温中有适当的膨胀性，可 以补偿坯体的收缩，减少变形，提高坯体的机械强度1。 石英是作为瘠性原料加入到陶瓷坯体中的，它是陶瓷坯体的主要组分之一， 它在陶瓷生产中的作用不仅在坯体成形时，而且

21、在烧成时都有重要影响。1）在 烧成前石英是瘠性原料，对泥料的可塑性其调节作用，能降低坯体的干燥收缩， 缩短干燥时间并防止坯体变形；2）在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯 体收缩的影响。当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分溶解于液相中，增 加熔体的粘度，而未溶解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止发生软化变 形等缺陷；3）在瓷器中，石英对坯体的机械强度有着很大的影响，合理的石英 颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。同时，石英也能使瓷坯的透 光度和白度得到改善；4）在釉料中二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉 料中石英含量能提高釉的熔融温度和粘度，并减少釉的热膨胀系数。同时它是 赋

22、予釉以高机械强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的重要因素。 1.1.4 长石类原料及其作用 长石是地壳上广泛分布的造岩矿物。它呈架状硅酸盐结构，化学成分为不 含水的碱金属与碱土金属铝硅酸盐，根据架状硅酸盐的结构特点，长石主要有 四种基本类型：钠长石（ab）、钾长石（or）、钙长石（an）、钡长石 （cn）。长石是是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料，在 1160的高温条件下分 解熔融成黏稠的液态物质，可填充在坯体的空隙中以增进坯体的致密度，提高 透光度、机械强度。陶瓷生产中用作坯料、釉料、色料熔剂等基本组分，用量 较大，是陶瓷三大原料之一，骨质瓷中长石含量一般为 5%15%1。 长石在陶瓷原料中是作为

23、熔剂使用的，因而长石在陶瓷生产中的作用主要 表现为它的熔融和熔化其他化学物质的性质。1）长石在高温下熔融，形成黏稠 的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（k2o、na2o）的主要来源，能减低陶瓷 坯体的熔化温度，有利于成瓷和减低烧成温度；2）熔融后的长石熔体能溶解部 分高岭土分解产物和石英颗粒。在液相中 al2o3和 sio2互相作用，促进莫来石 晶体的形成和长大，赋予坯体机械强度和化学稳定性；3）长石熔体能填充于各 结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。冷却后的长石熔体，构成了瓷的 玻璃基质，增加了透明度，并有助于瓷坯的机械强度和电气性能的提高；4）在 釉料中长石是主要熔剂；5）长石作为瘠性原

24、料，在生坯中还可以缩短坯体干燥 时间，减少坯体干燥收缩和变形等。 1.1.5 钙镁质原料及其作用 碱土金属的矿物原料也可作为陶瓷的熔剂原料，其中含氧化钙和氧化镁的 碳酸盐矿物是比较常用的，这些碳酸盐矿物原料在坯、釉料中，高温下起熔剂 作用，在有的坯料中也可以生成主晶相。 方解石（主要成分为碳酸钙）在坯料分解前起瘠化作用，分解后起熔剂作 用，方解石能和坯料中的黏土及石英在较低温度下起反应，缩短烧成时间，并 能增加产品的透明度，是釉坯结合牢固。制造软瓷是用量约 1%3%。并且方解 石在高温釉中能增大釉的折射率，因而提高光泽度，并能改善釉的透光性。但 在釉中配合不当，则会出现乳浊（析晶）现象，单独做

25、熔剂时，在煤窑或油窑 中易引起阴黄、吸烟。 白云石（主要成分为 caco3mgco3）在坯体中的作用能降低烧成温度，增 加坯体透明度，促进石英的溶解及莫来石的生成。用白云石代替坯内的 caco3 组分，可以扩大坯体的烧结范围 2040。白云石也是瓷釉的重要原料，它可 代替方解石，加入白云石的釉不会乳浊，但慢冷时釉中会析出少量针状莫来石， 并能提高釉的热稳定性以及在一定程度上防止吸烟。 菱镁矿（主要成分为 mgco3）代替部分长石，可降低坯料的烧结温度，并 减少液相数量。另外，mgo 还可以减弱坯体中由于铁、钛等化合物所产生的黄 色，促进瓷坯的半透明性，提高坯体的机械强度。在釉料中加入 mgo，

26、可增宽 熔融范围，改善釉层的弹性和热稳定性。 滑石是天然的含水硅酸镁矿物（3mgo4sio2h2o），在普通日用陶瓷中一 般作为熔剂使用没在细陶坯体中加入少量滑石，可以减低烧成温度，在较低温 度下形成液相，加速莫来石晶体的形成，同时扩大烧结温度范围，提高白度、 透明度、机械强度和热稳定性。在精陶坯体中用滑石代替长石，则精陶的温膨 胀倾向将大为减少，釉的后期龟裂也相应降低。在陶瓷釉料中加入滑石可改善 釉层的弹性、热稳定性，增宽熔融温度。 1.2 骨质瓷及浆料流变性 骨质瓷简称骨瓷(bone china)，学名骨灰瓷，是以动物的骨炭、粘土、 长石和石英为基本原料，经过高温素烧和低温釉烧两次烧制而成

27、的一种瓷器。 骨质瓷作为高级日用细瓷之一，以其高白度、高透光度和高强度等特性在国内 外市场深受青睐2。随着陶瓷技术的发展和产品结构的调整,骨质瓷的生产工艺 和技术虽然已经基本到位,但是由于泥浆的流变性较差，可塑性差,半成品率低, 严重影响了骨质瓷的生产，成为骨质瓷生产的主要技术障碍。尤其是对于大件 制品的可塑成形,这个问题尤为突出。由此限定了原料的配比范围(质量%):骨粉 占 4050%,长石、石英共占 2030%。配方中瘠性料高达 6080%3，可塑性 差。瘠性泥料由于本身的粒子不能水化,也不能像粘土粒子那样有一层厚厚的水 化膜和吸附层,因此它的颗粒级配难以形成足够的毛细吸力来满足可塑性能的

28、要 求4。 流变性能是指浆料在外力作用下流动的性质，主要有粘度、触变性和膨胀 性等，浆料的流变性能主要取决于浆料类型、颗粒尺寸分布、比表面积、体系 ph 值及加入改性剂5。粘土-水系统泥浆的含水量一般为 30-35%，生产上要求 泥浆在含水量较低的情况下具有良好的流变性能，如流动性，悬浮性和稳定性 要好，并且要有适当的触变性，各原料与水分要易于均匀混合，有良好的渗透 性等6。浆料的流变性能主要是通过调整坯料的配方（如调整可塑性原料的用 量），调节体系 ph 值，加入适合的电解质、絮凝剂和强化剂等，正确的选择 制备流程与工艺来控制7。 1.3 提高陶瓷泥料流变的研究现状 传统陶瓷坯料中由于含有大

29、量粘土,加水后浆料的流变性能提高，形成的泥 团具有良好的可塑性和粘结力,可以方便地制成坯体。近代高档瓷为了提高瓷器 的品质和强度,采用越来越多的瘠性材料如骨粉、滑石、钾长石、石英等。瘠性 材料在配方中的比例常高达 60%80%,则势必要减少粘土的含量,这样就会导致 泥浆的流变性能和可塑性大大下降，限制了陶瓷制品的大规模工业生产8。 对于陶瓷而言,无论是传统工艺还是现代工艺,一般都可分为三大工序：原料 处理一成型一烧成。而陶瓷添加剂在料浆制备构成中是必不可少的。传统的泥 浆添加剂大多是稀释剂,主要是粘土起分散和凝胶作用,但不能 同时又起防止堵 模，增加渗透性和干坯强度的作用。因此,长期以来人们一

30、直在寻找这种多功能 添加剂。近年来在石油工业的泥浆工艺中逐渐发展起来的各种钻井液处理剂,就 有可能满足以上要求。陶瓷工业发达的国家意大利，德国等也已陆续研究出各 种新型添加剂,其中大部分是高分子材料9。进口的高分子添加剂有较好的性能, 但价格较高。新型添加剂是化工行业中高新技术的产物,其优异的使用性能有力 地促进了陶瓷生产向高效、高质量方向发展10 。 近年来,陶瓷界科技人员为提高高档瓷泥料流变性做了大量工作。 陈瑞金11研究了单一电解质三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、腐殖酸钠、复合减 水剂和羧甲基纤维素钠对黑泥粘土水系统流动性的影响，发现单一电解质六 偏磷酸钠和三聚磷酸钠对黑泥粘土水系统的稀释效果较

31、好，并且当两者的加 入量分别为 0.15%0.40%和 0.3% 0.4%时，黑泥粘土水系统的流动性最好。 陈瑞金等12用黑泥取代苏州土后的陶瓷注浆泥进行电解质稀释实验,发现当 向泥料中 0.21%-0.26%的水玻璃和 0.2%-0.25%的六偏磷酸钠电解质时，陶瓷注 浆泥的稀释效果较好，当两组分混合电解质水玻璃和六偏磷酸钠加入量分别为 0.2%和 0.26%时，注浆泥的流动性最好。 刘清泉13根据微生物多糖 ps-1231 独特的理化性能,在深入探讨泥料增塑机 理的基础上,以 ps-1231 多糖为主要成分,经过科学复配,研制出新型、高效的泥 料增塑剂。山东淄博瓷厂对这种增塑剂在骨质瓷泥料

32、中的增塑效果进行了生产 性试验,结果表明:添加由微生物多糖 ps-1231 为主要成分配制的新型增塑剂,具 有优良的增塑、增强效果。与生产中使用的羧甲基纤维素相比,可塑性指标提高 12.4%,干燥强度提高 5.3%。滚压成型成坯率提高 31.5%。 徐小勇等14研究了羧甲基纤维素（cmc）对釉浆性质的影响,发现在釉浆中 引入适量 cmc，加入量在 0.3wt%左右时，釉浆粘度合适，具有良好的悬浮稳 定性。采用温水预溶后分期加入时可充分发挥 cmc 的悬浮稳定和粘结作用。 郑怀等15在骨质瓷注浆泥料中加入适量的工业碱面、腐殖酸钠和水玻璃得 到理想的注浆，满足骨质瓷的工业生产。工业碱面、腐殖酸钠和

33、水玻璃在骨质 瓷注浆中的最佳使用量我饿哦 0.14%、0.2%和 0.3%。并且指出采用复合电解质， 还需注意加入的先后次序对稀释效果的影响。本试验所用的三种电解质应先加 人工业碱面和腐植酸钠，再加入水玻璃。 1.4 多糖 hyj 简介 1.4.1 多糖 hyj 的结构 多糖 hyj 是一种浅黄褐色或灰褐色粉末，分子结构是由 d-葡萄糖、d-甘 露糖、d-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成的“五糖重复单元”结构聚合体，它具 有纤维素葡萄糖的主链，含有三糖的侧链，有些侧链带丙酮酸和醋酸基团，因 此具有许多优良的特性16。 图 1.1 多糖 hyj 的结构式 1.4.2 多糖 hyj 的性质 多糖 hy

34、j 的理化性质： 1）粘度和流变性，其最重要的性能是具有控制液体流变性质的能力,它溶 于热水和冷水中,在低浓度时可形成高粘度溶液。浓度在 3%（w/v）以下,粘度 随浓度增加而增加，但不完全成比例，并且具有高度的假塑性； 2）温度对 hyj 溶液性质的影响，在低盐浓度如 0.1%nacl 下，其溶液粘度 不受温度的影响（-4-93范围内），具有良好的热稳定性。当温度高于 100 时,溶液粘度降低，冷却后其粘度又有所恢复，一般可恢复到原有粘度的。研究 表明，在盐溶液中，hyj 热稳定性提高； 3）ph 值对 hyj 溶液粘度的影响，在 ph 值 1.5-13 的范围内，低浓度（如 0.1%nac

35、l）盐溶液中粘度不受 ph 值影响； 4）hyj 的互溶性，与各种酸碱有很好的相溶性,可直接溶于多种酸溶液等 15。 多糖 hyj 具有假塑流变性、对酸碱稳定性、悬浮乳化性、增稠剂的协效性 等优良性能，使其在食品、石油和纺织等领域的应用广泛17。本论文考察多糖 hyj 在高档陶瓷中应用，主要研究其对浆料性能的影响。 1.5 论文主要研究内容 在多糖 hyj 的理化性质和泥料增塑机理的基础上，采用“磷酸盐高岭土 石英长石”系统骨质瓷配方，根据注浆成型对泥料的性能要求，采用 hyj 多糖改变泥料的流变性调配出陶瓷注浆泥，分析多糖加入量对泥料粘度的影响， 确定多糖在泥浆中的有效添加量范围，并根据粘度

36、曲线确定多糖的最佳用量。 制备陶瓷坯体样条并测定样条的干燥抗折强度和线收缩率，分析不同多糖添加 量对样条干燥抗折强度和线收缩率的影响。 第二章 实验部分 2.1 实验材料及实验方法 2.1.1 实验仪器及药品 （1）实验仪器： 球磨机、球磨罐、电热恒温鼓风干燥箱烘箱、天平、量筒、100 目筛、玻 璃棒、塑料桶、电子天平、10 个 500ml 大烧杯、ndj-1 型旋转粘度计、恩格拉 粘度计、秒表、游标卡尺（0.02mm） 、划线工具、长方体试块模具、托盘、木 棒、刮刀、玻璃板、砂纸、抗折强度测定装置等。 （2）实验药品： 多糖 hyj 粉末、自来水；原料：骨灰，熟滑石，大同土，苏州土，长石，

37、石英等。 2.1.2 实验流程图 图 2.1 多糖 hyj 的结构式 2.1.3 坯料基础配方 泥料选用骨灰泥料。骨质瓷是以磷酸钙作熔剂的“磷酸盐高岭土石英 长石”系统瓷，其烧后瓷质主要由“方石英钙长石莫来石玻璃相”构成。瓷 的白度高，透明度好、瓷质软、光泽柔和，但瓷质脆弱，热稳定性差，而且烧 成范围狭窄，不易控制，我国通常采取低温素烧、高温釉烧的工艺生产骨质瓷， 示性矿物组成范围为骨灰 20-60%，长石 8-22%，高岭土 25-45%，石英 9-20%6。 实验所用坯料的基础配方化学组成见表 2-1。 原 料 称 量 装 袋 备 用 球 磨 干 磨 干燥性能测定 干燥 干 燥 粘 度 测

38、 定 压 制 样 条 球 磨 湿 磨 表 2-1-1 坯料的化学组成（%） sio2al2o3caop2o5k2ona2omgofe2o3ti2o灼减量 34.4714.421.4618.62.431.672.110.200.074.55 2.2 泥浆的制备 2.2.1 原料的球磨 配料是骨质瓷生产最基本的工序，是骨质瓷生产的基础，准确配料是保障 生产的最基本要求。配料方法一般分为干法配料和湿法配料两种。干法配料是 指原料粉碎后，按照配方比例精确称量一次或分次加入球磨机中粉碎细磨。湿 法配料又称泥浆配料，是指各种原料分别经球磨后，按照配方要求的比例，将 几种泥浆混合而成18。 实验步骤：因为本

39、实验要求使用的坯料为干粉，而实验室中球磨机干磨所 需时间过长效率低，所以采用两次球磨。配好料后，先按料：球：水=1:1.5:1 的比例入罐，湿法球磨 16h，再经 80烘干。再按料：球=1:1.5 的比例入罐， 干法球磨 1.5h，过 100 目筛，所得的坯料干粉备用。 2.2.2 实验步骤 1.按干粘土与水的质量比分别为 1:2 制作粘土-水系统，测定 hyj 多糖对粘 土水统的流动性的影响。 2.hyj 多糖加入量按占干粘土质量百分比计，用分析天平分别称取质量百 分比为：0%、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、1.0%、1.50%、 的单一 hyj 多

40、糖。 3.用量筒量取所需的加水量，分别倒入编好号的烧杯中，并搅拌均匀，做 好记录。 4.将过 100 目筛的干料在台秤上称取 180g 共 9 份，分别倒入 9 个烧杯内的 多糖溶液中，静止 10-12h。 5.静置后的，在测定泥浆的粘度之前，需要搅拌 5min，然后再用粘度计进 行测定。 2.2.3 多糖添加量的确定 分别用 ndj-1 型旋转粘度计和恩格拉粘度计测定泥浆的绝对粘度、相对粘 度。在添加了 hyj 多糖 0.1%之后所制得的泥浆过稠，但泥浆悬浮性非常好， 添加了 1.5%hyj 多糖以后泥浆非常粘稠，无法测量泥浆的相对粘度；鉴于上述 情况，实验中把 hyj 多糖加入量的质量百分

41、比调整为， 0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.1%、0.15%，这样就可 以正确的把 hyj 多糖对泥浆流变性作用的范围包含在内。 以 hyj 多糖的加入量为横坐标，相对粘度为纵坐标，绘制骨质瓷的粘土 水系统的 hyj 多糖加入量相对粘度曲线图，确定 hyj 多糖的有效用量配 比范围。 2.3 泥浆粘度的测定 2.3.1 绝对粘度 在注浆成型中泥浆的粘度是可测量的最重要的流变性能，通过调节泥浆的 粘度可改善其流动性和稳定性4。 （1）实验步骤： 1.安装好旋转粘度计，并调整仪器水平。 2.大约估计被测泥浆的粘度范围，然后根据量程表选择适当的转子号

42、和转 速，使读数指针固定在 3090 之间为宜，将选配好的转子小心旋入连接螺杆上。 3.旋转升降旋钮，使仪器缓慢下降，使转子逐渐进入泥浆中，直至转子上 的液面标志达到泥浆面为止。 4.按下指针控制杆，转动变速旋钮使所需转速对准指示点，开动电动开关。 5.放松指针控制杆，使转子在泥浆中旋转，5 秒后按下指针控制杆，使读数 指针固定，关闭电机并使指针停留在读数窗内。 6.转子旋转时间的长短对测量数值有很大影响，因此在测量时，每个试样 测量前搅拌时间和转子在泥浆中旋转时间应尽量保持一致。 7.每个试样测 3 次取平均值 （2）绝对粘度计算公式： 公式 2.1sk 上述公式中：-绝对粘度值（厘泊 cp

43、） ； s-指针在刻度盘上指示的读数； k-特定系数 2.3.2 相对粘度 (1)实验步骤： 1.洗净内层容器并擦干，调节仪器角上三只螺丝钉使仪器水平，将流出孔 用木栓塞紧。 2.将蒸馏水倒入内层容器中，至恰好盖住三个夹钉标志为止，并在流出口 下放 100ml 两瓶。 3.拔起木栓同时启动秒表，当流满量液瓶 100ml 刻度时，停住秒表，同时 将木栓塞住流出口。 4.从秒表上读取流满 100ml 水所需时间 z 记录于表 3-1-2 中，重复三次试验 取其平均值。 5.用上述测定水之方法分别测定各种多糖 hyj 不同用量的泥浆流满 100ml 所需要的时间 z(s)，每个试样做三次平行试验，取

44、其平均值。 （2）相对粘度计算公式： b=100ml 泥浆流出时间（s）/100ml 水流出时间（s） 上述公式中：b-相对粘度 2.4 添加 hyj 多糖生坯的干燥性能测试 2.4.1 干燥线收缩率 (1)实验步骤： 对所选取三个样条测其边长，计算其干燥前后平均值，从而得到干燥线收 缩率。 (2)干燥线收缩率计算公式： 公式 2.2 01 0 %100(%) ll l 线收缩率 上述公式中： l0试样干燥前刻度线间的距离（cm） l1试样干燥后刻度线间的距离（cm） 2.4.2 生坯的干燥抗折强度 强度是指陶瓷材料在一定载荷作用下发生破坏时的最大应力值，通常包括 抗折强度、抗拉强度、抗压强度

45、和冲击强度等。陶瓷材料的抗折强度比抗压强 度低约十倍左右，这是陶瓷材料的缺点。陶瓷材料的干燥强度主要取决于坯体 组成、增塑剂添加种类和添加量、制品生产方法以及进行试验的方法。通常采 用抗折强度和冲击强度测试来判定陶瓷材料的强度19。 本实验采用抗压强度仪对试料生坯强度进行测定： (1)实验步骤： 1.按干粘土与水的质量比分别为 1:0.45 制作泥料，测定 hyj 多糖对生坯干 燥性能的影响； 2.根据两条粘度曲线确定五个多糖添加量，即为在每个阶段用量最具代表 性的点，加入量按占干粘土质量百分比计，用分析天平分别称取质量百分比为 0%、0.02%、0.04%、0.08%、0.12%。 3.用量

46、筒量取所需的加水量，分别倒入编好号的烧杯中，并搅拌均匀，做 好记录。 4.将过好 100 目筛的干料在台秤上称取 200g 共 5 份，分别倒入 5 个烧杯内 的多糖溶液中，分别贴好标签，静止陈腐 20-24h。 5.用陈腐好的泥料，每组做三个长方体样条，标好号后放在垫有薄纸的玻 璃板上，室温下自然干燥至含水量约 5%（时常翻动），在将样条放入 100烘 箱中烘 4h，冷却。 6.将样条在砂纸上打磨，使其表面光滑，棱角分明。在抗折仪上测其抗折 强度，样条在抗折试验中折断后，用游标卡尺精确地测量出其断面的宽和高， 并读取折断时的负荷值。 (2)抗折强度可用以下公式计算： 公式 2.3 0 2 3

47、 2 m p l rk bh 上述公式中： rm抗折强度（pa） ； po折断载重（kg） ； l两支撑点跨距（cm） ； b试样宽度（cm） ； h试样高度（cm） ； k杠杆的臂比（k=1） ； 第三章第三章 结果与讨论结果与讨论 3.1 多糖 hyj 添加量对泥浆粘度的影响 在注浆成型中泥浆的粘度是可测量的最重要的流变性能，通过调节泥浆的 粘度可改善其流动性和稳定性。本实验既测量了绝对粘度又测量了相对粘度， 其原因在于：通过对相对粘度的测量可以确定 hyj 添加量的最大值；通过两个 粘度曲线对比，可降低实验误差，确定最佳值点。 3.1.1 多糖 hyj 添加量对泥浆绝对粘度的影响 表 3

48、-1 不同 hyj 添加量条件下的泥浆的绝对粘度 指针读数 项目 组分 百分比 123 转子号转速k 值绝对粘度（cp） 0.00%43.543.343.1160143.30 0.01%87.888.588.5160188.27 0.02%31.232.131.52605158.00 0.03%36.435.235.52605178.50 0.04%43.848.545.22605289.17 0.05%56.256.256.22605321.00 0.06%40.539.838.723010340.67 0.10%57.853.255.423010554.67 0.12%61.262.261

49、.023010612.48 0.14%63.464.263.523010639.33 0.16%67.862.461.623010642.15 0.18%66.266.566.323010663.22 0.20%65.768.467.223010671.31 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0 100 200 300 400 500 600 700 泥浆的绝对粘度（cp） hyj的添加量（%） 图 3.1 hyj 添加量对泥浆绝对粘度的影响 图 3.1 显示了 hyj 添加量对泥浆绝对粘度的影响。

50、从图中可以看出，伴随 着 hyj 添加量的增大，泥浆的粘度也随之增大，并在 hyj 用量为 0.04wt%- 0.06wt%时，泥浆的粘度趋于稳定，继续增大 hyj 的用量，泥浆的粘度继续增 大。 3.1.2 多糖 hyj 添加量对泥浆相对粘度的影响 表 3.2 100ml 水的流出时间 测量次数123平均值 流出时间（s）4.54.54.24.4 表 3.3 不同 hyj 添加量条件下的泥浆的相对粘度 100ml 泥浆流下所需时间 项目 组分 百分比 123平均值 相对粘度 0.00%5.75.85.65.71.30 0.01%6.76.06.26.301.43 0.02%6.66.66.4

51、6.531.48 0.03%6.86.76.96.801.55 0.04%7.27.17.07.101.66 0.05%7.37.37.57.371.68 0.06%7.57.47.47.431.69 0.08%7.67.97.57.661.74 0.10%7.77.87.97.801.77 0.12%7.87.97.87.831.78 0.15% 0.000.020.040.060.080.100.12 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 泥浆的相对黏度 hyj的质量分数（%） 图 3.2 hyj 添加量对泥浆相对粘度的影响 图 3.2 是 hyj 添加量对泥浆相对粘度的

52、影响，从图中可以看出，伴随着 hyj 添加量的增加，泥浆的相对粘度有着和绝对粘度相似的变化规律：先增大， 在 hyj 用量为 0.04wt%-0.06wt%时，泥浆的相对粘度趋于稳定，继续增大 hyj 的用量，泥浆的相对粘度继续增大。在 hyj 添加量为 0.15 wt %时，泥浆无法 流出。 3.1.3 实验结果分析 多糖 hyj 属于长链高分子聚合物，少量引入多糖 hyj（加入量在干料百分 含量 0 wt %-0.04 wt %）时，粘土水系统提供给多糖长链的自由运动空间较大， 链上的若干个可吸附基团可被两个或多个固体颗粒吸附，起到链桥作用，使系 统粘度增大11；当多糖 hyj 的在引入量

53、为 0.04 wt %0.06 wt %时系统绝对粘 度趋于稳定，可能原因是加入的高聚物分子正好完全被固体颗粒所吸附20，几 乎所有的固体颗粒界面均被高聚物分子所覆盖，出现空间稳定现象，从而使系 统绝对粘度在前面的基础上稳中略有所升高；随着多糖 hyj 加入量继续增加， 绝对粘度又逐渐增大，分析可能是当固体颗粒被高聚物覆盖并达到饱和后，多 余的高聚物就分布于介质中，这样高聚物的长分子链会与带有吸附层的粘土颗 粒发生链桥作用，一个高聚物链分子可以桥链一对颗粒，也可以桥链若干个颗 粒，随着被桥链颗粒数目的增多，粘土水系统的绝对粘度增大。 3.2 泥浆 ph 值的测定 将要测定的泥浆置于容器中，搅拌

54、均匀，用 1-14 的广泛 ph 试纸测定其 ph。试验时取一条 ph 试纸，放在泥浆页面上，待试纸润湿后，取出试纸与标 准色板比较，其颜色与标准板相同的数值，即为泥浆的 ph 值。如果要精确的 测定泥浆 ph,可用离心机将泥浆处理，取其清夜或用酸度计测定 ph 值。 ph 值对 hyj 溶液粘度的影响，在 ph 值 1.5-13 的范围内，低浓度（如 0.1%nacl）盐溶液中粘度不受 ph 值影响21，测出本实验泥浆 ph 值为 6，符合 有效实验范围。 3.3 干燥性能测试 3.3.1 干燥线收缩率 表 3.4 不同 hyj 添加量条件下坯体干燥线收缩率 试样边长读数(cm) 编号 12

55、3 平均值(cm)干燥线收缩率 0.00%6.3986.2806.2106.2963.81% 0.02%6.2566.1486.2526.2523.68% 0.04%6.2246.3026.2166.2473.60% 0.08%6.3746.2526.3106.3123.52% 0.12%6.2256.2606.2846.2563.14% 0.000.020.040.060.080.100.12 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 坯体的干燥线收缩率（%） hyj的质量分数（%） 图 3.3 hyj 添加量对坯体干燥线收率的影响 图 3.3 是 hyj 添加

56、量对坯体干燥线收率的影响，随着 hyj 添加量的增加， 坯体的干燥线收缩率缓慢减小。当添加量超过 0.08 wt %后，坯体的收缩率迅速 减小。 hyj 溶于水后形成粘稠的胶状液体，其水溶液具有良好的粘合性，在水化 膜的作用下，能够将粒子粘接在一起，使泥料具有塑性。干燥使水化膜消失， 但酸性多糖类物质水溶液能与骨灰中大量的 ca 形成钙盐凝胶并且均匀地分散 在泥料中11，导致了添加 hyj 的试样的干燥线收缩率降低。 3.3.2 生坯的干燥抗折强度 表 3.5 不同 hyj 添加量条件下生坯干燥抗折强度 编号 折断载重 po（kg) 试样宽度 b（cm) 试样高度 h（cm) 刀口间距 l（c

57、m) 杠杆臂 长 k（cm ） 抗折强度 rm(pa) 抗折强 度平均 值 rm（p a) 11.152.231.10513.196 0.00% 21.122.281.20512.558 2.888 31.132.241.14512.911 11.182.261.12513.122 21.162.401.08513.1080.02% 31.202.251.10513.306 3.179 11.422.271.11513.808 21.362.341.12513.9270.04% 31.372.451.02514.031 3.922 11.382.351.04514.072 21.652.261

58、.17514.6800.08% 31.622.301.12514.211 4.537 12.522.311.18515.876 21.782.331.10514.7350.12% 32.362.211.18515.752 5.454 0.000.020.040.060.080.100.12 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 生坯干燥抗折强度（pa） hyj的质量分数（%） 图 3.4 hyj 添加量对生坯干燥抗折强度的影响 图 3.4 是 hyj 添加量对生坯干燥抗折强度的影响。从图中可以看出，添加 了 hyj 的坯体式样相对于未添加 hyj 的坯体试样，干燥后抗折强度明

59、显有所 提高，并且在引入量达到 0.04 wt %以后，坯体的抗折强度趋于线性增大的趋势。 hyj 是亲水的有机高分子化合物，具有很强的水化能力，其水化体积高达 96.18。在正确的制备工艺条件下表现出特别强的亲水性。因为它是野油菜黄 单孢杆菌分泌的一种胞外酸性多糖，分子量很高，是一种新型水溶胶，溶于水 后形成粘稠的胶状液体，其水溶液具有良好的粘合性，在水化膜的作用下，能 够将粒子粘接在一起，使泥料具有塑性。应特别指出的是，酸性多糖类物质水 溶液能与骨灰中大量的 ca 形成钙盐凝胶而均匀地分散在泥料中，这种凝胶对 粒子的受力过程起缓冲、稳定的作用 ，这是其他添加剂所不具备的。从而提高 了泥料的

60、干燥抗折强度16，而且在 ph 值 1.5-13 的范围内，低浓度（如 0.1%nacl）盐溶液中粘度不受 ph 值影响，所以在使用过程中不需要注意 ph 值的影响。 3.4 总结 多糖 hyj 对骨质瓷泥料的粘土水系统增稠效果明显，并且最佳作用范围 在 0.04 wt %-0.06 wt %。在实验条件下，可塑性、干燥强度都明显提高，这会 使得在提高生产过程中成坯率的效果十分显著。 我国的陶瓷产品在国际市场上仍属中、低档产品。如果利用科技进步提高 产品质量,则可利用已有的原料，大幅度地降低能耗及生产成本, 提高产品档次, 增加出口创汇，提高经济效益22。 3.5 展望 以添加了 hyj 的泥