陶瓷添加劑是指在陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中為了滿足工藝和性能要求所添加的化學(xué)試劑的統(tǒng)稱。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種化學(xué)添加劑在傳統(tǒng)陶瓷及陶瓷生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。

其作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是作為過(guò)程性添加劑，如改善加工條件，加快設(shè)備運(yùn)行速率，簡(jiǎn)化工藝等，如分散劑、助燒劑等，對(duì)于傳統(tǒng)陶瓷而言，主要以黏土為原料，所加添加劑大多數(shù)是為了賦予生產(chǎn)時(shí)所需的各種的工藝性能，如分散性、懸浮性等；二是作為功能性添加劑，如加入后使產(chǎn)品具有一些特定的功能，對(duì)于先進(jìn)陶瓷材料而言，其原料通常更高純，因此在生產(chǎn)它們的過(guò)程中需要更加精挑細(xì)選的配方，對(duì)添加劑的種類要求通常更高，這類添加劑對(duì)改善工藝條件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能有著重要的作用。下文簡(jiǎn)單整理一下，先進(jìn)陶瓷常用的添加劑。

1分散劑

隨著現(xiàn)代陶瓷技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)陶瓷的性能提出了更高的要求，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)陶瓷粉體處理技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)陶瓷粉體的微觀結(jié)構(gòu)均勻性是決定陶瓷性能是否優(yōu)良的重要因素之一，分散良好的漿料是獲得高密度、微光結(jié)構(gòu)均勻的關(guān)鍵，也是提高材料宏觀性能的重要因素，因此在陶瓷漿料處理過(guò)程中適當(dāng)使用某些分散劑，可大大降低其微觀結(jié)構(gòu)的不均性，因此陶瓷分散劑是陶瓷生產(chǎn)中的重要添加劑。分散劑主要分為水介質(zhì)中誰(shuí)用的分散劑和非水介質(zhì)中使用的分散劑，分散劑的品種與分散劑體系關(guān)系非常大，其中用于以水為分散體系的分散劑品種具有更加更環(huán)保的特點(diǎn)從而受到廣泛的關(guān)注。

不同分散體系及分散劑品種

2塑化劑

成型工藝是陶瓷材料制備的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，所謂成型就是將制備好的陶瓷粉料或漿料通過(guò)一定的方法制成具有特定形狀和尺寸的坯體。成型后的坯體通常稱為素坯，理想的素坯應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：①符合產(chǎn)品所要求的形狀和尺寸；②具有一定的強(qiáng)度，以便于后續(xù)工序的操作；③坯體相對(duì)密度高，且組織結(jié)構(gòu)均勻、無(wú)宏觀缺陷。

根據(jù)成型方式的不同，陶瓷材料的成型可以分成干法成型和濕法成型兩種。干法成型主要包括干壓和冷等靜壓兩種；濕法成型方法較多，包括注漿成型、注射成型、擠壓成型以及流延成型等，上述成型方法在陶瓷產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)中均有很好的實(shí)用性。陶瓷坯料種類繁多，坯料性能差異很大，為了使各種坯料的性能適應(yīng)不同成型方法，以及成型后各加工工序的工藝要求，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的目的，在生產(chǎn)實(shí)際中，通常要在坯料中加入少量添加劑。其中陶瓷塑化劑即是指為增加陶瓷生壞可塑性、結(jié)合性或釉料懸浮性、結(jié)合性而加入的各類添加劑，它包括粘合劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑、坯體增強(qiáng)劑等。

塑化劑一般為兩大類，一類是無(wú)機(jī)塑化劑，如黏土類礦物，多用于傳統(tǒng)陶瓷中，利用黏土、膨潤(rùn)土來(lái)提高其可塑性、生坯強(qiáng)度。另一類是有機(jī)的，如有機(jī)高分子化合物，在電子陶瓷等高質(zhì)量或具有特殊性能要求的先進(jìn)陶瓷中被廣泛采用。先進(jìn)陶瓷材料多為沒(méi)有可塑性的瘠性原料，有機(jī)塑化劑作為瓷料中的一種添加物組分，在燒成中又能跑掉，不會(huì)影響先進(jìn)陶瓷材料的性能。

備注：黏結(jié)劑的作用是把粉體黏結(jié)在一起，通常用有機(jī)高分子化合物，如聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）、聚乙二醇（PEG）、甲基纖維素（MC）、羧甲基纖維素（CMC）、乙基纖維素（EC）、羥丙基纖維素 （HPC）、聚乙酸乙烯酯和石蠟等。通常為都是粉末狀的，要溶解后才能使用。

3助燒劑

在陶瓷生產(chǎn)中，燒成的能耗費(fèi)用所占生產(chǎn)成本的比例是相當(dāng)大的，研究工作表明，當(dāng)其他條件相同時(shí)，燒成溫度每降低100℃，單位制品的能耗可降低約13%。因此降低燒成溫度，降低燒成能耗是降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。

從陶瓷的燒結(jié)過(guò)程來(lái)看，要降低燒結(jié)溫度就要使坯體在較低溫度下出現(xiàn)較多的液相或降低燒結(jié)能壘，增加燒結(jié)推動(dòng)力。目前降低燒結(jié)溫度的主要措施在和方法有幾種：

1、減少物料的細(xì)度，有利于降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)燒結(jié)，與塊狀物料相比，粉體具有很大的比表面積，這是外界對(duì)粉體做功的結(jié)果，利用機(jī)械作用或化學(xué)作用來(lái)制備粉體時(shí)所消耗的機(jī)械能活化學(xué)能部分將作為表面能而存儲(chǔ)在粉體中，另外粉體制備過(guò)程中，還會(huì)使晶格得到活化。因此粉體粒度越小，燒結(jié)的推動(dòng)力越強(qiáng)，燒結(jié)溫度越低。

2、增加生坯成型壓力和燒結(jié)時(shí)的外加壓力（熱壓），有利于降低燒結(jié)溫度，成型壓力增大，坯體中顆粒堆集就較緊密，接觸面積增大，燒結(jié)被加速。

3、加入燒結(jié)助劑。在配方中，增加熔劑及礦化劑的含量有利于促進(jìn)陶瓷坯體的低溫?zé)Y(jié)。根據(jù)低共熔原理，組分越多，低共熔溫度越低，則出現(xiàn)液相的溫度越低。因此，采用多組分配料、選用復(fù)合熔劑降溫效果更明顯。

#助燒劑作用機(jī)理#一般地，燒結(jié)助劑可能通過(guò)下面幾種方式起作用：1、本身是低熔點(diǎn)物質(zhì)，在燒結(jié)過(guò)程中首先熔化成為液相，通過(guò)溶解-傳質(zhì)機(jī)理促進(jìn)材料的燒結(jié)；2、本身具有較高熔點(diǎn)，但可以與主相發(fā)生反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)固溶物質(zhì)，通過(guò)液相燒結(jié)機(jī)理促進(jìn)物質(zhì)的燒結(jié)；3、在主晶相中發(fā)生固溶，造成晶格缺陷，加快離子遷移速度，促進(jìn)燒結(jié)。目前，研究較多的燒結(jié)助劑主要有鋰鹽、氧化物、低熔點(diǎn)玻璃等。

應(yīng)用案例：高溫陶瓷材料的燒結(jié)溫度一般在1600～1800℃，不能單靠固相燒結(jié)達(dá)到致密化，必須加入燒結(jié)助劑，使它們?cè)诟邷叵律梢合啵ㄟ^(guò)液相燒結(jié)獲得致密的陶瓷材料，同時(shí)，燒結(jié)溫度也大為降低，大大減低能源成本。

高純型氧化鋁陶瓷系，燒結(jié)溫度高達(dá)1650℃~1990℃，讓眾多爐子都沒(méi)了辦法

4偶聯(lián)劑

偶聯(lián)劑分子構(gòu)成中具有兩個(gè)性能截然不同的化學(xué)反應(yīng)基團(tuán)，在無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料或者不同的有機(jī)材料復(fù)合系統(tǒng)中，能通過(guò)化學(xué)作用，把二者結(jié)合起來(lái)，或者能通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使二者的親和性得到改善，從而提高復(fù)合材料的功能。一種基團(tuán)能與無(wú)機(jī)材料的表面起作用，包括物理和化學(xué)作用，另一種基團(tuán)能與高分子材料起作用，包括物理和化學(xué)作用，因而能在無(wú)機(jī)材料與高分子材料的界面間形成一種"橋梁"，使無(wú)機(jī)物、有機(jī)物這兩種性質(zhì)懸殊的材料通過(guò)"分子橋"緊密地結(jié)合，從而大大提高復(fù)合材料的性能，如物理性能、電性能、熱性能、光性能等。通常情況下，只需加入基料量的1%～3%就可使各種復(fù)合材料的物理、化學(xué)性能得到明顯的改進(jìn)或提高。

先進(jìn)陶瓷是一種重要填料哦

偶聯(lián)劑是提高高分子復(fù)合材料性能的關(guān)鍵助劑及降低高分子復(fù)合材料成本的理想輔料，廣泛適用于塑料、橡膠、玻璃鋼、涂料、顏料、造紙、黏合劑、磁性材料、油田化工等行業(yè)，對(duì)于有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合陶瓷的制備同樣也是不可或缺的重要添加劑。目前，偶聯(lián)劑的種類繁多，工業(yè)上使用的偶聯(lián)劑按照化學(xué)結(jié)構(gòu)主要可分為：硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯類偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)絡(luò)合物及其他高級(jí)脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等。

5增韌劑

陶瓷材料離子鍵、共價(jià)鍵為主的鍵型決定其同時(shí)具有高脆、斷裂韌性低和彈性模量高等特點(diǎn)，另外，普通燒結(jié)工藝制備出的陶瓷材料由于含有氣孔、粗大粉體原料和呈不規(guī)則網(wǎng)狀的張裂紋等缺陷，也造成了材料的不均勻性、韌性強(qiáng)度不高、可靠性低、易產(chǎn)生裂紋，這都不同程度上影響了陶瓷的性能。因此，限制陶瓷特別是工程陶瓷實(shí)際應(yīng)用的最主要障礙便是陶瓷的脆性本質(zhì)。克服陶瓷的脆性、使陶瓷具有金屬一樣的柔韌性和可加工性一直是材料研究者追求的目標(biāo)，探索強(qiáng)度高、韌性好的陶瓷材料成為新型陶瓷材料發(fā)展的一個(gè)非常重要的方向。

四方晶氧化鋯是一種優(yōu)異的陶瓷增韌劑，它不僅對(duì)立方晶氧化鋯有增韌作用，而且對(duì)氧化鋁、尖晶石和莫來(lái)石也有增韌作用。除四方晶氧化鋯以外現(xiàn)頑輝石）和硅酸二鈣也可作增韌劑，并具有更大的相轉(zhuǎn)移能力，且低廉易得。其他還有氧化鎂、氧化釔和氮化硼纖維也可作為陶瓷的增韌劑，制造優(yōu)質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。

6造孔劑

多孔陶瓷是陶瓷一個(gè)新類別，是以氣孔為主要構(gòu)成部分的一種重要特殊功能材料。它不僅具有普通陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性好、剛度高、耐熱性好等優(yōu)良特性，因其孔洞結(jié)構(gòu)還具有一些其他陶瓷不具備的特殊性能，如密度小、質(zhì)量輕、比表面積大、熱導(dǎo)率小等等。由于其具有獨(dú)特的化學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等方面的性能，多孔陶瓷已經(jīng)成為一類具有巨大應(yīng)用潛力的材料，可用于分離過(guò)濾、吸聲隔聲、載體、隔熱、換熱、傳感器、曝氣、電極、生物植入、蓄熱等許多場(chǎng)合，在所應(yīng)用的領(lǐng)域產(chǎn)生著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。點(diǎn)擊如下圖片查看多孔陶瓷的應(yīng)用。

點(diǎn)解圖片了解一下多孔陶瓷的應(yīng)用

通過(guò)在原料中添加造孔劑而成孔，是一種常用的制備多孔陶瓷的方法。加入的造孔劑愈多，產(chǎn)品的氣孔率愈高。可用作造孔劑的物質(zhì)有很多種，其造孔原理亦有所不同。造孔劑可分為無(wú)機(jī)造孔劑和有機(jī)造孔劑兩類。

無(wú)機(jī)造孔劑主要有碳酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、碳酸鉛等高溫可分解的鹽類、可分解化合物，如Si3N4以及無(wú)機(jī)炭煤粉、炭粉等。這些物質(zhì)本身不能燃燒，但是在高溫下會(huì)吸收熱量，發(fā)生分解反應(yīng)，釋放出氣體，達(dá)到質(zhì)量降低、體積減小的效果，最終可以實(shí)現(xiàn)在試件內(nèi)部造孔的目的。

有機(jī)造孔劑主要指天然纖維、高分子聚合物和有機(jī)酸，如鋸末、茶、淀粉、聚乙烯醇、尿素、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PM-MA）、聚乙烯醇縮工醛（PVB）、聚苯乙烯顆粒等各種合成纖維和天然纖維及改性纖維等。

點(diǎn)擊上圖了解一下用高分子有機(jī)聚合物微粉生產(chǎn)多孔陶瓷

7著色劑

對(duì)特種陶瓷著色，除了滿足色彩的需求，例如我們需要多種顏色的氧化鋯陶瓷手機(jī)背板之外或或者是特殊顏色的陶瓷腕表顏色又或者是匹配患者牙齒顏色的氧化鋯生物陶瓷，有時(shí)候還基于對(duì)陶瓷的功能性需求，例如為了滿足高光敏感性的電子產(chǎn)品對(duì)光線的反射要求，我們就有了黑色的氧化鋁基板。關(guān)于特種陶瓷的著色相關(guān)話題，可以點(diǎn)擊如下圖片跳轉(zhuǎn)相關(guān)閱讀。

點(diǎn)擊圖片了解彩色氧化鋯的著色

點(diǎn)擊圖片了解電子技術(shù)領(lǐng)域用的黑色氧化鋁陶瓷

8稀土添加劑

稀土元素是指元素周期表中ⅢB族中的鑭系元素（鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、鉅Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鉞Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、鈺Tm、鐿Yb、魯Lu）以及與其性質(zhì)相近的航（Sc）和釔（Y）等共17種元素的總稱，稀土元素具有高電價(jià)、半徑大、極化力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)活潑、還原性強(qiáng)、氧化物的熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，使其表現(xiàn)出良好的光、電、磁、超導(dǎo)等特性。近年來(lái)，稀土元素作為高新材料的原料寶庫(kù)，其價(jià)值和應(yīng)用日益受到廣泛的關(guān)注，世界各國(guó)都把目光投向稀土元素功能的開發(fā)上。在陶瓷材料研究中，稀土作為一種改性添加劑，得到了廣泛的應(yīng)用。

點(diǎn)擊圖片看看稀土元素在電子陶瓷中的應(yīng)用

#稀土添加劑在電子陶瓷中的應(yīng)用#電子陶瓷多數(shù)以氧化物為主要成分，廣泛用于制作電子功能元件，一般包括介電材料、鐵電和壓電材料、半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料、電光陶瓷材料、熱電陶瓷材料、固體電解質(zhì)材料等。電子陶瓷材料中稀土元素是以摻雜的形式引入的，微量的稀土摻雜可以極大地改變電子陶瓷材料的燒結(jié)性能、微觀結(jié)構(gòu)、致密度、相組成及物理和力學(xué)性能等。

#稀土添加劑在汽車尾氣凈化催化劑中的應(yīng)用#汽車尾氣凈化催化劑主要由蜂窩狀陶瓷（或金屬）載體及表面活化涂層所組成。活化涂層由大面積y-Al2O3、適量起穩(wěn)定表面積作用的氧化物及彌散在涂層內(nèi)的具有催化活性的金屬所組成。為了減少昂貴的Pt鉑、Rh銠用量，增加較便宜的Pd鈀用量降低催化劑成本，在不降低汽車尾氣凈化催化劑各項(xiàng)性能的前提下，常用的Pt-Pd-Rh三元催化劑的活化涂層中，一般都采用共浸漬法加入一定量的CeO及LaO3構(gòu)成催化效果優(yōu)異的稀土-貴金屬三元催化劑。LaO3和CeO2作為助劑來(lái)改進(jìn)y-Al2O3負(fù)載貴金屬催化劑的性能。

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編輯整理：粉體圈Alpha