1、黏土水系統(tǒng)膠體化學(xué)特性和理論一、黏土的荷電性 濕粘土沙層水水土粒一段時間后，正極管：粘土微粒透過細沙層逐漸上升，水變渾濁，水層逐漸下降；負極管：水不渾濁，但水面逐漸上升。實驗結(jié)果：粘土顆粒帶電，在外電場作用下向正極移動。 1809年盧斯(Luse)發(fā)現(xiàn)A、粘土所帶負電荷主要由粘土晶格內(nèi) 同晶置換所產(chǎn)生 部分硅氧四面體中 硅(四價)被鋁(三價)取代 部分鋁氧八面體中 鋁(三價)被鎂、鐵等(二價)取代，從而產(chǎn)生剩余負電荷 1、負電荷 B、粘土負電荷還可以由吸附在粘土表面的腐植質(zhì)離解而產(chǎn)生 黏土表面常吸附一些腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)的羧基產(chǎn)生離解，解離出H+而產(chǎn)生負電荷。羧基上的H+解離出來以后，羧基就變成帶

2、負電的離子團。 隨pH值改變，堿性環(huán)境有利于H離解產(chǎn)生更多負電荷 粘土顆粒在一定條件下也可以帶正電荷。棱邊為層狀結(jié)構(gòu)的斷裂處，棱邊上存在的活性破鍵(懸鍵)在不同的介質(zhì)中接受或釋放質(zhì)子(H)而帶電荷 因此，粘土顆粒所帶的正電荷主要分布在棱邊上 2、兩性電荷 棱邊與板面： 在層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽中，以共價鍵聯(lián)結(jié)的原子層層面稱為板面(垂直于C軸)，而原子層面中斷的邊沿稱為棱邊 層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)的板面和邊面高嶺石蒙脫石 電荷分布： 大部分負電荷分布在層狀硅酸鹽的 板面(垂直于C軸) 板面上的負電荷可以依靠靜電引力 吸引一些介質(zhì)中的陽離子以平衡 高嶺土就屬于這類，且隨著pH值的不同，其帶電符號不同pH6，高嶺土

3、的邊面斷鍵吸引H+離子，其綜合的結(jié)果使邊面，帶正電；pH=7，使邊面上H+離子相對減少，因此邊面的綜合電荷接近于，不帶電；pH8，溶液中的H+離子數(shù)量非常少，此時吸引在邊面上的H+離子更少，綜合的結(jié)果帶負電。兩性電荷由于斷鍵引起的可局部吸附正電荷或負電荷，即因pH不同而有不同電荷的現(xiàn)象角兩性電荷。 實驗證明：高嶺石的邊面在酸性條件下由于從介質(zhì)中接受質(zhì)子而帶正電荷高嶺石邊面電荷可隨介質(zhì)pH而變化，呈兩性電荷 粘土的正負電荷的代數(shù)和為粘土的凈電荷。板面上電荷通常被其它正離子抵銷，但在溶液中易發(fā)生離解而顯現(xiàn)出板面的負電荷，棱邊局部的正電荷抵銷部分后，整個粘土顆粒一般都帶負電荷3、凈電荷（綜合電性）

4、粘土顆粒的荷電性是其具有一系列膠體化學(xué)性質(zhì)的主要原因之一 膠團膠粒(膠核吸附層)擴散層 膠核附近靜電引力強，空隙小，陽離子 水化程度低 4、粘土的膠團結(jié)構(gòu)膠 核：粘土質(zhì)點本身，帶負電荷吸附層：圍繞膠核的定向偶極水分子 及水合陽離子，水膠核在介 質(zhì)中移動擴散層：吸附層之外，陽離子濃度及 粘土負電荷逐漸遞減的擴散 層 粘土的膠團結(jié)構(gòu)例：僅由晶格取代引起的鈉微晶高嶺土的膠團結(jié)構(gòu)：二 粘土的離子吸附與交換粘土顆粒由于斷鍵、晶格內(nèi)類質(zhì)同晶置換和吸附在粘土表面腐殖質(zhì)離解等原因而帶負電。因此，它必然要吸附介質(zhì)中的陽離子來中和其所帶的負電荷，被吸附的陽離子又能被溶液中其它濃度大價數(shù)高的陽離子所交換，即粘土的陽

5、離子交換性質(zhì)1、粘土的陽離子吸附與交換（1）陽離子吸附： 由于粘土帶負電荷，因而必然要吸附介質(zhì)中的陽離子以達到電中性 （2）陽離子交換： 粘土上被吸附的陽離子又能被溶液中其它濃度大，電價高的陽離子交換下來 對Ca2而言是由溶液轉(zhuǎn)移到膠體上，是離子的吸附過程。對被粘土吸附的Na轉(zhuǎn)入溶液而言是解吸過程。吸附和解吸的結(jié)果，使鈣、鈉離子相互換位即進行交換。由此可見，離子吸附是粘土膠體與離子之間相互作用。而離子交換則是離子之間的相互作用。（3）離子交換特點： (A)同號離子相互交換 (B)離子以等當(dāng)量進行交換 (C)交換和吸附是可逆過程 ()交換不影響粘土本身結(jié)構(gòu)（4）離子交換容量c e c： () 定

6、義為pH=7時，100g干黏土所吸附離子的mg或mmol當(dāng)量數(shù)來表示 由于陽離子交換容量通常代表了粘土在一定pH條件下的凈負電荷數(shù)，各種粘土礦物交換容量數(shù)值相差巨大；故可通過測定粘土陽離子交換容量鑒定礦物組成() 影響因素：礦物組成：疏松與否、同晶置換多少粘土粒度：比表面積及棱邊破鍵數(shù)有機質(zhì)數(shù)：影響電荷數(shù)溶液 pH：影響棱邊釋放/吸收質(zhì)子 數(shù)從而影響粘土凈電荷 離子濃度：影響離子與粘土的撞擊幾率 （5）離子吸附順序： 離子吸附順序主要取決于粘土與離子間作用力大小 影響粘土與離子間作用力大小的因素主要是電荷數(shù)及其水化半徑(陽離子的表觀大小) 不同電價： M3M2M (H例外)相同電價： R小水膜

7、厚距離增大(水化半徑大)吸引力下降吸附順序為：（離子價效應(yīng)、離子水化半徑） HAl3+Ba2+Ca2+Mg2+K+Na+Li+ H：容積小，電荷密度高 （6）吸附發(fā)生位置： 陽離子吸附在板面 及棱邊上進行 、粘土的陰離子吸附與交換 由于粘土棱邊帶兩性電荷，一定條件下可以發(fā)生陰離子吸附及交換 陰離子吸附的特點：(1) 陰離子吸附在棱邊上進行(2) 吸附量隨pH增加而降低 (3) 若陰離子形狀與粘土棱邊結(jié)構(gòu)相適 應(yīng)則吸附牢固 陰離子吸附順序： OHCO32P2O74I BrClNO3FSO42 三、黏土水系統(tǒng)的電動性質(zhì)粘土粒子的水化：起源水為極性分子 粘土粒子帶電OHHOHHHOOC非極性分子 1

8、.板面同晶置換帶負電；2.吸附腐殖質(zhì)的分解；3.邊面：破鍵、懸鍵。故：粘粒電場范圍內(nèi)水分子與純水不同。（一）粘土與水的作用 1、氫鍵聯(lián)結(jié)： 粘土晶粒表面上O/OH與H2O以氫鍵鍵合，繼而發(fā)生第二層氫鍵鍵合，直至水分子的熱運動足以克服氫鍵的鍵合 鍵力逐漸減弱，直至水分子熱運動足以克服鍵力 氫鍵：水分子基團上的H核外無電子，容易受到另一個電負性較大的原子（離子），如：O、F等的吸引而形成較強的相互作用ClayOOHHOOHHHOHHOHH 2、靜電作用： 粘土顆粒表面附近存在靜電場，使極性水分子定向排列。水分子的正電荷中心向著粘土 ClayE極性水分子定向排列r增大、定向程度減小自由水無定向3、陽

9、離子水化： 粘土顆粒表面的交換性陽離子發(fā)生水化Clay帶負電的Clay表面吸附陽離子交換性陽離子帶電，因此必然與水分子發(fā)生作用水化陽離子Er 水分子與粘?；蜿栯x子的作用 干蒙脫石暴露在水蒸汽中時，水在晶層間凝結(jié)，引起晶格膨脹，第一層吸附能很高，以后的水層吸附能迅速降低。表面水為多層的，水分子與粘土表面O以H鍵相連，水分子彼此也通過H鍵連接為六角環(huán)，以后的水層照此繼續(xù)，H鍵強度逐漸減弱，直至被熱運動抵消。粘土蒙脫石表面水化示意圖故：以上原因使粘土表面吸附著層層定向排列的水分子，極性分子依次重疊，直至水分子熱運動足以克服上述引力作用粘土粒子與陽離子水分子共同構(gòu)成粘土膠團粘土礦物中水分子的存在形式：

10、1.結(jié)晶水：礦物晶體構(gòu)造的一部分例：鋁氧八面體中的OH層。2.吸附水（結(jié)合水）：極性水分子 帶電粘土表面 水化膜3.自由水：存在于粘土顆粒的孔隙、孔道中，不受粘土束縛，自由運動。分子間力，靜電引力55 吸附水（結(jié)合水）類型： A、牢固結(jié)合水：吸附水膜，310水分子厚 這部分水與粘土顆粒形成一個整體，一起在介質(zhì)(電場中）中移動牢固結(jié)合水水分子層完全定向排列EClay +-B、疏松結(jié)合水：擴散水膜 吸附水膜外定向程度較差的水C、自由水：松結(jié)合水外不受粘土顆粒影響的水 r增大，水分子定向程度越差Clay自由水 疏松結(jié)合水牢固結(jié)合水 結(jié)合水量的影響因素： (1)、礦物組成：影響粘土電荷而影響所形成的電

11、場及水化作用強弱。 礦物陽離子交換容量水化程度其他蒙脫石最高最好分散度也好高齡石低差分散度也低，顆粒粗，非膨脹型礦物伊犁石較低差晶層K的特殊作用，非膨脹型礦物(2)、粘土分散度： 粘土顆粒的棱邊面積及比表面積比如：高嶺石：粒度越細，邊面越多，結(jié)合水量越大；而蒙脫石、蛭石的結(jié)合水量與粒度關(guān)系不大(3)、吸附的陽離子種類： 粘土結(jié)合水量與粘土陽離子交換量成正比 對于相同陽離子：離子價離子半徑因素 A、對異價離子：一價二價三價 B、對同價離子：離子半徑大水化半徑小吸附水 量少 例：以100gNa土和Ca土為例，其吸附容量分別為和離子價效應(yīng)離子半徑效應(yīng)Clay Li+ Clay Na+ Na+Na+C

12、lay Ca2+Ca2+ 水分子/Ca2175水分子/Na Ca水化Ca蒙脫石：晶格膨脹CaNaNa0.88nmNa1.7nm4nmNaNaNaNaNaNa蒙脫石：晶格膨脹、晶層分離因此，為了提高粘土（如膨潤土）的水化性能，一般需將其水化，使鈣膨潤土變?yōu)殁c膨潤土 固體與液體接觸，除了潤濕、鋪展和吸附外，還可呈現(xiàn)出帶電現(xiàn)象，使固液界面出現(xiàn)特殊的雙電層結(jié)構(gòu)。 界面帶電后具有特殊性質(zhì)，可在外電場作用下，使固液界面發(fā)生相對位移，從而導(dǎo)致電位或電流的產(chǎn)生，即電動現(xiàn)象。（二）粘土膠體的電動電位1、膠體的電動性質(zhì)： 在電場作用下，膠體中固體顆粒相對于液相作相對移動時表現(xiàn)出來的電學(xué)性質(zhì)稱為膠體的電動性質(zhì)流動電

13、位、沉降電位吸附層擴散層距離d粘土表面雙電層Clay溶劑化水2、電位： 在外電場作用下，粘土質(zhì)點及吸附牢固的水化陽離子向陽極移動，此層稱為吸附層。另一部分水化陽離子卻向陰極移動，稱為擴散層 吸附層（）、擴散層（）所帶電荷相反，電位不同，相對運動時存在電位差，稱為電動電位或稱為-電位 (即吸附層表面與擴散層外整體的電位差)3、電位： 質(zhì)點表面與擴散層總電位差稱為熱力學(xué)電位差或-電位（或E表示） 顯然： 或E 介質(zhì)中，粒子移動時，吸附層隨膠粒一起移動，滑動面在吸附層與擴散層之間。E吸附層擴散層距離d擴散雙電層固體表面帶電：吸附層界面（滑動面）均勻液相：固體表面均勻液相4、陽離子對電位的影響： A、

14、-電位與陽離子濃度有關(guān)，-電位隨擴散層厚度減小而減小 任何電解質(zhì)的加入均會影響-電位。電解質(zhì)具有壓縮雙電層作用： 電解質(zhì)陽離子濃度越易擴散進入吸附層機會膠粒凈負電荷擴散層變薄-電位-0+d112d21234 ：電解質(zhì)加入量4等電態(tài) 電解質(zhì)吸附層逐漸壓縮雙電層厚度d3 30 雙電層厚度d越小，-電位越小。 故：隨電解質(zhì)濃度C增加，雙電層厚度d下降，-電位下降 B、 一般有高價陽離子或大有機離子存在時，d有可能小于吸附層厚度，發(fā)生-電位變號 (此時，陽離子被強烈吸附到吸附層之內(nèi)）膠粒符負電-電位0；膠粒等電態(tài)-電位0；膠粒再符正電-電位0部分電解質(zhì)被膠粒強烈吸引，進入吸附層擴散層陽離子全部進入吸附

15、層C、陽離子種類的影響： 離子半徑效應(yīng)： 對同價離子，離子半徑大，對應(yīng)水化離子半徑小，雙電層厚度薄，電位下降快，-電位小 離子價效應(yīng)：M3M2M（H2O除外）陽離子價態(tài)越高對粘土表面負電荷的抵消越多雙電層厚度越薄-電位越低電動電位的計算公式： 其中為動電電位，為表面電荷密度，d為雙電層厚度，D為介質(zhì)介電常數(shù) 四、黏土水系統(tǒng)的膠體性質(zhì) 流變學(xué)是研究外力作用下物體流動及變形的科學(xué) 本節(jié)僅介紹流變學(xué)中最基本的知識流體流型 （一）理想流體： 當(dāng)在物體上施加剪切應(yīng)力時，物體開始流動，流體產(chǎn)生的剪切速度梯度（Ddv/dx）與剪切應(yīng)力成正比： 比例系數(shù)為粘度。符合此規(guī)律的流體稱為理想流體，又稱為牛頓型流體。

16、DF牛頓型0理想流體的實例 ：水、甘油、低分子量化合物溶液（二）非牛頓型流體1、賓漢型流體： 應(yīng)力必須大于流動極限f后才開始流動，一旦流動后又與牛頓型相同 FfD，F(xiàn) f，F(xiàn)fD，F(xiàn) f，af/DF/D， D時a 其中a稱為表觀粘度 實例為：新拌的混凝土 DF賓漢型f2、塑性流體： 應(yīng)力超過某一最低值才開始流動。隨剪切應(yīng)力增加，粘度相應(yīng)增加；直至剪切應(yīng)力達一定值后，物料發(fā)生牛頓型流動 (1) 特點： 低剪切速度下高粘度；高剪切速度下低粘度 F fN 時，F(xiàn)fBD 實例：油漆、油墨、泥漿等 DF塑流型f1fBfN3、假塑性流體： 類似于塑性流體，但無屈服值 流動特點： 表觀粘度隨切變速率增加而降

17、低 實例：高聚物溶液、淀粉漿等 DF假塑流型4、膨脹型流體 與假塑性流體相反。攪拌時變得占稠，而停止攪拌后又恢復(fù)原來的流動狀態(tài) 流動特點：表觀粘度隨切變速率增加而增加 DF膨脹型實例：一些非塑性原料，如氧化鋁、石英粉的漿料75（二）泥漿的流動性和穩(wěn)定性流動性：粘度小流動性好流動度1/ 穩(wěn)定性:長時間保持初始流動度1.沉降穩(wěn)定性：重力分散相顆粒下沉速度小穩(wěn)定性好2.聚結(jié)穩(wěn)定性分散相顆粒自動聚結(jié)變大（降低分散度聚結(jié)不穩(wěn)定沉降穩(wěn)定性的影響因素：分散相離子大小、分散介質(zhì)粘度及分散相和分散介質(zhì)的密度差動力學(xué)實驗證明：膠體是動力穩(wěn)定體系，具有較高的沉降穩(wěn)定性。因此，討論粘土的穩(wěn)定性，主要考慮其聚結(jié)穩(wěn)定性粘

18、土水分散體系：粘土顆粒的分散與聚結(jié)相互轉(zhuǎn)化 泥漿性能發(fā)生變化本質(zhì)聚結(jié)穩(wěn)定性的影響因素：1.雙電層斥力粘土顆粒聚結(jié)合并前，必然要移動，隨粘土顆粒一起運動的僅為吸附層的陽離子。電位表征了實際負電荷的多少。電位顆粒間斥力越大難以聚結(jié)聚結(jié)穩(wěn)定性好2.吸附溶劑化層的穩(wěn)定作用吸附固液界面表面能阻止聚結(jié)水化膜粘度、彈性妨礙膠粒聚結(jié)（水分子定向排列）Zeta電位的測量表征對粉體，膠體體系的評價有重要意義Zeta電位表征分散體系穩(wěn)定性，加入改性劑形成雙電層，雙電層斥力降低粒子團聚的引力，實現(xiàn)超微細粒 子均勻分散超細TiO2超細TiO2水分散乙醇分散乙醇六偏磷酸鈉 1、無機材料制備中對泥漿的要求（如注漿成型工藝）

19、 含水量低：孔隙少，收縮率小 流動性好：減小粘度 穩(wěn)定性高： 電位高 在實際的泥漿系統(tǒng)中，通過引入減水劑(堿性電解質(zhì))，在降低水量的同時，提高系統(tǒng)的流動性(減小粘度)和穩(wěn)定性(提高動電電位)電解質(zhì)加入量14 高嶺土中加入NaOHH高嶺土流變曲線剪切力速度降1234x=0 x=0.02 molx=0.2 mol屈服值流動性電解質(zhì)加入量粘度高嶺土中加入NaOH泥漿稀釋曲線 系統(tǒng)粘度隨電解質(zhì)的加入量增加而出現(xiàn)一個極小值 加入電解質(zhì)，粘土在介質(zhì)中分散泥漿稀釋（膠溶） 過多電解質(zhì)，粘土粒子聚集變粘泥漿增稠 （絮凝）2、電解質(zhì)對粘度的影響 粘土為層狀結(jié)構(gòu)，片狀粘土顆粒在介質(zhì)中由于板面、邊面所帶的電荷不同必

20、然表現(xiàn)出不同的結(jié)合方式。在泥漿中其結(jié)合形式可分為：邊面結(jié)合： 靜電引力高粘度邊邊結(jié)合：靜電引力高粘度面面結(jié)合： 無吸引狀態(tài)低粘度產(chǎn)生流動阻力泥漿膠溶的條件：流變學(xué)觀點：只有面面結(jié)合可以降低粘度；欲使泥漿在相同含水量下粘度降低，則需拆開泥漿內(nèi)部的邊面、邊邊結(jié)合 因此，需要具備的條件為 :(1)、堿性介質(zhì)：只有在堿性條件下棱邊、板面均帶負電荷，保證不發(fā)生結(jié)合 酸性條件下，棱邊帶正電荷，易與帶負電荷的板面形成結(jié)合；弱堿性和中性條件下，棱邊局部帶正電荷，易形成邊面結(jié)合與邊邊結(jié)合。（尤其是高嶺石）(2)、堿金屬離子存在以交換原吸附離子： 欲分散，需使粒子間有足夠的排斥力及溶劑化膜 其中f為排斥力；為動電

21、電位；1/K為擴散層厚度 Eiter：堿金屬離子作用的兩個方面： A、對電位的影響：MM2M3，自然界：Ca土、Mg土等為主 所以堿金屬離子須置換粘土中Ca2、 Mg2電位增加（離子價效應(yīng)） B、隨M增加，1/K下降，電位下降。（陽離子加入壓縮雙電層作用） 因此，M正好完全置換M2時最佳 粘土充分膠溶，粘度最低高電位及厚擴散層的Na黏土具備了膠溶穩(wěn)定的條件(3)、陰離子作用： 陰離子與原粘土上陽離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物或不溶物，則堿金屬離子的交換反應(yīng)更趨完全 完全交換的途徑：增加M濃度，但易絮凝；選擇適合的陰離子 比如：硅酸鹽工業(yè)中有機無機復(fù)合物被廣泛作為膠溶劑：如：木質(zhì)素璜酸鈉，聚丙烯酸酯，芳香醛

22、璜酸鹽等92（三）泥漿的觸變性1、觸變性 膠體系統(tǒng)當(dāng)攪拌或振蕩時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)能暫時被破壞，但靜止后能夠再恢復(fù)原來結(jié)構(gòu)，這種性質(zhì)稱為觸變性 泥漿的狀態(tài)可以分為：稀釋流動態(tài)、稠化凝聚態(tài)以及介于二者之間的中間觸變態(tài) 泥漿靜止：凝固擾動：流動靜止：重新凝固* 為觸變態(tài)：似是而非 凝固態(tài)流動態(tài)向凝固態(tài)的轉(zhuǎn)變是逐漸進行的，非突躍性的變化，并伴隨著粘度的變化 觸變是介于分散和凝絮之間的中間狀態(tài)2、觸變產(chǎn)生的原因 Hoffman模型 Hoffman模型又稱為“紙牌結(jié)構(gòu)”或“卡片結(jié)構(gòu)” A、泥漿膠溶：粘土顆粒的活性邊面正電荷被中和而使顆粒間相互排斥而分散面面結(jié)合 B、不完全膠溶：少量正電荷未被中和，棱邊負電荷不足

23、以排斥板面負電荷而聚集結(jié)果：形成局部邊面、邊邊結(jié)合高嶺石觸變結(jié)構(gòu)示意圖疏松網(wǎng)架結(jié)構(gòu)六角片狀粒子三維網(wǎng)絡(luò)架狀空隙包裹大量自由水局部邊邊（面）結(jié)合Hoffman模型： 不完全膠溶的體系中，局部邊-面/邊-邊聚合組成三維網(wǎng)絡(luò)，包裹大量自由水的結(jié)構(gòu)，使得體系變得粘稠(高粘度)；邊面斥力稍加剪切力即可破壞三維網(wǎng)絡(luò)，釋放自由水，體系變得稀釋而恢復(fù)流動性；邊面引力靜止后，重新生成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 在變化中，動力學(xué)因素結(jié)構(gòu)重建需要一定、時間過程 3、觸變影響因素 A、泥漿含水量： 水多膠粒間遠邊面引力小膠粒定向性弱不易形成觸變結(jié)構(gòu) 反之，在膠溶泥漿的含水范圍內(nèi)，泥漿越稠，粒子相互接觸，越易形成觸變結(jié)構(gòu)。B、粘土礦物組

24、成： 礦物結(jié)構(gòu)遇水膨脹，水的滲入有兩種方式：水滲入顆粒間（高嶺石、伊犁石）水滲入單位晶格間。蒙脫石等具有兩種形式的水化膨脹，遇應(yīng)力破壞時釋放的水多，靜止時“消耗”的水亦多，觸變明顯 C、粘土膠粒大小及形狀： 粘土膠粒細小活性邊面多易形成觸變結(jié)構(gòu)； 粘土膠粒形狀不規(guī)則形成卡片結(jié)構(gòu)時需要的顆粒數(shù)少易形成觸變結(jié)構(gòu) D、電解質(zhì)種類及數(shù)量： 觸變效應(yīng)與吸附的陽離子及吸附離子的水化有關(guān)。吸附陽離子電價低、半徑小粘土的結(jié)合水多觸變性下降 臨界Zeta電位粘土膠粒-電位略高于高于聚沉穩(wěn)定觸變性（靜止：邊面吸引，卡片結(jié)構(gòu)）E、溫度： 溫度熱運動（布朗運動）顆粒間聯(lián)系觸變性 104（四）粘土的可塑性1.粘土的可塑

25、性是對 泥團系統(tǒng)而言：粘土水(一定比例) 泥團 可塑性剪切力某屈服值任意塑型應(yīng)力消除形狀保持面團？橡皮泥？塑性的產(chǎn)生機理粘土水界面鍵力的作用；牢固結(jié)合水、松結(jié)合水、自由水靜電引力和斥力的作用；顆粒間隙間毛細管作用2、粘土中顆粒間作用力 粘土中顆粒間吸引力：范圍為20埃左右 引力斥力1.范德華力2.局部邊面的靜電引力3.毛細管力。 其中毛細管力為最主要的作用力 粘土中顆粒間斥力：范圍為200埃左右 粘土表面帶電荷靜電斥力ClayClay同性相斥顆粒間力的平衡： 吸引力和排斥力均隨顆粒間距離而變化。在某一適當(dāng)距離，兩力達到平衡。受外力作用時，合力線向上移動，顆粒間距離改變外力去除后，在吸引力作用下

26、顆粒間距離恢復(fù)原狀(對應(yīng)于彈性變形)F彈性變形外力較大：顆粒間發(fā)生相對位移 在新位置上重新形成吸引力外力去除顆粒在新位置形成平衡(塑性變形)塑性變形F外力很大顆粒間距離超出吸引力范圍只有排斥力作用:泥團斷裂F泥團斷裂水膜厚吸引力排斥力吸力為主可塑含水量顆粒間：引力斥力含水量大含水量低不含水，干泥料顆粒間距遠顆粒接近20埃20埃:泥漿狀態(tài):塑性體:彈性體、易斷裂僅范氏力斥力為主引力增大由于泥團中吸引力主要來自毛細管力，顆粒間的水膜起到關(guān)鍵的作用。連續(xù)水膜能否維持是決定其塑性的主要因素 所以：水量適當(dāng)毛細管內(nèi)：水膜保持連續(xù)性 合力：吸力為主顆粒間距適當(dāng)可塑性水量太小毛細管力水量太大水膜太厚顆粒間距

27、合力：斥力或無吸引力水膜中斷3、影響泥團可塑性的因素(1)、礦物組成： 礦物組成不同比表面積懸殊 毛細管力相差很大可塑性不同 蒙脫土球土耐火粘土瓷土 (2)、電解質(zhì)（吸附或交換陽離子）： 由于吸附離子直接影響顆粒間水膜厚度 及吸引力，因而對可塑性影響很 吸引力大克服吸引力位移所需力大屈服點高塑性強弱次序同：陽離子交換順序 此外、提高陽離子交換容量也會改善可塑性 粘土表面吸附陽離子：濃度高、價數(shù)高、半徑小水膜厚塑性好ClayCa2+ClayNa+ClayLi+(3)、顆粒細度及形狀： 顆粒細比表面積大毛細管半徑小成型水分高塑性增強； 對不同形狀顆粒（板狀、短柱狀） 比表面積大毛細管力大塑性增高

28、(4)、含水量影響： 粘土只有在含水量為一定范圍內(nèi)才表現(xiàn)出可塑性，水多則顆粒間距離遠，吸引力小；水少則水膜不連續(xù)，易斷裂。表現(xiàn)出塑性好的則其含水量較高 (5)、介質(zhì)表面張力： 表面張力大吸引力大塑性好： 工作性能(屈服值最大變形)13.3105水表面張力大最好的液體介質(zhì)水膜(6)、其它： 添加劑、有機質(zhì)、顆粒方向性、處理工藝等也都有一定影響總結(jié)：可塑性是粘土泥團的非常重要的工藝性能，對于坯體的成型均勻有著非常重要的意義，而決定泥團可塑性的重要因素是顆粒間連續(xù)水膜的存在與否 124（五） 瘠性料的懸浮與塑化在陶瓷原料中，粘土的加工性能好，但天然原料的成分波動大，不利于成分的準(zhǔn)確控制?；ぴ霞兌?/p>

29、高、雜質(zhì)少，能準(zhǔn)確控制坯料成分從而調(diào)整提陶瓷的機、電、熱、光等性能 化工原料中有許多都屬于瘠性料。因而，使用瘠性料（氧化物及其他化學(xué)試劑）來制備材料是提高材料性能的必由之路瘠性料是指原料顆粒水化能力差（親水性差）、缺少吸附水膜，其泥漿系統(tǒng)分散性和穩(wěn)定性差、泥團系統(tǒng)可塑性差的原料。如Al2O3粉末、ZrO2粉末等 因此，解決瘠性料的懸浮和塑化是獲得具有優(yōu)異性能材料的重要方面。 瘠性料的懸浮是對泥漿系統(tǒng)而言，即形成穩(wěn)定的分散體系 瘠性料的塑化是對泥團系統(tǒng)而言，即提高泥團的可塑性1、瘠性料的懸浮瘠性料懸浮的途徑：(1)、控制料漿的PH值(調(diào)PH法)(2)、通過有機表面活性物的吸附(表 面活化法) （

30、1）調(diào)PH法適用范圍：兩性物質(zhì)粉料。該類物料在酸性及堿性下能膠溶，中性時絮凝. (酸性溶液中) 隨PH離解程度-電位膠溶/絮凝 中性(堿性溶液中)化學(xué)平衡平衡右移如：電子陶瓷生產(chǎn)中常用原料：Al2O3，BeO，ZrO2等無塑性必須處理方能制成穩(wěn)定懸浮漿料，滿足成型性要求例：Al2O3的懸浮 Al2O3是剛玉瓷的主要原料。通過調(diào)節(jié)PH（014范圍），其-電位出現(xiàn)兩次極值對應(yīng)于粘度達到最低膠溶效果最好 Zeta電位極值粘度Zeta電位pH value粘度最小粘度最小膠溶效果最好理由：(1)、酸性條件下： 水溶性的三氯化鋁在溶液中發(fā)生水解產(chǎn)生OH，逐級離解： 由于結(jié)構(gòu)相似，Al2O3膠粒優(yōu)先吸附AlCl2及AlCl2 而帶正電荷，然后吸附OH形成膠團Al2O3+-+-膠團 A、 當(dāng)PHHClCl進入吸附層取代OHCl水化能力強，水化膜厚進入吸附層離子個數(shù)、留在擴散層個數(shù) 膠粒