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氧化铁悬浮设计性实验指导老师：范学运景德镇陶瓷大学黄慧莹13粉体2013102260130摘要：粘度越小悬浮性越好，利用转子粘度仪，测定不同PH值和添加不同有机悬浮剂和分散剂用量的情况下三氧化铁的粘度值。考察因素包括PH值、表面改性剂和分散剂用量。通过粘度值来推断三氧化铁在什么条件下悬浮性最好。关键词：三氧化铁悬浮液、粘度值、PH值一、实验原理：在特种陶瓷的制造过程中，经常需要利用注浆成型的方法来获得各种形状复杂的产品，然而具有特殊性能的特种陶瓷产品，主要是采用经过提纯的化工原料，如Al2O3、BeO、ZrO2、MgO等，这些氧化物都是瘠性料，不具备粘土遇水会产生悬浮的性能，因此为了制备具有良好的悬浮性能的浆料以满足注浆成型工艺的要求，自然产生了瘠性料如何悬浮的问题，常用的解决办法是添加有机悬浮剂，表面改性剂或活性剂，或者调节分散介质的pH值。由于瘠性料的种类很多，性质各异，因此对分散介质的种类酸度以及表面改性，活性剂的要求也不尽相同，必须具体区别对待，现在科研、生产中最为有效且常用的瘠性料悬浮措施是：1)控制介质的pH值2)添加适量的有机悬浮剂。采用控制介质pH值使瘠性料悬浮的方法，通常适用于两性氧化物质，如Al2O3、Cr2O3、Fe2O3等，它们在酸性或碱性介质中，均能产生胶溶，形成胶体结构，此外，料粒的尺寸越小，即粒度越细，则胶溶性越好。采用有机胶体和表面活性物质作为瘠性料的悬浮剂也是常用的方法。因为这种树脂是高分子化合物，当加入这些物质时，三氧化铁胶体会粘在表面活性物质的分子链上，链的重量变大，发生聚沉。当加入适当时，加入的物质会形成颗粒结构与三氧化铁胶粒上面形成一层保护膜，三氧化铁胶粒不易因碰撞而聚沉，从而提高料胶的稳定性。二、实验方案：1、实验仪器：转子粘度仪、烧杯、玻璃棒、量筒、滴定管、天平、PH试纸2、实验试剂：HCl、NaOH（饱和）、三氧化铁粉、阿拉伯树胶、六偏磷酸钠3、实验步骤：①.称取四份各重30克三氧化铁分别盛与1#、2#、3#、4#烧杯中。②.取1#、2#料，各加50ml水配成料浆，充分搅拌均匀（10min）。③.对1#，用HCl滴定，滴定pH为7、5、3、1，对2#用NaOH（饱和）滴定，pH为9、10、11、12、14时，测量料浆粘度。④.取3#料加水50ml，调至pH=10，分别测量依次增加0.1%,0.2%,0.3%,0.4%，0.5%（重量）阿拉伯树胶后料浆粘度值。在加水和树胶后应充分搅拌10分钟。⑤.取4#料加水50ml，调至pH=10，分别测量依次增加0.1%,0.2%,0.3%,0.4%，0.5%（重量）六偏磷酸钠后料浆粘度值。在加水和六偏磷酸钠后应充分搅拌10分钟。三、实验结果与分析1.PH值与粘度的关系PH值13579101112粘度55.168.37856.575.940.463.165.92.阿拉伯树脂用量与粘度关系（PH=10）原料的重量比0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%粘度83.588.578.553.455.2020406080100PH=1PH=3PH=5PH=7PH=9PH=10PH=11PH=12粘度粘度0102030405060708090100m=0.1%m=0.2%m=0.3%m=0.4%m=0.5%粘度粘度3.六偏磷酸钠用量与粘度关系（PH=10）原料的重量比0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%粘度40.620.519.818.818.54、结果分析：⑴.由图中可以看出PH对三氧化铁的粘度影响很大，图像起伏不定，PH=10时粘度最小，此时悬浮最大，所以之后的两个实验要在PH=10的条件下进行。⑵.从图中可以看出加入的阿拉伯树胶越多，粘度在逐渐降低，但加到一定量时，粘度反而有所升高，加入0.4%时粘度最小，即悬浮最大。此次实验在保持PH=10的条件下进行，所以影响因素只有阿拉伯树胶。⑶.图三中显示当六偏磷酸钠用量为0.1%时有粘度值最高值40.6，之后随其用量的增加而急剧下降，直到加入量为0.2%时，下降速度减缓。四、总结这次实验共探究了三个不同因素（PH、阿拉伯树胶、六偏磷酸钠）对氧化铁悬浮液的粘度的影响。在探究阿拉伯树胶和六偏磷酸钠对氧化铁的影响时，我们保持了PH=10，因为此时氧化铁的粘度最小，即悬浮最大，这两个实验中PH值的影响已经被我们排除在外。三组数据与氧化铁悬浮实验变化趋势虽然有类似之处，但在粘度数值上还是有较大的差异。虽然此次实验因为其他的系统误差没有完全达到我们要的目的，但我们还是能从实验中得出一些具体的信息，可以从中得到某些推断。所以无论结果好坏，任何一个实验都是有一定实验价值意义存在的。051015202530354045m=0.1%m=0.2%m=0.3%m=0.4%m=0.5%粘度粘度