第五章第五章 固体表面与界面固体表面与界面 固体的表面及其结构固体的表面及其结构5.2固体界面及其结构固体界面及其结构固体的界面行为固体的界面行为粘土水系统的性质粘土水系统的性质固体的界面可一般可分为表面、界面和相界面：固体的界面可一般可分为表面、界面和相界面：1）表面表面:表面是指固体与自身的蒸气或真空的界面。表面是指固体与自身的蒸气或真空的界面。2）界面界面:相邻两个结晶空间的交界面称为相邻两个结晶空间的交界面称为“界面界面”。3）相界面相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。相界相邻相之间的交界面称为相界面。相界面有三类，如固相与固相的相界面（面有三类，如固相与固相的相界面（S-S ）；固）；固相与气相之间的相界面（相与气相之间的相界面（S-G）；）；固相与液相之间固相与液相之间的相界面（的相界面（S-L）。）。 固体的表面固体的表面n一、固体表面特征一、固体表面特征n1. 固体表面的不均一性固体表面的不均一性n由于制备、加工条件、晶格缺陷、空位或位错造成固体由于制备、加工条件、晶格缺陷、空位或位错造成固体表面的不均一性。表面的不均一性。n2. 固体表面力场固体表面力场 固体表面上的吸引作用，是固体的表面力场和被吸固体表面上的吸引作用，是固体的表面力场和被吸引质点的力场相互作用所产生的，这种相互作用力称为引质点的力场相互作用所产生的，这种相互作用力称为固体表面力。固体表面力。 依性质不同，表面力可分为：依性质不同，表面力可分为： 1）化学力）化学力 2）分子引力）分子引力 （1）化学力：本质上是静电力。）化学力：本质上是静电力。 当固体表面存在不饱和价键，它将吸附物质到其当固体表面存在不饱和价键，它将吸附物质到其表面，吸附剂可能把它的电子完全给予吸附物，使表面，吸附剂可能把它的电子完全给予吸附物，使吸附物变成负离子（如吸附于大多数金属表面上的吸附物变成负离子（如吸附于大多数金属表面上的氧气）；或吸附物把其电子完全给予吸附剂，而变氧气）；或吸附物把其电子完全给予吸附剂，而变成吸附在固体表面上的正离子（如吸附在钨上的钠成吸附在固体表面上的正离子（如吸附在钨上的钠蒸气）。蒸气）。 （2）分子引力，也称范德华）分子引力，也称范德华(van der Walls)力，一般是力，一般是指固体表面与被吸附质点（例如气体分子）之间相互作指固体表面与被吸附质点（例如气体分子）之间相互作用力。用力。主要来源于三种不同效应：主要来源于三种不同效应： 1）定向作用定向作用。主要发生在极性分子（离子）之间。主要发生在极性分子（离子）之间。 2）诱导作用诱导作用。主要发生在极性分子与非极性分子之。主要发生在极性分子与非极性分子之间。间。 3）分散作用分散作用。主要发生在非极性分子之间。主要发生在非极性分子之间。对不同物质，上述三种作用并非均等的。例如对于非极对不同物质，上述三种作用并非均等的。例如对于非极性分子，定向作用和诱导作用很小，可以忽略，主要是性分子，定向作用和诱导作用很小，可以忽略，主要是分散作用。分散作用。 二、晶二、晶体表面结构体表面结构 n1. 离子晶体表面结构离子晶体表面结构n威尔（威尔（Weyl）等人基于结晶化学原理，研究了晶等人基于结晶化学原理，研究了晶体表面结构，认为晶体质点间的相互作用，键强体表面结构，认为晶体质点间的相互作用，键强是影响表面结构的重要因素，提出了晶体的表面是影响表面结构的重要因素，提出了晶体的表面双电层模型双电层模型。NaCl晶晶体体 离子晶体表面的电子云变形和离子重排离子晶体表面的电子云变形和离子重排 表表面面离离子子受受内内部部离离子子作作用用电电子子云云变变形形，离离子子重重排排，表表面面能能减减少少。表表层层中中的的离离子子键键向向共共价价键键过过度度，晶晶体体表表层层被被一一层层负负离离子子所所屏屏蔽。蔽。n注意：注意：n（1）极化主要指阴离子极化，但取决于离子极）极化主要指阴离子极化，但取决于离子极化性能；化性能；n（2）重排主要指阳离子配位数降低，负离子外）重排主要指阳离子配位数降低，负离子外移，正离子相应内移或外移；移，正离子相应内移或外移；n（3）离子间距离交替缩短和变长，键强值变得）离子间距离交替缩短和变长，键强值变得分散分散；n（4）真空表面的能量仍比内部高。）真空表面的能量仍比内部高。 可以预期，对于其它由可以预期，对于其它由半径大的负离子半径大的负离子与与半径小半径小的正离子的正离子组成的化合物，特别是金属氧化物如组成的化合物，特别是金属氧化物如Al2O3、SiO2等也会有相应效应。而产生这种变化的程度主要取等也会有相应效应。而产生这种变化的程度主要取决于决于离子极化性能离子极化性能。如：。如：PbI2表面能最小（表面能最小（130尔格尔格厘米厘米2），），PbF2次之（次之（900尔格厘米尔格厘米2），），CaF2最大最大（2500尔格厘米尔格厘米2）。这正因为）。这正因为Pb2+与与I-都具有大的极都具有大的极化性能所致。当用极化性能较小的化性能所致。当用极化性能较小的Ca2+和和F-依次置换依次置换PbI2中的中的Pb2+和和I-离子时，相应的表面能和硬度迅速增离子时，相应的表面能和硬度迅速增加。可以预料相应的表面双电层厚度将减小。加。可以预料相应的表面双电层厚度将减小。 2、粉体表面结构、粉体表面结构 粉体在制备过程中，由于反复地破碎，不断形成粉体在制备过程中，由于反复地破碎，不断形成新的表面。表面层离子的极化变形和重排使表面晶格新的表面。表面层离子的极化变形和重排使表面晶格畸变，有序性降低。因此，随着粒子的微细化，比表畸变，有序性降低。因此，随着粒子的微细化，比表面增大，表面结构的有序程度受到愈来愈强烈的扰乱面增大，表面结构的有序程度受到愈来愈强烈的扰乱并不断向颗粒深部扩展，最后使粉体表面结构趋于无并不断向颗粒深部扩展，最后使粉体表面结构趋于无定形化。定形化。 基于基于X射线、热分析和其它物理化学方法对粉体表射线、热分析和其它物理化学方法对粉体表面结构所作的研究测定，提出两种不同的模型。面结构所作的研究测定，提出两种不同的模型。一种一种认为粉体表面层是无定形结构；另一种认为粉体表面认为粉体表面层是无定形结构；另一种认为粉体表面层是粒度极小的微晶结构。层是粒度极小的微晶结构。 3、玻璃表面结构、玻璃表面结构 表面张力的存在，使玻璃表面组成与内部显著不同表面张力的存在，使玻璃表面组成与内部显著不同 在熔体转变为玻璃体的过程中，为了保持最小表面在熔体转变为玻璃体的过程中，为了保持最小表面能，各成分将按其对表面自由能的贡献能力自发地转移能，各成分将按其对表面自由能的贡献能力自发地转移和扩散。和扩散。 在玻璃成型和退火过程中，碱、氟等易挥发组分自在玻璃成型和退火过程中，碱、氟等易挥发组分自表面挥发损失。表面挥发损失。因此，即使是新鲜的玻璃表面，其化学成分、结构因此，即使是新鲜的玻璃表面，其化学成分、结构也会不同于内部。也会不同于内部。 4、固体表面的几何结构、固体表面的几何结构 实验观测表明，固体实际表面是不规则而实验观测表明，固体实际表面是不规则而粗糙的，存在着无数台阶、裂缝和凹凸不平的粗糙的，存在着无数台阶、裂缝和凹凸不平的峰谷。这些不同的几何状态同样会对表面性质峰谷。这些不同的几何状态同样会对表面性质产生影响，其中最重要的是表面粗糙度和微裂产生影响，其中最重要的是表面粗糙度和微裂纹。纹。 表面粗糙度表面粗糙度会引起表面力场变化，进而影响其表面性质。会引起表面力场变化，进而影响其表面性质。从色散力的本质可见，位于凹谷深处的质点，其色散力从色散力的本质可见，位于凹谷深处的质点，其色散力最大，凹谷面上和平面上次之，位于峰顶处则最小；反之，最大，凹谷面上和平面上次之，位于峰顶处则最小；反之，对于静电力，则位于孤立峰顶处应最大，而凹谷深处最小。对于静电力，则位于孤立峰顶处应最大，而凹谷深处最小。由于固体表面的不平坦结构，使表面力场变得不均匀，由于固体表面的不平坦结构，使表面力场变得不均匀，其活性和其它表面性质也随之发生变化。其活性和其它表面性质也随之发生变化。 其次，粗糙度还直接影响到固体比表面积、内、外表面其次，粗糙度还直接影响到固体比表面积、内、外表面积比值以及与之相关的属性，如强度、密度、润湿、孔隙率积比值以及与之相关的属性，如强度、密度、润湿、孔隙率和孔隙结构、透气性和浸透性等。和孔隙结构、透气性和浸透性等。 此外，粗糙度还关系到两种材料间的封接和结合界面间此外，粗糙度还关系到两种材料间的封接和结合界面间的吻合和结合强度。的吻合和结合强度。 表表面面微微裂裂纹纹是是由由于于晶晶体体缺缺陷陷或或外外力力作作用用而而产产生生。微微裂裂纹纹同同样样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度这种影响尤为重要。会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度这种影响尤为重要。脆性材料的理论强度约为实际强度的几百倍，正是因为存在脆性材料的理论强度约为实际强度的几百倍，正是因为存在于固体表面的微裂纹起着应力倍增器的作用，使位于裂缝尖端的于固体表面的微裂纹起着应力倍增器的作用，使位于裂缝尖端的实际应力远远大于所施加的应力。实际应力远远大于所施加的应力。葛里菲斯（葛里菲斯（Griffith）建立了著名的玻璃断裂理论，并导出了建立了著名的玻璃断裂理论，并导出了材料实际断裂强度与微裂纹长度的关系材料实际断裂强度与微裂纹长度的关系式中，式中， R为断裂强度，为断裂强度，C为微裂纹长度，为微裂纹长度， E为弹性模量，为弹性模量，是表面是表面自由能。自由能。5.2固体界面及其结构固体界面及其结构n1.晶界晶界n结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触界面称为结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触界面称为晶界晶界n2.晶界的界面能晶界的界面能n定义：指晶体内部相同性质的相的晶粒之间的界面能量。定义：指晶体内部相同性质的相的晶粒之间的界面能量。n3.晶界构型晶界构型n固固气界面固固气界面nssss=2=2svsvcos(cos(/2)/2)n为腐腐蚀槽角。槽角。n固固液界面固固液界面n固固固界面固固固界面界面行为界面行为n一、弯曲表面效应一、弯曲表面效应n1.曲面上的压力差曲面上的压力差2.弯曲表面的蒸气压弯曲表面的蒸气压n凸面对颗粒（固、液）所施加的附加压力使颗粒凸面对颗粒（固、液）所施加的附加压力使颗粒化学位增加，从而使颗粒饱和蒸气压增大。则：化学位增加，从而使颗粒饱和蒸气压增大。则：颗粒饱和蒸气压必然大于同温度下平面饱和蒸气颗粒饱和蒸气压必然大于同温度下平面饱和蒸气压。开尔文（压。开尔文（Kelvin）公式：）公式：式中式中P 曲面上的饱和蒸气压；曲面上的饱和蒸气压；P0平面上的饱和蒸气压；平面上的饱和蒸气压；r球形颗粒之半径；球形颗粒之半径；r1、r2曲面的两主曲率半径；曲面的两主曲率半径； 颗粒密度；颗粒密度；M摩尔质量；摩尔质量； R 气体常数。气体常数。n工艺意义工艺意义喷雾干燥法喷雾干燥法n对于液体：液滴呈凸面，对于液体：液滴呈凸面，r 0，则，则P P0；且；且r，P，意味着其蒸发速率越快。陶瓷，意味着其蒸发速率越快。陶瓷工业中利用这一原理，开发出喷雾干燥法技术，工业中利用这一原理，开发出喷雾干燥法技术，用于将泥浆制成干粉料。用于将泥浆制成干粉料。n普通方法：普通方法：需经榨泥、烘干、打粉等多道复杂需经榨泥、烘干、打粉等多道复杂工序；工序；n喷雾干燥法：喷雾干燥法：只需用压缩泵将泥浆喷散成雾状，只需用压缩泵将泥浆喷散成雾状，呈极小液滴，呈极小液滴，r 很小，故其表面水分的饱和蒸很小，故其表面水分的饱和蒸汽压很大，水分迅速蒸发，即能快速得到干粉汽压很大，水分迅速蒸发，即能快速得到干粉料。料。 n工艺意义工艺意义粉体烧结的气相传质粉体烧结的气相传质n对于固体：对于固体：固体升华过程与液体蒸发过程相类固体升华过程与液体蒸发过程相类似。表面曲率似。表面曲率1m时，由曲率半径差异引起的时，由曲率半径差异引起的压差已十分显著，在高温下足以使微细粉体表压差已十分显著，在高温下足以使微细粉体表面上出现由凸面蒸发向凹面凝聚的气相传质过面上出现由凸面蒸发向凹面凝聚的气相传质过程程粉体烧结传质的一种方法粉体烧结传质的一种方法3.毛细管现象毛细管现象n指液体能在毛细管中自动上升指液体能在毛细管中自动上升或下降的现象，由弯曲液面附或下降的现象，由弯曲液面附加压力产生，此附加压力称为加压力产生，此附加压力称为毛细管力毛细管力。n（1）液体润湿管壁：润湿角）液体润湿管壁：润湿角90，则液面，则液面成凸面，成凸面，P为正值，液面沿管壁下降。为正值，液面沿管壁下降。n工艺意义工艺意义泥料可塑性及烧结收缩泥料可塑性及烧结收缩n由于毛细管半径很小，则由于表面张力引起由于毛细管半径很小，则由于表面张力引起的毛细管引力可达几十的毛细管引力可达几十kg/cm2压力，造成陶瓷泥压力，造成陶瓷泥料可塑性，并推动陶瓷坯体烧结过程进行和形成料可塑性，并推动陶瓷坯体烧结过程进行和形成收缩。收缩。n毛细管引力与毛细管引力与曲面半径成反比曲面半径成反比而与而与表面张力表面张力成正比成正比。n若若r 0，P P0，则在指定温度下环境蒸气压为，则在指定温度下环境蒸气压为P0时，该蒸气压对平面液体未达饱和，但对管内时，该蒸气压对平面液体未达饱和，但对管内凹面液体可能已呈过饱和，此蒸气将在毛细管内凹面液体可能已呈过饱和，此蒸气将在毛细管内凹面上凝聚成液体凹面上凝聚成液体毛细管凝结毛细管凝结。n工艺影响工艺影响陶瓷生坯的回潮现象陶瓷生坯的回潮现象 n毛细管凝结造成回潮现象：毛细管凝结造成回潮现象：n陶瓷生坯中有很多毛细孔，易形成毛细管凝结，陶瓷生坯中有很多毛细孔，易形成毛细管凝结，其蒸气压低而不易被排除，造成回潮，若不预先其蒸气压低而不易被排除，造成回潮，若不预先充分干燥，入窑将易炸裂；充分干燥，入窑将易炸裂；n冬天水泥地面易冻裂与毛细管凝结水的存在有关。冬天水泥地面易冻裂与毛细管凝结水的存在有关。1.润湿的定义：润湿的定义：固固体体与与液液体体接接触触后后，体体系系的的吉吉布布斯斯自自由由能能降降低低时时称称为润湿为润湿2.润湿的类型润湿的类型润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。最常见的润湿现象是一种液体从固体表面置换空气，如最常见的润湿现象是一种液体从固体表面置换空气，如水在玻璃表面置换空气而展开。水在玻璃表面置换空气而展开。1930年年Osterhof和和Bartell把润湿现象分成附着润把润湿现象分成附着润湿、浸渍润湿和铺展润湿三种类型。湿、浸渍润湿和铺展润湿三种类型。二、二、润湿与粘附润湿与粘附a.附着润湿（沾湿）附着润湿（沾湿）沾湿引起体系自由能的变化为：沾湿引起体系自由能的变化为：式式中中，LV，SV和和SL分分别别为为单单位位面面积积固固一一液、固一气和液一气的界面自由能。液、固一气和液一气的界面自由能。Sv沾湿过程沾湿过程L沾沾湿湿的的实实质质是是液液体体在在固固体体表表面面上上的的粘粘附附，沾沾湿湿的的粘附功粘附功Wa为为SL越越小小，则则Wa越越大大，液液体体越越易易沾沾湿湿固固体体。若若Wa0，则则（G）TP0，沾沾湿湿过过程程可可自自发发进进行行。固固一一液液界界面面张张力力总总是是小小于于它它们们各各自自的的表表面面张张力力之之和和，这这说说明明固固一一液液接接触触时时，其其粘粘附附功功总总是是大大于于零零。因因此此，不不管管对什么液体和固体沾湿过程总是可自发进行的。对什么液体和固体沾湿过程总是可自发进行的。b.浸渍润湿（浸湿）浸渍润湿（浸湿）浸湿过程引起的体系自由能的变化为浸湿过程引起的体系自由能的变化为如果用浸润功如果用浸润功Wi来表示，则浸润功是来表示，则浸润功是若若Wi0，则则G0，过程可自发进行。浸湿过程过程可自发进行。浸湿过程与粘湿过程不同，与粘湿过程不同，不是所有液体和固体均可自发不是所有液体和固体均可自发发生浸湿，而只有固体的表面自由能比固一液的发生浸湿，而只有固体的表面自由能比固一液的界面自由能大时浸湿过程才能自发进行。界面自由能大时浸湿过程才能自发进行。SVL浸湿过程浸湿过程c.铺展润湿铺展润湿置一液滴于一固体表面。恒温恒压下，若此置一液滴于一固体表面。恒温恒压下，若此液滴在固体表面上自动展开形成液膜，则称此液滴在固体表面上自动展开形成液膜，则称此过程为过程为铺展润湿铺展润湿。体系自由能的变化为。体系自由能的变化为SVL液体在固体表面的铺展液体在固体表面的铺展对于铺展润湿，常用铺展系数对于铺展润湿，常用铺展系数SL/S来表示体系自来表示体系自由能的变化，如由能的变化，如若若S0，则则G0，液体可在固体表面自动展开。液体可在固体表面自动展开。注意注意:上述条件均是指在无外力作用下液体自动润湿上述条件均是指在无外力作用下液体自动润湿固体表面的条件。有了这些热力学条件，即可从理固体表面的条件。有了这些热力学条件，即可从理论上判断一个润湿过程是否能够自发进行。但实际论上判断一个润湿过程是否能够自发进行。但实际上却远非那么容易，上面所讨论的判断条件，均需上却远非那么容易，上面所讨论的判断条件，均需固体的表面自由能和固一液界面自由能，而这些参固体的表面自由能和固一液界面自由能，而这些参数目前尚无合适的测定方法，因而定量地运用上面数目前尚无合适的测定方法，因而定量地运用上面的判断条件是有困难的。尽管如此，这些判断条件的判断条件是有困难的。尽管如此，这些判断条件仍为我们解决润湿问题提供了正确的思路。仍为我们解决润湿问题提供了正确的思路。3.接触角和接触角和Young方程方程将将液液滴滴（L）放放在在一一理理想想平平面面（S）上上，如如果果有有一一相相是是气气体体，则则接接触触角角是是气气一一液液界界面面通通过过液液体体而而与与固固一一液液界界面面所所交交的的角角。1805年年，Young指指出出，接接触触角角的的问问题题可可当当作作平平面面固固体体上上液液滴滴受受三三个个界界由由张张力力的的作作用用来来处处理理。当当三三个个作作用用力力达达到到平平衡衡时，应有下面关系时，应有下面关系或或这就是著名的这就是著名的Young方程方程。式中。式中SV和和LV是与液体的饱和蒸是与液体的饱和蒸气成平衡时的固体和液体的表面张力（或表面自由能）。气成平衡时的固体和液体的表面张力（或表面自由能）。SVLSVLVSLSVLSVLVSL液滴在固体表面的液滴在固体表面的接触角接触角接触角（润湿角接触角（润湿角）：）：液体表面与固液界面的夹角。液体表面与固液界面的夹角。润湿张力（润湿张力（F）：）：固气界面张力与固液界面张力的差值。固气界面张力与固液界面张力的差值。从上面的讨论可以看出，对同一对液体和固体，在从上面的讨论可以看出，对同一对液体和固体，在不同的润湿过程中，其润湿条件是不同的。对于铺展润不同的润湿过程中，其润湿条件是不同的。对于铺展润湿过程，湿过程，=90完全可作为润湿和不润湿的界限完全可作为润湿和不润湿的界限；90，则不润湿则不润湿。三种润湿的三种润湿的共同点是共同点是：液体将气体从固体表面挤开，使：液体将气体从固体表面挤开，使原有的固气（或液气）界面消失，而代之以固液原有的固气（或液气）界面消失，而代之以固液界面。铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和浸界面。铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和浸渍。渍。SVLS沾沾湿湿浸浸湿湿铺铺展展固体进入液体过程固体进入液体过程4.影响润湿的因素影响润湿的因素a.表面粗糙度的影响表面粗糙度的影响将一液滴置于一粗糙表面，将一液滴置于一粗糙表面，有有或或此即此即Wenzel方程，是方程，是Wenzel于于1936年提出来的。式中年提出来的。式中r被称被称为粗糙因子，也就是真实面积与表观面积之比。为粗糙因子，也就是真实面积与表观面积之比。如果将如果将两个式子进行比较，可得两个式子进行比较，可得对于粗糙表面，对于粗糙表面，r总是大于总是大于1。 表面粗糙度的影响表面粗糙度的影响ABSLVCDs.cossSLVCDs.cosrrsnBA(a)(b)因此：因此：（1）90时，时，即在润湿的前提下，表面粗糙化后即在润湿的前提下，表面粗糙化后变小，更易为液体所润湿。变小，更易为液体所润湿。（2）90时，时， ，即在不润湿的前提下，表面粗糙化即在不润湿的前提下，表面粗糙化后后变大，更不易为液体所润湿。变大，更不易为液体所润湿。粗糙度对改善润湿与黏附强度的实例：粗糙度对改善润湿与黏附强度的实例： 水泥与混凝土之间，表面愈粗糙，润湿性愈好；水泥与混凝土之间，表面愈粗糙，润湿性愈好； 陶瓷元件表面披银，必须先将瓷件表面磨平并抛光，提高陶瓷元件表面披银，必须先将瓷件表面磨平并抛光，提高瓷件与银层之间的润湿性。瓷件与银层之间的润湿性。b.吸附膜吸附膜上上述述各各式式中中的的SV是是固固体体露露置置于于蒸蒸气气中中的的表表面面张张力力，因因而而表表面面带带有有吸吸附附膜膜，它它与与除除气气后后的的固固体体在在真真空空中中的的表表面面张张力力SO不不同同，通通常常要要低低得得多多。就就是是说说。吸吸附附膜膜将将会会降降低低固固体体表表面面能，其数值等于吸附膜的表面压能，其数值等于吸附膜的表面压，即即代入代入Young方程方程得得：该式表明，吸附膜的存在使接触角增大，起着该式表明，吸附膜的存在使接触角增大，起着阻碍液体铺展的作用。阻碍液体铺展的作用。三、吸附与表面改性三、吸附与表面改性n1.吸附及其本质吸附及其本质n吸附：吸附：是一种物质的原子或分子（吸附物是一种物质的原子或分子（吸附物）附着在另一物）附着在另一物质表面（吸附剂质表面（吸附剂）的现象。）的现象。n吸附本质吸附本质：固体表面力场与被吸附分子力场相互作用的：固体表面力场与被吸附分子力场相互作用的结果。结果。n根据相互作用力性质的不同，分为：根据相互作用力性质的不同，分为：n物理吸附物理吸附由分子间引力引起由分子间引力引起n化学吸附化学吸附由化学力引起，来源于固体表面的剩余键力由化学力引起，来源于固体表面的剩余键力n物理吸附物理吸附：吸附物与吸附剂：吸附物与吸附剂为两个分立系统，为两个分立系统，q 较小，较小，r0较大（如较大（如A点吸附）。点吸附）。n化学吸附：化学吸附：伴随有电子转移的键伴随有电子转移的键合过程，吸附物与吸附剂晶格为合过程，吸附物与吸附剂晶格为统一系统，统一系统，q 较大，较大，r0较小，有较小，有明显选择性，需要活化能，其吸明显选择性，需要活化能，其吸附速度随温度升高而加快（如附速度随温度升高而加快（如C点吸附）。点吸附）。2.吸附曲线（吸附曲线（a）与吸附特征（）与吸附特征（b）3.固体的表面改性与表面活性剂固体的表面改性与表面活性剂n表面改性：表面改性：利用固体表面吸附特性通过各种表面利用固体表面吸附特性通过各种表面处理改变固体表面的结构和性质，以适应各种预处理改变固体表面的结构和性质，以适应各种预期的要求。期的要求。n表面改性实质：表面改性实质：改变固体表面结构状态和官能团。改变固体表面结构状态和官能团。n方法：方法：最常用的是采用各种有机表面活性剂。最常用的是采用各种有机表面活性剂。n表面活性剂表面活性剂：能够显著降低体系的表面（或界面）：能够显著降低体系的表面（或界面）张力的物质，如润湿剂、乳化剂、分散剂、塑化张力的物质，如润湿剂、乳化剂、分散剂、塑化剂、减水剂、去污剂等剂、减水剂、去污剂等n表面活性剂分子结构表面活性剂分子结构n极性亲水基极性亲水基（lyophilicradical）羟基羟基OH、羧基、羧基COOH、磺酸基、磺酸基SO3H、磺酸、磺酸钠基钠基SO3Na、氨基、氨基NH等基团；等基团；n非极性憎水基非极性憎水基（亦称亲油基）（亦称亲油基）（lyophobicradical，各种链烃、芳烃等基团。各种链烃、芳烃等基团。憎憎水基越长，分子量越大，其水溶性越差。水基越长，分子量越大，其水溶性越差。憎水强弱顺序：憎水强弱顺序：n脂肪族烃（石蜡烃烯烃）带脂肪族脂肪族烃（石蜡烃烯烃）带脂肪族支链的芳香烃芳香烃带弱亲水基的（如支链的芳香烃芳香烃带弱亲水基的（如蓖麻油酸（蓖麻油酸（OH基）。基）。 n表面活性剂分类表面活性剂分类n离子型离子型（阴离子型、阳离子型、两性离子型）（阴离子型、阳离子型、两性离子型）n非离子型非离子型n表面活性剂作用机理表面活性剂作用机理：两种基团在固体表面：两种基团在固体表面选择定向排列：选择定向排列：n极性基极性基朝向朝向极性固体表面极性固体表面，非极性非极性基指向基指向介质介质n非极性基非极性基朝向朝向非极性固体表面非极性固体表面，极性基极性基指向指向介介质质从而实现不同极性、不相亲合表面间的桥联从而实现不同极性、不相亲合表面间的桥联和键合，并降低界面张力。和键合，并降低界面张力。nCaTiO3高频电容器陶瓷高频电容器陶瓷nCaTiO3粉粉（表面亲油）（表面亲油）水水成型剂成型剂泥浆泥浆表面改性剂：表面改性剂：烷基苯磺酸钠烷基苯磺酸钠 n粉磨工艺粉磨工艺加加助磨剂助磨剂，以提高粉磨效率，以提高粉磨效率n作用机理作用机理：n吸附膜对微细裂纹的吸附膜对微细裂纹的“劈裂作用劈裂作用”；n助磨剂分子吸附于颗粒表面形成一层均匀的吸助磨剂分子吸附于颗粒表面形成一层均匀的吸附膜，使裂纹内部表面能降低而不易愈合并对附膜，使裂纹内部表面能降低而不易愈合并对尖端又有其挤压作用；尖端又有其挤压作用；n吸附膜的润滑作用；吸附膜的润滑作用；n使颗粒均匀分分散于研磨体中，阻止细粉聚集，使颗粒均匀分分散于研磨体中，阻止细粉聚集，提高粉磨效率。提高粉磨效率。n小结：小结：n适当地选择表面活性剂两部分基团的性适当地选择表面活性剂两部分基团的性质和比例就可以控制其水溶性和油溶性的程质和比例就可以控制其水溶性和油溶性的程度，制得符合要求的表面活性剂，以达到表度，制得符合要求的表面活性剂，以达到表面改性的目的。面改性的目的。n作业：作业：n1.在真空条件下，在真空条件下，Al2O3的表面张力，液态铁的表面的表面张力，液态铁的表面张力为，同样条件下的界面张力（液态铁氧化铝）张力为，同样条件下的界面张力（液态铁氧化铝）约为，求接触角有多大？液态铁能否润湿约为，求接触角有多大？液态铁能否润湿Al2O3？n2.MgO-Al2O3-SiO2系统的低共熔物放在系统的低共熔物放在Si3N4陶瓷陶瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900mN/m，液体与固体的界面能为，液体与固体的界面能为600mN/m，测得，测得接触角为接触角为70.52。n求求Si3N4的表面张力。的表面张力。n把把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测试其热腐在低共熔温度下进行热处理，测试其热腐蚀的槽角为蚀的槽角为60，求，求Si3N4的晶界能的晶界能粘土水系统的性质粘土水系统的性质n粘土水系统粘土水系统：指粘土粒子分散在水介质中所形指粘土粒子分散在水介质中所形成的泥浆或泥团系统，是介于胶体悬浮液粗成的泥浆或泥团系统，是介于胶体悬浮液粗分散体系之间的一种特殊状态。分散体系之间的一种特殊状态。n一、一、粘土胶体粘土胶体n胶体胶体：物质分散度在：物质分散度在1100nm范围内的一种范围内的一种分散体系分散体系分散相（分散物质：颗粒、纤维、分散相（分散物质：颗粒、纤维、薄膜）分散介质薄膜）分散介质n分散相分散相：有很高分散度，比表面积远大于常：有很高分散度，比表面积远大于常态物质，因而带来一系列表面物化性质。态物质，因而带来一系列表面物化性质。n胶体粒子：胶体粒子：1100nm1.黏土的荷电原因及荷电性黏土的荷电原因及荷电性n黏土晶格中的同晶取代黏土晶格中的同晶取代nAl3+进入到硅氧四面体中取代进入到硅氧四面体中取代Si4+的位置，为保持的位置，为保持电中性，层间吸附电中性，层间吸附K+、Na+等，此时的黏土加水，等，此时的黏土加水，K+、Na+进入水介质中，黏土荷电。进入水介质中，黏土荷电。n荷电原因：同晶取代荷电原因：同晶取代n荷电性：板面负电荷荷电性：板面负电荷n荷电量：与同晶取代量，吸附正离子的性质有关。荷电量：与同晶取代量，吸附正离子的性质有关。n表面腐殖质解理表面腐殖质解理n黏土表面含有很多的有机质，这些有机质中的羧黏土表面含有很多的有机质，这些有机质中的羧基和酚羟基水解，形成基和酚羟基水解，形成H+、OH-、COO-，尤其当，尤其当pH8时，有利于水解的进行，荷负电。时，有利于水解的进行，荷负电。n荷电原因：表面有机质解离，荷电原因：表面有机质解离，H+进入介质，黏土进入介质，黏土板面荷负电。板面荷负电。n荷电量：与有机质含量、介质的荷电量：与有机质含量、介质的pH值有关。值有关。n颗粒边棱的价键断裂颗粒边棱的价键断裂n高岭石价键断裂使边棱带正电或负电高岭石价键断裂使边棱带正电或负电n酸性介质中（酸性介质中（pH6）：边棱带正电）：边棱带正电+1价；价；n中性介质中（中性介质中（pH7）：边棱不带电；）：边棱不带电；n碱性介质中（碱性介质中（pH8）：边棱带负电）：边棱带负电-2价价。n粘土正负电荷代数和是粘土净电荷。由于粘土负粘土正负电荷代数和是粘土净电荷。由于粘土负电荷远大于正电荷，则主要带负电荷；电荷远大于正电荷，则主要带负电荷；n粘土粒子荷电性是粘土水系统具有一系列胶体粘土粒子荷电性是粘土水系统具有一系列胶体性质的主要原因之一。性质的主要原因之一。2.粘土与水的结合粘土与水的结合nO2-与与OH-和水分子通过氢键结合和水分子通过氢键结合n牢固结合水牢固结合水紧挨粘土表面，通过氢键与粘土离紧挨粘土表面，通过氢键与粘土离子结合并作有规则定向排列，又称吸附水膜，其子结合并作有规则定向排列，又称吸附水膜，其厚度厚度约约310个水分子层个水分子层n松松结结合合水水在牢固结合水周围，从有规则定向在牢固结合水周围，从有规则定向排列到无规则排列的过渡水层，又称扩散水膜，排列到无规则排列的过渡水层，又称扩散水膜，其厚度约其厚度约60个水分子层（个水分子层（伊丽石伊丽石高岭石高岭石n阴离子交换容量：蒙脱石阴离子交换容量：蒙脱石伊丽石伊丽石高岭石高岭石n（2）粒度大小）粒度大小：粒度：粒度，表比面积，表比面积，破键，破键，边棱带正负电荷总数边棱带正负电荷总数，阴阳离子交换容量均，阴阳离子交换容量均升高升高n（3）介质温度）介质温度：温度：温度，粒子碰撞次数，粒子碰撞次数，交，交换容量换容量 ，但吸附强度，但吸附强度 ；n（4）介质）介质pH值值：pH，交换容量，交换容量（高岭石（高岭石明显）；明显）；n（5）有机质含量）有机质含量：有机质含量：有机质含量，负电量，负电量，交换容量交换容量；n（6）粘土矿物结晶完整程度）粘土矿物结晶完整程度：结晶完整程度：结晶完整程度，交换容量，交换容量（高岭石明显，因为结晶越差，（高岭石明显，因为结晶越差，同晶取代量增加）同晶取代量增加）n3.离子的置换能力离子的置换能力n（1）阳离子置换能力）阳离子置换能力n阳离子置换能力由离子吸附能力决定阳离子置换能力由离子吸附能力决定n电价相同时：电价相同时：Li+Na+K+NH4+n离子半径离子半径增大增大n水化半径水化半径减小减小n吸附能力吸附能力上升上升n电价不同时：电价不同时：Na+Ca2+Al3+n电荷数电荷数上升上升n吸附能力吸附能力上升上升n按照吸附能力（或结合能力）将阳离子排成顺按照吸附能力（或结合能力）将阳离子排成顺序：序：H+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+n高价离子的吸附能力强，置换顺序在前。高价离子的吸附能力强，置换顺序在前。n同价离子半径大，水化半径小的在前。同价离子半径大，水化半径小的在前。nH+例外，因其水化半径小。例外，因其水化半径小。n（2）阴离子置换能力）阴离子置换能力n阴离子置换能力取决于吸附能力和阴离子几何阴离子置换能力取决于吸附能力和阴离子几何结构，结构，n综合两方面作用：综合两方面作用：nOHCO32P2O74IBrClNO3FSO42n阴、阳离子的置换顺序称为阴、阳离子的置换顺序称为Hofmester离子离子交换顺序。交换顺序。n注意：注意：n改变离子浓度，即增加置换离子浓度或使被改变离子浓度，即增加置换离子浓度或使被置换离子生成沉淀，可改变离子置换顺序。置换离子生成沉淀，可改变离子置换顺序。三、黏土胶体的电动电位三、黏土胶体的电动电位电动电位（电动电位（电位电位）：）：吸附层与扩散层相对移动吸附层与扩散层相对移动时，两者之间存在的电位差，称为时，两者之间存在的电位差，称为电位电位n从静电力学原理得从静电力学原理得电位计算公式：电位计算公式：n表面电荷密度；表面电荷密度；nd扩散层厚度；扩散层厚度；n分散介质介电常数。分散介质介电常数。n影响因素影响因素：na）固相表面电荷密度固相表面电荷密度增大：增大：升高升高nb）电解质浓度电解质浓度随电解质加入，随电解质加入，出现极大出现极大值值nc）吸附阳离子的影响吸附阳离子的影响n粘土吸附以下阳离子时，粘土吸附以下阳离子时，电位电位nH+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+n离子电价高，每个离子所平衡的胶核负电荷数越离子电价高，每个离子所平衡的胶核负电荷数越多，胶团中的电位下降越快，扩散层越薄，多，胶团中的电位下降越快，扩散层越薄，降低。降低。nd）pH值的影响值的影响（p199）npH降低，降低，H+升高，升高，在在pH=910出现极值出现极值ne）有机质含量）有机质含量越高：越高：升高升高nf）粘土种类）粘土种类电位：蒙脱石电位：蒙脱石伊丽石伊丽石高岭石高岭石四、泥浆的稳定与聚沉四、泥浆的稳定与聚沉n1.泥浆的稳定泥浆的稳定n泥浆的稳定性：泥浆的稳定性：指黏土胶粒在水中保持均匀分散指黏土胶粒在水中保持均匀分散而不发生聚集下沉的性质。而不发生聚集下沉的性质。n动力稳定作用动力稳定作用：胶粒的动力作用而均匀分散不发：胶粒的动力作用而均匀分散不发生下沉的性质。生下沉的性质。n溶剂化层（水化膜）稳定作用：溶剂化层（水化膜）稳定作用：水化膜定向排列，水化膜定向排列，降低胶核表面能，使胶粒间产生弹性及阻力，稳降低胶核表面能，使胶粒间产生弹性及阻力，稳定性定性n扩散双电层稳定作用：扩散双电层稳定作用：电位电位，斥力，斥力f，稳定性，稳定性。稳定的泥浆悬浮液，稳定的泥浆悬浮液，电位值必须在电位值必须在-50mV以上。以上。f 2/k(1/k扩散层的厚度）扩散层的厚度）n2.泥浆的聚沉作用泥浆的聚沉作用n聚沉的特征聚沉的特征：溶胶变色、絮凝、混浊，并分离：溶胶变色、絮凝、混浊，并分离出清液出清液n产生聚沉的原因产生聚沉的原因：电位电位，引力增大，稳定性，引力增大，稳定性下降。下降。n电介质对聚凝的影响电介质对聚凝的影响用聚凝值表示。用聚凝值表示。聚凝值聚凝值使溶胶聚集沉降所需要的最低电介使溶胶聚集沉降所需要的最低电介质浓度（质浓度（g/L）n聚沉值聚沉值，聚沉能力，聚沉能力，服从离子价规则，服从离子价规则n（1）聚凝值聚凝值：nH+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+n（2）有机离子聚沉能力强有机离子聚沉能力强n（3）正离子对负溶胶起聚沉作用）正离子对负溶胶起聚沉作用n负离子对正溶胶起聚沉作用负离子对正溶胶起聚沉作用五、黏土水系统的流变性质五、黏土水系统的流变性质n1.流变学概念流变学概念n流变性流变性物体在外力作用下流动及变形的物体在外力作用下流动及变形的特性。特性。n流变学流变学研究物体在外力作用下流动及变研究物体在外力作用下流动及变形的科学。形的科学。n2.泥浆流动性表征泥浆流动性表征n（1）相对粘度）相对粘度n泥浆泥浆一定体积泥浆流出恩氏粘度计所需时间（一定体积泥浆流出恩氏粘度计所需时间（s） 水水同体积水流出同一恩氏粘度计所需时间（同体积水流出同一恩氏粘度计所需时间（s）n（2）表观粘度）表观粘度n测定规定直径孔嘴恩氏粘度计流出一定量泥浆所需测定规定直径孔嘴恩氏粘度计流出一定量泥浆所需的时间（的时间（s）n式中：式中：n 表观粘度，即粘度实验值；表观粘度，即粘度实验值；n0纯水的粘度；纯水的粘度；nC粘土的体积浓度；粘土的体积浓度；nK系数，与粘土颗粒、形状、大小有系数，与粘土颗粒、形状、大小有n要求：泥浆含水量低要求：泥浆含水量低有利于坯体干燥有利于坯体干燥n流动性好流动性好由于注浆成形由于注浆成形n方法：加稀释剂方法：加稀释剂（液化剂液化剂）含含1价阳离子价阳离子的电解质的电解质（碱式盐：钠盐）（碱式盐：钠盐）3.泥浆结构泥浆结构4.稀释剂稀释机理稀释剂稀释机理 n（1）改变介质）改变介质pH值值n天然粘土指天然粘土指Ca2+粘土；由于同晶取代，使板面粘土；由于同晶取代，使板面带负电荷；由于有机物存在，一般粘土水系统带负电荷；由于有机物存在，一般粘土水系统可认为处于酸性介质中，可认为处于酸性介质中，pH8，边，边棱上断键带负电，结果使粘土粒子定向排列，形棱上断键带负电，结果使粘土粒子定向排列，形成面面结合，释放自由水，成面面结合，释放自由水，泥浆流动性变好，泥浆流动性变好，粘度变小粘度变小n（2）电位电位n随电解质加入，随电解质加入，电位增大，胶粒间斥力电位增大，胶粒间斥力加大，泥浆粘度减小，流动性变好。加大，泥浆粘度减小，流动性变好。5.影响流动性的因素影响流动性的因素n（1）阳离子价态的影响阳离子价态的影响n主要通过表面覆盖系数影响泥浆粘度。当形成主要通过表面覆盖系数影响泥浆粘度。当形成钙土时，每个钙土时，每个Ca2+对应二个表面电荷。当钙土变对应二个表面电荷。当钙土变为钠土时，则每个为钠土时，则每个Na+对应一个表面负电荷。即对应一个表面负电荷。即同种粘土粒子以钙土表面覆盖系数小，更易形成同种粘土粒子以钙土表面覆盖系数小，更易形成卡片结构，卡片结构，使使增高，流动性变差；增高，流动性变差；钠土表面覆钠土表面覆盖系数大，形成卡片结构可能性小，趋向于定向盖系数大，形成卡片结构可能性小，趋向于定向整齐排列，整齐排列，使使降低，流动性增加降低，流动性增加。n（2）浓度影响浓度影响n先使先使升高；升高；n再增加使再增加使降低，经历一个极大值。降低，经历一个极大值。n升高，扩散层厚度增大，泥浆稳定性好，升高，扩散层厚度增大，泥浆稳定性好，降低。降低。n故故与与正好反向正好反向。n（3）阳离子种类的影响阳离子种类的影响n阳离子对阳离子对电位影响主要由置换顺序表现出电位影响主要由置换顺序表现出来。来。n少量电解质加入时少量电解质加入时，低价（一价）的阳离子，其，低价（一价）的阳离子，其置换顺序在后，与粘土粒子结合弱，扩散层厚，置换顺序在后，与粘土粒子结合弱，扩散层厚，使使增加、增加、降低显著；降低显著；n高价（二价、三价）的阳离子高价（二价、三价）的阳离子，其置换顺序在前，其置换顺序在前，与粘土粒子结合强，双电层薄，使与粘土粒子结合强，双电层薄，使增加、增加、降低降低不显著；不显著；n加入电解质多时加入电解质多时，低价阳离子对胶体聚凝能力不，低价阳离子对胶体聚凝能力不大，大，增加不显著，高价阳离子聚凝能力强，增加不显著，高价阳离子聚凝能力强，增增加显著加显著n阳离子种类对系统的流动性的影响与阳离子种类对系统的流动性的影响与电位相同电位相同六、可塑性六、可塑性n1.可塑性：可塑性：物体在外力作用力，可塑造成各种形状，物体在外力作用力，可塑造成各种形状，并保持这形状而不失去物料颗粒之间联系的性能。受并保持这形状而不失去物料颗粒之间联系的性能。受力将变形，保持变形后形状但并不出现裂痕。力将变形，保持变形后形状但并不出现裂痕。n2.表征：表征：n泥团可塑性屈服应力泥团可塑性屈服应力最大应变最大应变n（A屈服值）屈服值）（B最大变形量）最大变形量）n塑性泥料的应力应变图塑性泥料的应力应变图 n3.产生可塑性原因：产生可塑性原因：n由于粘土水界面键力作用结果由于粘土水界面键力作用结果n张紧薄膜理论（毛细管作用）张紧薄膜理论（毛细管作用）n胶团中引力与胶团间斥力相互作用胶团中引力与胶团间斥力相互作用 n4.影响因素影响因素：n（1）含水量）含水量：过多过少都不好。：过多过少都不好。na.水的作用水的作用nb.加水量加水量n2835，含水量增加，呈浆状，流动性提高，含水量增加，呈浆状，流动性提高n1825，含水量减少，呈泥料，可塑性增加，含水量减少，呈泥料，可塑性增加n（2）阳离子种类）阳离子种类：随阳离子置换顺序：随阳离子置换顺序：左：左右，右，吸附力降低吸附力降低，吸附层厚度减小，吸附层厚度减小，r2外移，外移，使吸附层界面斥力增加，吸引其它粘土粒子包使吸附层界面斥力增加，吸引其它粘土粒子包围自己，呈可塑性能力差，围自己，呈可塑性能力差，可塑性降低可塑性降低。n（3）粘土种类及颗粒大小与形状）粘土种类及颗粒大小与形状：颗粒小，：颗粒小，接触点多，可塑性好；接触点多，可塑性好；片状结构可在层间滑片状结构可在层间滑移，而不破坏结构，可塑性好。移，而不破坏结构，可塑性好。n（4）液体介质影响）液体介质影响：水介质有可塑性，有机：水介质有可塑性，有机介质则没有，这是由于硅酸盐亲水不亲油。介质则没有，这是由于硅酸盐亲水不亲油。七、七、泥浆的触变性与膨胀性泥浆的触变性与膨胀性n触变性触变性：料浆静止时似凝固体，搅动则回复流动：料浆静止时似凝固体，搅动则回复流动性。性。n静置泥浆静置泥浆凝胶体，粘度大，流动性差；凝胶体，粘度大，流动性差；n搅拌泥浆搅拌泥浆粘度变小，恢复流动性；粘度变小，恢复流动性；n流动流动凝固凝固流动，粘度连续而逐渐变化。流动，粘度连续而逐渐变化。n产生原因：产生原因：静置时颗粒部分边面或边边结合，静置时颗粒部分边面或边边结合，形成不稳定空间网架结构，包裹自由水；一搅拌，形成不稳定空间网架结构，包裹自由水；一搅拌，破坏空间网架结构，释放自由水，恢复流动性。破坏空间网架结构，释放自由水，恢复流动性。n对工艺的影响：对工艺的影响：n触变性太大：成形后坯体在脱膜或搬运过程中，触变性太大：成形后坯体在脱膜或搬运过程中，稍受振动会使坯体变形；稍受振动会使坯体变形；n触变性过小：注件在脱膜前缺乏足够强度，易触变性过小：注件在脱膜前缺乏足够强度，易倒坯或使修坯困难。倒坯或使修坯困难。n膨胀性：膨胀性：与触变性相反的特性，当搅拌时，泥与触变性相反的特性，当搅拌时，泥浆变稠而凝固，静止后恢复流动性。浆变稠而凝固，静止后恢复流动性。n产生原因：产生原因：由于在除重力外没有其他外力因素由于在除重力外没有其他外力因素干扰的条件下，片状黏土粒子趋于定向平行排干扰的条件下，片状黏土粒子趋于定向平行排列，相邻颗粒间隙由粒子间斥力决定。列，相邻颗粒间隙由粒子间斥力决定。n影响因素：影响因素：n1.粘土颗粒大小与形状粘土颗粒大小与形状：越细，形状越不规则，：越细，形状越不规则，触变性触变性n2.泥浆含水量泥浆含水量：含水量：含水量，颗粒间距，颗粒间距，触变，触变性性n3.介质温度介质温度：T，颗粒运动，颗粒运动，颗粒间联系，颗粒间联系,触变性触变性n4.介质介质pH值值：pH，边棱带正电，利于形成，边棱带正电，利于形成空间网架结构，触变性空间网架结构，触变性n5.粘土种类粘土种类：由于遇水膨胀性，蒙脱石比高：由于遇水膨胀性，蒙脱石比高岭石易具有触变性岭石易具有触变性n6.电解质的种类及加入量电解质的种类及加入量n粘土吸附阳离子价数愈小，或价数相同而离子粘土吸附阳离子价数愈小，或价数相同而离子半径愈小者，触变效应愈小；半径愈小者，触变效应愈小；n加入适量电解质可以使泥浆稀释稳定，加入过加入适量电解质可以使泥浆稀释稳定，加入过量电解质又能使泥浆聚聚集沉降，而在泥浆稳量电解质又能使泥浆聚聚集沉降，而在泥浆稳定到聚沉之间有一个过渡区域，在此区域内触定到聚沉之间有一个过渡区域，在此区域内触变性由小增大；变性由小增大；n当电解质的加入量使粘土的当电解质的加入量使粘土的电位稍高于临界电位稍高于临界值时，泥浆表现出最大触变性值时，泥浆表现出最大触变性八、八、泥浆的透水性（滤水性能）泥浆的透水性（滤水性能）n透水性透水性：泥浆形成固化泥层透过水的能力。：泥浆形成固化泥层透过水的能力。n透水性好，坯体形成速率快。透水性好，坯体形成速率快。n影响因素：影响因素：n1.电解质种类及加入量电解质种类及加入量，调节稀释剂加入过量或不足：，调节稀释剂加入过量或不足：n面面结合，颗粒疏松，形成毛细管，透水性好面面结合，颗粒疏松，形成毛细管，透水性好n部分边面或边边结合，颗粒紧密，透水性差部分边面或边边结合，颗粒紧密，透水性差n2.泥浆中塑性料与瘠性料配比泥浆中塑性料与瘠性料配比：塑性料：塑性料，瘠性料，瘠性料，透水性透水性n3.颗粒细度颗粒细度：粒径：粒径，透水性，透水性九、瘠性料的悬浮与塑化九、瘠性料的悬浮与塑化n1.瘠性料的悬浮瘠性料的悬浮n（1）混凝土制备：因含碱不能太高，所以水泥料）混凝土制备：因含碱不能太高，所以水泥料浆中不能用碱性稀释剂，而要用表面活性物质，浆中不能用碱性稀释剂，而要用表面活性物质，如亚硫酸纸浆废液，亚硫酸酒精废液，减少内摩如亚硫酸纸浆废液，亚硫酸酒精废液，减少内摩擦，把结构内自由水释放出，流动性好。擦，把结构内自由水释放出，流动性好。单分子层单分子层吸附于水泥粒子表面，降低表面能，颗吸附于水泥粒子表面，降低表面能，颗粒不利于凝聚。粒不利于凝聚。有亲水物质有亲水物质，水化性好，使水膜变厚，也不利于，水化性好，使水膜变厚，也不利于凝聚凝聚n（2）Al2O3（两性物质）陶瓷生产（两性物质）陶瓷生产n两性物质瘠性料的悬浮两性物质瘠性料的悬浮na加入加入HCl，调节，调节pH6nAl2O3选择吸附选择吸附AlCl2+、AlCl2+，荷上正电荷，形，荷上正电荷，形成双电层，形成正溶胶，成双电层，形成正溶胶，- -电位为正值。电位为正值。nHClHCl浓度对浓度对- -电位的影响：电位的影响：n当当pHpH值较低时，值较低时， 随随HClHCl浓度的增加，浓度的增加，ClCl- -增多而增多而逐渐进入吸附层取代逐渐进入吸附层取代OHOH- -。 ClCl- -的水化能力比的水化能力比OHOH- -强，强， ClCl- -的水化膜厚，而较多的进入扩散层，使的水化膜厚，而较多的进入扩散层，使- -电位上升；若浓度继续增加，电位上升；若浓度继续增加，ClCl- -压入吸附层压入吸附层，正电荷减少，扩散层减小，正电荷减少，扩散层减小，- -电位下降。电位下降。nb.pH8，碱性，碱性nAlAl2 2O O3 3选择吸附选择吸附AlOAlO2 2- -，形成负溶胶，形成负溶胶，- -电位为负电位为负值值n2.瘠性料的塑化瘠性料的塑化n塑化剂塑化剂na.粘土（软质粘土）、膨润土粘土（软质粘土）、膨润土nb.有机塑化剂有机塑化剂n要求：具有较宽的挥发温度，这样坯体不易开裂；要求：具有较宽的挥发温度，这样坯体不易开裂；残余灰分少；不与原料发生化学反应。残余灰分少；不与原料发生化学反应。作业：n1.黏土的很多性能与吸附阳离子种类有关，指黏土的很多性能与吸附阳离子种类有关，指出黏土吸附下列不同阳离子后的性能变化规律。出黏土吸附下列不同阳离子后的性能变化规律。nH+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+n离子置换能力；黏土的离子置换能力；黏土的电位；黏土的结合水；电位；黏土的结合水；泥浆的流动性；泥浆的稳定性；泥浆的触变性；泥浆的流动性；泥浆的稳定性；泥浆的触变性；泥浆的可塑性；泥浆的滤水性。泥浆的可塑性；泥浆的滤水性。