防腐剂对釉浆稳定性的研究

防腐剂对釉浆稳定性的研究

                                             ----Fungilab公司V-compact粘度计应用解析

摘要：在釉浆的陈腐存放过程，会由于细菌等的生物降解使CMC失效，从而对釉浆产生性能影响，通过加入少量的防腐剂可以避免此类的釉浆的影响，本文通过对比说明了加入防腐剂对釉浆存放有良好的作用。

关键字：釉浆、防腐剂

1.前言

    釉浆在球磨或贮存过程中，一般加入有机高分子聚合物已达到悬浮稳定的目的。如果聚合物的链环被破坏，釉浆的黏度将降低。这类破坏可能始于球磨粉碎过程的机械性损伤或者是加热、水解作用、氧化作用和发酵反应，能引起有机添加剂的衰变。许多加到釉浆中的天然有机悬浮稳定剂（如cmc）就会在相应的温度下出现递降分解作用，这是由于真菌和细菌侵蚀的结果。细菌可以利用有机化合物作为碳和能量的来源，有的细菌在无氧状态下也能生存，这时可以利用抑菌作用或杀菌剂控制它们的发展。含有釉料调整剂的釉浆随时间的延长而发生变质与损坏，是由于气泡的蒸发产生臭气与降低流体性能引起。上述情况可以通过加入防腐剂给予阻止。

2.天然有机类稳定剂的悬浮和腐败机理

    现在作为釉浆的悬浮稳定剂，大多数的陶瓷厂都会选择羟甲基纤维素（以下简称CMC）作为其添加剂。CMC 具有独特的线性高分子结构, 将CMC 加入水中, 其亲水基( - COONa) 与水结合, 形成溶剂化层, 使CMC 分子逐渐分散于水中, CMC 高分子之间依靠氢键和范德华力作用形成网状结构, 从而表现出粘结性。添加CMC 后, 可提高釉料的表面张力, 可防止水从釉料里扩散至坯体中, 增加釉面的平滑度, 避免因施釉后坯体强度下降而造成输送过程中的开裂及断裂现象, 烘烧后釉面针孔现象也可减少。但由于CMC制造的主要原料为精制棉，属于天然的高分子化合物，其属于链式结构，如下图所示：

    其结构中的糖苷键在生物酶的作用下较为容易水解，使得CMC的大分子链发生不可逆转的断裂，形成一个个葡萄糖分子。为微生物提供能量来源，并使细菌的繁殖更快。从而CMC的分解速率更快，最终全部CMC被分解成小分子糖。CMC能作为悬浮稳定作用是基于其较大的分子量（链接单元），故其被生物降解后，也消失了其本来的物理增稠作用，不可避免的使整个釉浆体系流动性变好，粘度降低，釉浆的中固体粒子的沉降，形成较硬的沉淀，比较难搅拌。继而在施釉形成的釉面会产生开裂，针孔的问题。

3.防腐剂的防腐机理

    微生物的生存和繁殖是依赖于一些环境因素的：物理方面的有温度、渗透压、辐射、静压；化学方面有水源、营养物质（C、N、P、S)、氧、有机生长因子。但是在生产过程中如温度、水源、营养物质的因素，我们是不能随意控制的，我们只能从生物灭活的方式进行，如今市面生的防腐剂的作用机理都是在灭活方面：

    首先，干扰微生物的酶，破坏其正常代谢，抑制了酶的活性；

    其次，是使微生物蛋白质凝固变性，干扰他们的生存和繁衍；

    再次，在细胞质膜的通透性，抑制体内酶的排除和代谢物，从而导致失活和改变。

    但在以前的生产过程中，有些企业出于成本和施工的原因，可能会加入一些类似于甲醛（或使用时，释放甲醛）等的防腐杀菌的产品。这些产品会对人体产生很大的危害，加入量过大可能导致致癌或死亡。所以我们推荐企业在生产中加入些广谱的低毒的杀菌产品，并特别注意其加入量。

4.实验内容与分析讨论

4.1实验样品：

    远大防腐剂Yf-11、佛山甲醛、山东防腐剂BRC-R、MBS、江门甲基、某厂家刚球磨好的釉。

4.2 实验仪器：

V-compact型旋转粘度计、JJ-1电动搅拌器、t-4杯

4.3 实验环境：

    夏天：温度范围27-37℃、湿度在80-90

4.4 实验步骤；

    本次实验一共分为两个部分，一为用甲基的2%水溶液分别加入上述的防腐剂测试其在实验环境下的黏度变化，二为在釉浆中加入上述的防腐剂，在同样的实验环境下测流速变化。

实验一：

    配制2%甲基水溶液：称量 2000g的水，在搅拌的条件下缓慢加入40g的甲基，并使其充分分散均匀。

    所得的甲基水溶液均分为五分，每份400g，分别做空白、0.4g（0.1%）远大Yf-11、BRC-R、MBS、甲醛。每隔24小时记录甲基水的状态，测量甲基水的粘度并记录。

实验二：

    刚球好的釉分成400g一份分别加入上述几种防腐剂0.4g，球磨1分钟。并做一个空白的釉，同样球磨1分钟，并将5份实验釉浆密封保存。每隔24小时记录釉浆的状态，测釉浆流速（测流速前需搅拌）并记录。

4.5 实验数据及分析：

    采用Fungilab公司的V-Compact旋转粘度计测得的实验1的结果如图1所示，由图可知，在当时的实验环境下，不加入防腐剂，甲基会6天左右时间失效，并很快达到自来水的黏度。加入防腐剂，甲基水能在炎热的夏天能保存一个月以上而不变质。特别是Yf-11防腐剂，效果比另外两个防腐剂明显且很稳定、无毒。

    实验2结果如图2所示，在实验环境的条件下，不加防腐剂釉浆流速下降很快，同时实验时发现随着流速的下降，空白实验的釉浆有明显的分层现象，沉底的釉料明显感觉较硬，BRC-R、MBS均在第三天开始有轻微的沉底现象，但是较容易搅开，而加入甲醛的釉浆有轻微分层，轻微沉底比较硬。而Yf-11无分层，无沉底且流速稳定。

图1 防腐剂对甲基水的防腐效果

图2 防腐剂对釉浆流速的影响

5. 结语

    在陶瓷厂的生产过程中，釉浆存放时间过长，CMC的失效会带来釉浆流速变化大，釉料易分层、沉淀，保水力下降，使施釉容易发生釉面开裂，不均匀，针孔的问题，适当加入少量的防腐剂可以降低釉浆体系的细菌数量，使CMC的不易失效，釉浆性能稳定。Yf-11防腐剂，是高效广谱的釉浆防腐剂。对比市面同类产品有性能上的优势，对比甲醛有低毒和高效的优势。