耐火材料结合剂的结合机理,由耐火砖厂家整理分享。
耐火材料结合剂的结合方式主要有以下6种:
(1)水化结合。又称水硬结合,其强度是靠结合剂(如水泥)与水在一定的温度和湿度条件下发生水化反应,生成的水化产物产生胶凝硬化作用产生。由于水化反应和胶凝硬化作用产生强度需要时问、温度和湿度条件,因而需要养护。常见的结合剂为铝酸盐水泥。铝酸钙水泥(主要水化矿物CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3)加水混合后,发生水解和水化反应,析出六方片状或针状水化物CaO·Al2O3·10H2O(CAH10)和2CaO·Al2O3·8H2O(C2AH8)或立方粒状3CaO·Al2O3·6H2O(C3AH6)水化物和氧化铝凝胶体(Al2O3gel),形成凝聚结晶网而产生结合。
又如反应性氧化铝,加水混合时,会发生水化反应而生成单斜板状、纤维状或粒状三羟铝石(Bayrite,Al2O3·3H2O)和斜方板状勃姆石[Boehmite,Al2O3·(1~2)H2O]而产生结合作用。
(2)化学结合。强度是由结合剂和原料中的氧化物或/和加入的促凝剂在常温或加热状态下发生化学反应,靠反应产物的交链或聚合作用而产生。常见的结合剂有磷酸盐和硅酸钠(水玻璃)。
硅酸钠(水玻璃)结合剂加氟硅酸钠促硬剂时,发生如下反应:
2(Na2O·nSiO2)+Na2SiF6+2(2n+l)H2O→6NaF+(2n+l)Si(OH)4
反应结果生成水溶胶SiO2·nH2O,经脱水形成硅氯烷(-Si-O-Si-)网络状结构,从而产生较强的结合强度。
磷酸二氢铝加MgO硬化剂时,在常温下会发生脱水和交联反应而产生较高的结合强度。
我公司生产的部分结合剂及其耐火材料制品
(3)缩聚结合。由高聚物的有机结合剂在一定条件下与加入的特定的促媒剂或交链剂产生的缩合-聚合反应,生成三维网络结构而产生结合作用。常见的结合剂有甲阶酚醛树脂、线型酚醛树脂等。
甲阶酚醛树脂加酸做催化剂加热时,可发生缩聚反应而产生较高的结合强度。线型酚醛树脂加六亚甲基四胺(乌洛托品),在加热时也会发生交联反应,缩聚形成网络状结构而产生较好的结合强度。
(4)陶瓷结合。在不高的温度下即可发生的固相-液相烧结而产生强度。为形成液相而促进固-液烧结,在料中往往须加入作为熔剂的低熔点物。如在氧化铝基干式料中加入硼酐,硼酐在450~550℃生成黏性液相可将耐火骨料黏附存一起,随后与α-Al2O3发生固-液反应,生成具有更高熔融温度的化合物,如2Al2O3·B2O3(约在1035℃一致熔融),或9AI203·B203(在1930℃一致熔融),而将刚玉骨料结合在一起。同样在硅质干式振捣料中加入硼酸或硼酸钠作为助烧结剂时,在500~1000℃范围内可促进烧结,形成陶瓷结合。这类依靠加入低、中温助烧结剂的干式振捣料广泛应用作各种工频感应炉内衬和出钢口填充料。
(5)黏附结合。液体结合剂借助于吸附、扩散、静电吸引、毛细管力等一种或几种作用的叠加,通过形成交织的黏附扩散层而产生结合强度。黏附结合又可分为以下几种:
①吸附作用,包括物理吸附和化学吸附。物理吸附是以分子间引力(范德华引力)相互吸引而产生黏附,而化学吸附是以化学键力相互作用而产生黏附。但也有两种吸附同时发生的黏着结合。
②扩散作用,即粘结剂与被粘结物在其分子的热运动作用下,发生相互扩散和渗透作用,在界面上形成扩散层,从而形成牢固的结合。
③静电作用,即粘结物与被粘结物的界面上存在着双电层,由双电层的静电引力作用而产生结合。
产生黏附结合的结合剂多为有机的临时性结合剂,即在常温下或低温下起结合作用,经中温和高温热处理后会燃烧掉,如糊精、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。有的为半永久性结合剂,经中高温热处理后,除部分挥发性物质分解挥发外,残留下的碳可形成碳网结合,如沥青、酚醛树脂、环氧树脂等高残碳的有机结合剂,但这类结合剂只适合于在还原性条件下使用。有些无机结合剂也具有好的黏附结合,如磷酸二氢铝、水玻璃、硅溶胶等。黏附结合剂多半用作耐火泥浆、涂料、喷涂料和捣打料的结合剂。
(6)凝聚结合。是靠相互靠近到纳米尺度或接触的某些材料的胶团粒子或某些具有亚微米尺度超细粉之间的范德华力(分子间引力)包括氢键架桥作用而产生的结合。根据DLVO理论,胶体粒子之间存在着范德华引力,当粒子在相互接近时,会因粒子表面双电层的重叠而产生排斥力,胶体溶液(悬浮液)的稳定性与凝聚性就取决于粒子之间的吸引力和排斥力的相对大小。可产牛凝聚结合的材料有黏土微粉、氧化物超微粉、硅溶胶、铝溶胶和硅铝溶胶等。
科瑞耐材生产结合剂及其耐火制品有:磷酸盐结合剂、水玻璃结合剂、磷酸盐结合高铝砖、磷酸结合可塑料、水玻璃结合浇注料、粘土结合可塑料等。