耐火材料用結(jié)合劑的六種結(jié)合機(jī)理

等靜壓耐火材料

 

結(jié)合劑的種類不同，其結(jié)合散狀耐火原料的機(jī)理也有所區(qū)別。常見耐火材料結(jié)合劑的結(jié)合機(jī)理主要有以下幾種：

 

1、水化結(jié)合

水化結(jié)合即在常溫下通過結(jié)合劑與水發(fā)生水化反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物而產(chǎn)生結(jié)合作用。

水泥類結(jié)合劑一般都是水化結(jié)合機(jī)理，如鋁酸鈣水泥遇水后發(fā)生水解和水化反應(yīng)生成六方片狀或針狀和立方粒狀晶體和氧化鋁凝膠體，形成凝聚一結(jié)晶網(wǎng)而產(chǎn)生結(jié)合。通常情況下，高溫用耐火澆注料用鋁酸鹽水泥結(jié)合，低溫用耐火澆注料用硅酸鹽水泥進(jìn)行結(jié)合。

 

2、化學(xué)結(jié)合

化學(xué)結(jié)合即通過結(jié)合劑與硬化劑(促凝劑)之間的反應(yīng)，或者結(jié)合劑與耐火原料在常溫或高于常溫而低于燒結(jié)溫度的范圍內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成具有結(jié)合作用的化合物而產(chǎn)生結(jié)合。

氣硬性結(jié)合劑和部分熱硬性結(jié)合劑屬于這種結(jié)合機(jī)理，例如水玻璃結(jié)合劑與氟硅酸鈉硬化劑發(fā)生反應(yīng)生成的水溶膠SiO2·nH2O經(jīng)脫水形成硅氧烷(Si-O-Si)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度；磷酸二氫鋁結(jié)合劑加MgO硬化劑時，在常溫下即可發(fā)生脫水和交聯(lián)反應(yīng)而產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度。

 

3、縮聚結(jié)合

縮聚結(jié)合即借助于催化劑或交聯(lián)劑，結(jié)合劑發(fā)生縮聚反應(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度。例如甲級酚醛樹脂加酸作催化劑或受熱時都可產(chǎn)生縮聚反應(yīng)。

 

4、陶瓷結(jié)合

陶瓷結(jié)合即通過耐火原料或耐火原料與加入的燒結(jié)助劑在高溫下形成的液相而產(chǎn)生結(jié)合。陶瓷結(jié)合實際上是一種由液相燒結(jié)而產(chǎn)生的結(jié)合。

在耐火材料坯體中，耐火度較低的原料或耐火原料與助燒劑發(fā)生反應(yīng)首先產(chǎn)生粘性液相使散狀原料粘結(jié)在一起，隨溫度的提高，依靠液固相反應(yīng)生成具有更高熔融溫度的新物相而產(chǎn)生堅固的結(jié)合。

 

5、物理結(jié)合

粘著結(jié)合借助于吸附作用、擴(kuò)散作用和靜電作用等物理作用而將散狀耐火原料結(jié)合在一起。

吸附作用有物理吸附和化學(xué)吸附，是依靠分子間的相互作用力一一范德華力而產(chǎn)生結(jié)合；擴(kuò)散作用是在分子熱運(yùn)動的作用下，結(jié)合劑與被結(jié)合物的分子發(fā)生相互擴(kuò)散，在界面上形成擴(kuò)散層從而產(chǎn)生結(jié)合；靜電作用，即若結(jié)合劑與被結(jié)合物的界面存在著雙電層，雙電層的靜電引力可產(chǎn)生結(jié)合作用。

產(chǎn)生粘著結(jié)合的多數(shù)為有機(jī)結(jié)合劑，其中有的為暫時結(jié)合劑，如糊精、紙漿廢液、羥甲基纖維素(CHC)和環(huán)氧樹脂等；有的為性結(jié)合劑，如瀝青、酚醛樹脂等，經(jīng)中、高溫處理后，除部分分解揮發(fā)外，其余部分會發(fā)生碳化而形成碳結(jié)合。一些性的無機(jī)結(jié)合劑如磷酸二氫鋁、水玻璃和硅溶膠等也具有粘著結(jié)合作用。

 

6、凝聚結(jié)合

凝聚結(jié)合即依靠加入凝聚劑使微粒子(膠體粒子)發(fā)生凝聚而產(chǎn)生結(jié)合。膠體類結(jié)合劑和超微粉制備的漿體具有這種結(jié)合機(jī)理。

在耐火材料實際生產(chǎn)中，耐火坯體中的結(jié)合機(jī)理往往不是單一的，有時是幾種結(jié)合機(jī)理的疊加或在不同的溫度階段有不同的結(jié)合機(jī)理。