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不同结合剂对不定形耐火材料流变特性影响 　　摘 要 对不同定义和分类的不定形耐火材料结合剂的原理及使用现状进行了分析。对于不定形耐火材料的流变特性而言，不同的结合剂对其有着不同的影响，文章主要对这些影响进行阐述，并在分析这些影响的基础上探讨这些不定形耐火材料结合剂的发展方向与应用前景。 关键词 不定形耐火材料；结合剂；流变特性 中图分类号：TQ175 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0043-01 结合剂对不定形耐火材料的粒料有着分散性、润滑性和硬化方面的作用。结合剂对不定形耐火材料的成型体密度和性能有着直接的影响，这主要是因为不定形耐火材料的填充成型是通过低压力或自重、振动等流动来完成的。而且对不定形耐火材料的混炼与成型、干燥等过程都需要现场来进行，因此结合剂对于各种不定形耐火材料生产中的窑炉、气候和容量等都要适应。因此，不定形耐火材料的性能很大程度上取决于结合剂使用技术。对于不同结合剂对不定形耐火材料流变特性影响的研究已经成为了当前研究的重点课题。 1 结合剂概述 在不定形耐火材料的生产过程中将各种配料粘结在一起，使其产生一定强度的物质就是结合剂，也可成为粘结剂、胶结剂。结合剂的种类非常多，一般情况下按照结合剂的化学性质将其分为无机结合剂与有机结合剂，其中无机结合剂包括硅酸盐类、铝酸盐类、磷酸盐类、硫酸盐类、氯化物类和溶胶类等，有机结合剂包括天然有机物与合成有机物。 2 同结合剂对不定形耐火材料流变特性的影响 流变学、胶体化学、粉体工学和热力学这四大理论是不定形耐火材料的基础理论，其中与不定形耐火材料作业性相关的是流变学与胶体化学两种基础理论[1]。不定形耐火材料的流变特性和作业性的变化机理通过胶体特性来解释，其中不定形耐火材料作业性的决定因素是流变特性。 不定形耐火材料的流变性主要从流体模型（一般为宾汉姆流体）、流变特性（与时间有关）、流变参数（屈服应力、塑性粘度、平均表现粘度）三个方面来进行评价。 1）凝集类结合剂对不定形耐火材料流变特性的影响。由于凝集而使本来处于分散状态的粘土、氧化物悬浮体等产生的硬化反应就是凝集结合[2]。凝集结合能够在遇到水后实现很好的分散或者凝集，也能够在分散剂与凝聚剂的作用下实现凝集硬化。粘土就是非常具有代表性的凝集类结合剂，苏州土与阳泉青土等由于含铁量较低、耐火度较高、分散性较好等自身的特性为成为了良好的结合剂，对于陶瓷行业而言具有这些特性的粘土属于较好的悬浮剂。主导粘土胶体系统稳定性的因素是粘土带负电的胶体与溶液扩散层形成的ε电位，而且粘土表面吸附的阳离子是能够进行替换的。对于不同的粘土而言，三聚磷酸钠都是较好的分散剂，且当其用来为2%左右时，粘土能够保持最好的流动性。而粘土的促凝剂一般选用能够降低粘土ε电位的碱土金属离子。粘土之后在分散性、可塑性以及化学组成都满足条件之后才能够被用为结合剂，而且当粘土用于浇注时，分散剂与促凝剂的选择也非常重要。在浇注料中，粘土与分散剂。促凝剂需要同时加入，比例大概为粘土15%，促凝剂1%，分散剂1.5%（具体的比例要结合粘土的性质确定）。除了粘土结合剂之外，凝集型结合剂中还包括超微粉SiO2、AL2O3、TiO2、Gr2O3等[3]。 2）硅微粉对超低水泥浇注料流动性的影响。硅微粉能够通过与水的水化反应来大幅度降低基质泥浆的体系粘度，增大基质泥浆的流动性。分散剂的工作原理基本上为：一方面通过在胶体粒子表面双电层重叠而产生的静电斥力来降低界面能，使粒子之间的吸附和絮凝降低；另一方面胶体粒子通过对分散剂的吸附而形成溶煤层。 硅微粉的用量增加之后能够通过自身的减水机理来降低浇注料中的加水量。耐火骨料与分类在浇注料中是分级搭配的，表观上的密致并不是最紧密的堆积，这是因为水填满了胚体中的大量空隙。当硅微粉加入到浇注料之后，硅微粉会代替水对这些空隙进行填充，原来空隙中的水就会被置换出来，从而达到减少浇注料需水量的目的。当硅微粉的量增加时，就会有更多的空隙被其填充，空隙中的水就会更加减少，从而大大地降低了浇注料的需水量，增强其振动流动性。而且由于硅微粉的粒子呈现球形的特性，使硅微粉能够进入到微小的空隙中而提高了减水效果[4]。 3）水玻璃结合剂对不定形耐火材料流变特性的影响。多种那硅酸盐的混合物就是水玻璃，化学式中的模数影响着水玻璃的粘度。当在不定形耐火材料中使用时，模数大于2的非晶质结构的熔点和比重都不固定，这都是因为模数变化的原因，因此在不定形耐火材料的使用中要尽量选择同一个批次的水玻璃，减少模数的变化。水玻璃中含有的一定质量的钾或钠会对耐火材料的耐高温性能产生影响，但这并不影响水玻璃结合剂在不定形耐火材料中的使用，水玻璃由于其粘结度高、成本低、无毒、使用简单等