耐火材料结合剂的性质.docx

结合剂 把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，又称“胶结剂”。用作耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。 分类耐火材料，尤其是不定形耐火材料所用的结合剂，随被结合材料的性能及用途不同而不同，品种繁多，一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。 按结合剂的化学性质分有无机结合剂和有机结合剂。 无机结合剂。按其化合物性质可分为 6 类。第 1 类为硅酸盐类。包括硅酸钙水泥、水玻璃(包括硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。第2 类为铝酸盐类。包括普通铝酸钙水泥(也称矾土水泥或高铝水泥)、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥、含尖晶石铝酸钙水泥等。第 3 类为磷酸盐类。包括磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸铵、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。第 4 类为硫酸盐类。包括硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。第5 类为氯化物类。包括氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等。第 6 类为溶胶类。包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。 有机结合剂。按制取方法分为两类。第l 类为天然有机物，即从天然有机物中分离出的，包括淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、纸浆废液、焦油和沥青等。第2 类为合成有机物，即通过化学反应或缩聚反应而合成的，包括甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂(又称酚醛清漆)、环氧树脂、t 聚胺脂树脂、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、硅酸己酯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等。 按结合剂硬化条件分有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。 水硬性结合剂。加入散状耐火材料集料中、加水混合均匀并成型后，在潮湿条件下养护才能发生正常的凝结与硬化的结合剂，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。 气硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在自然干燥条件(常温)下养护即可发生凝结与硬化的结合剂，这类结合剂使用时一般要加硬化剂，如水玻璃加氟硅酸钠，磷酸或磷酸二氢铝加铝酸钙水泥或氧化镁，氧化硅微粉加铝酸钙水泥或氧化镁等。 热硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在加热烘烤时才能发生硬化的结合剂，如磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。 结合机理耐火材料用的结合剂，随结合剂的化学性质不同，其结合机理也不同。 水化结合。借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合作用。如铝酸钙水泥加水后，发生水解和水化反应生成六方片状或针状CaO?A12O3? 10H2O(CAHl0)、2Ca0?AL2O3?8H2O(C2AH8)和立方粒状 3Ca0?AL2O3?6H2O(C3AH6)晶体和氧 化铝凝胶体(AL2O3gel)，形成凝聚一结晶网而产生结合，反应如下： 又如 p—AL2O3 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(Bayerite)和斜方板状勃姆石(Boehmite)而产生结合作用。反应如下： 水化结合的结合剂在常温下进行水化反应需要有一定的时间，因此有一定的凝结与硬化时间。 化学结合。借助于结合剂与硬化剂(又称促凝剂)，或结合剂与耐火材料集料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合作用的化合物而产生结合。如硅酸钠(水玻璃)结合剂加氟硅酸钠硬化剂时，发生如下反应： 反应结果生成水溶胶SiO2?nH20、经脱水形成硅氧烷(Si 一 0 一 Si)网络状结构， 从而产生较强的结合强度。又如磷酸二氢铝加 MgO 时，在常温下发生如下脱水和交联反应而产生结合强度： 缩聚结合。借助于加催化剂或交联剂使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度： 又如线型酚醛树脂加上甲基四胺在加热下可产生如下 陶瓷结合。系指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以交联反应而产生缩聚结合大大降低液相出现温度，促进低温下固一液反应而产生低一中温烧结结合。 一般所使用的烧结助剂是在 500～1000℃的低温下首先产生粘性液相将集料颗粒粘结在一起，随后随着温度提高，依靠液一固之间的高温化学反应，生成具有更高熔融温度的结合相而产生坚固的结合。如往刚玉质干法震动料中加入少量的硼酐，由于硼酐在 450～550℃生成粘性液相，随后与 a 一AL2O3 发生液固反应，生成具有更高熔融温度的化合物 2AL2O3?B2O3(不一致熔融温度 1035℃)，9AL2O3?2B2O3(不一致熔融温度1950℃)而将刚玉骨料固结在一起，其相关系见图 1。 粘着(粘附)结合。是借助于如下几种物理作用之一或几种作用叠加而产生结合的。其一是吸附作用，包括物理吸附和化学吸附，依靠分子间的相互作用力——范德瓦尔斯力而产生结合；其二是扩散作用，即在物质分子热运动的作用下，粘结剂与被粘结物的分子发生相互扩散作用，在界面上形成扩散层，