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耐火浇注料、可塑料、捣打料中常用到的12种外加剂

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耐火浇注料、可塑料、捣打料中常用到的12种外加剂

发布日期:2019-05-17 作者: 点击:

耐火材料,尤其是耐火浇注料、捣打料、可塑料等不定形耐火材料用的外加剂性能各异、品种繁多。往往一种外加剂因加入量、所用结合剂种类、配料等的不同,其所起的作用也不同。即同一种物质因条件不同既可以起这种外加剂的作用,也可以起那种外加剂的作用。在不定形耐火材料的生产过程中,主要被用到的外加剂,按照其用途主要可分为以下12个分类。

一、减水剂

减水剂(或称降水剂、分散剂)能在保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下,显著降低其拌合用水量。减水剂本身并不与材料组成物起化学反应生成新的化合物,只是起着表面物理化学作用。因此它们是一种表面活性物质或是一种电解质。它们溶于水中后能吸附于粒子表面,提高溶液中粒子表面的ξ电位,增大粒子间的排斥力,释放出由微粒子组成的凝集结构中包裹的游离水,从而起着润湿作用和分散作用,因此又称分散剂。由于它可释放出凝集结构中的游离水,故在保持浇注料流变性(作业性)不变的条件下,能使单位用水量减少,或在不改变单位用水量的条件下,增大材料流变性,改善作业性能,使材料易于施工成型。

以铝酸钙水泥、结合粘土和氧化物微粉作结合剂的耐火浇注料,通常所用的减水剂(分散剂)中,属无机类的有焦磷酸钠、三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠、超聚磷酸钠、硅酸钠等;有机类的有木质磺酸钠、木质磺酸钙,萘系减水剂,水溶性树脂类减水剂等。

二、增塑剂

增塑剂(又称塑化剂)能增大耐火材料混合料的可塑性,提高混合料(泥料)在应力作用下的应变能力。增塑剂是耐火可塑料耐火捣打料常用的一种外加剂,其他不定形耐火材料也使用它。常用的有塑性粘土、膨润土、氧化物超细粉、大豆粉、甲基纤维素、木质磺酸盐等。

三、胶凝剂

胶凝剂(也称为絮凝剂)能使胶体溶液(或含固体微粒的悬浮液)中的胶粒(或悬浮微粒)发生凝聚。胶凝剂主要是无机电解质和无机酸。絮凝剂主要为有机高分子物质,有天然的和合成的两类。根据官能团又可分为阳离子、阴离子和非离子3类。胶凝剂主要在以粘土结合、溶胶结合和超细粉结合的耐火浇注料中使用。

四、解胶剂

解胶剂(又称反絮凝剂、分散剂)能使凝聚或团聚的胶粒(微粒)转化为溶胶或均匀分散的悬浮微粒。能使稠厚的胶体变成为能自由流动的溶胶,也称为散凝剂、胶溶剂。解胶剂的作用机理与减水剂相似。因此具有减水作用的减水剂也具有解胶剂的作用。在以粘土结合、溶胶结合和加有超细粉的耐火浇注料中加入解胶剂可改善其流动性。

五、促凝剂

促凝剂能缩短不定形耐火材料的凝结和硬化时间。促凝剂的作用机理是比较复杂的,随所用的结合剂和促凝剂的性质差异而不同。不同的结合剂要使用不同性质的促凝剂。铝酸钙水泥结合剂所用的促凝剂大多为碱性化合物:NaOH、 KOH、Ca(OH)2 、Na2CO3、Na2SiO3等;磷酸和磷酸二氢铝结合剂配合使用的促凝剂有:活性氢氧化铝、滑石、氧化镁、铝酸钙水泥等;水玻璃(硅酸钠)结合剂配合使用的促凝剂有氟硅酸钠、磷酸铝、磷酸钠、石灰、硅酸二钙、乙二醛等。

六、缓凝剂

缓凝剂能延缓不定形耐火材料的凝结和硬化时间,缓凝剂的作用机理也是随所用的结合剂和缓凝剂的性质差异而不同。缓凝剂主要用在含快硬矿物的铝酸钙水泥结合的不定形耐火材料中,常用的缓凝剂有:低浓度的NaCl、柠檬酸、酒石酸、乙二醇、甘油、淀粉、磷酸盐、木质磺酸盐等。

七、迟效促凝剂

迟效促凝剂能使不定形耐火材料中含有的结合剂经过一定时间之后才发生凝结与硬化作用。以氧化硅超细粉为主要结合剂的浇注料,迟效促凝剂可用铝酸钙水泥,因为铝酸钙水泥水解过程中可缓慢释放出Al3+和Ca2+离子,吸附于氧化硅粒子表面后会使粒子失去发生凝聚的电性,从而起到迟效促凝的作用。

八、发泡剂、引气剂和加气剂

发泡剂能降低液体表面张力,大量产生均匀而稳定的泡沬。发泡剂有松香皂、树脂皂素脂、石油磺酸铝、水解血等;引气剂有松香热聚物、非离子表面活性剂,烷基苯磺酸盐类等。此外还有一类加气剂,其加气的作用在于浇注料拌和与浇灌后加气剂与水发生化学和物理作用产生气泡。均匀分布于浆体中。常用的加气剂是金属铝粉。铝粉活性很大,会与水发生反应放出氢气,逸出的H2气在浇注料内形成气泡。但铝粉加入量要适当,否则会使不定形耐火材料强度大大降低,或造成不均匀的连通气孔。这类外加剂可用于配制轻质多孔不定形耐火材料。

九、消泡剂

消泡剂能使不定形耐火材料在拌和时或震动成型时产生的气泡很快逸出。

消泡剂也是表面活性物质,它降低液体表面张力的能力要比发泡剂强得多。使所形成的液膜强度大为降低,使泡沬失去稳定性,而且在液面上的铺展速度也较快,铺展速度越快,其消泡作用也就越强。消泡剂的种类有醇类、脂肪酸及脂肪酸盐类、有机硅化合物类等。

十、防缩剂

防缩剂能减轻或防止耐火材料成型后在加热和使用中产生的收缩,又称体积稳定剂或膨胀剂。其防缩原理为:

(1) 热分解。

防缩剂经高温加热后会发生热解,其产物的摩尔体积大于热解前的原物质摩尔体积,从而产生补偿材料烧结收缩作用。如蓝晶石防缩剂。

(2) 化学反应。

加入的防缩剂,经高温化学反应后,新相的摩尔体积大于原反应相的摩尔体积,从而可补偿烧结收缩。如在镁质浇注料中加入α-Al2O3作为防缩剂,借助于高温反应生成铝镁尖晶石可产生体积膨胀效应。又如在高铝质浇注料中加结合粘土或硅石粉,借高温下生成莫来石产生的体积膨胀效应来补偿烧结收缩。

(3) 晶型转化。

加入的防缩剂在高温加热过程中能发生膨胀作用的晶型转化,亦可起补偿烧结收缩作用。如在硅酸铝质浇注料或可塑料中,加入适量的硅石粉,借助石英转变为鳞石英或方石英时的体积膨胀来补偿基质的烧结收缩。

十一、保存剂

保存剂能保持不定形耐火材料储存一定时期后施工性能不变或变化不大。如通常用磷酸或磷酸二氢铝结合的Al2O3-SiO2系耐火可塑料和耐火捣打料,由于磷酸和磷酸二氢铝会与材料中的Al2O3反应生成不溶性的正磷酸铝而使混合料过早变干,失去作业性。因此需要加入能与Al3+离子生成络合物的隐蔽剂,以抑制不溶性的正磷酸铝的生成,延长保存期。磷酸或磷酸二氢铝结合的可塑料和捣打料所用的保存剂有草酸、柠檬酸、酒石酸等。磺酸水杨酸、糊精等也具有保存剂的作用。

十二、抑制剂

抑制剂能抑制不定形耐火材料配料中含有的铁及铁的化合物与酸性化学结合剂反应产生氢气而引起的膨胀现象,所以也称防膨胀剂。用酸性化学结合剂(如磷酸、磷酸二氢铝、硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝等)作结合剂时,混合料一般需要经过困料,以使酸性结合剂与混合料中含有的金属铁或含铁化物充分反应放出氢气后方能成型,否则成型后会产生膨胀作用而使材料变得疏松多孔,强度下降。若不经困料直接使用,则必须加抑制剂。抑制剂是一种络合剂,它可与金属铁反应生成络合物,从而可抑制膨胀作用,这类抑制剂有CrO3、双丙酮酒精、磷酸铁等。 


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