这些外加剂能(néng)提高不定型耐火浇注料的性能(néng)
2018-05-15 11:23:30 点击：
耐火材料用(yòng)外加剂，用(yòng)于改善不定形耐火材料作业性能(néng)(施工性能(néng))、物(wù)理(lǐ)性能(néng)、组织结构和使用(yòng)性能(néng)的物(wù)质称為(wèi)外加剂(或称添加剂)。外加剂的加入量随外加剂的性能(néng)和功能(néng)差异而不同，為(wèi)不定形耐火材料组成物(wù)总量的万分(fēn)之几到百分(fēn)之几，一般是在不定形耐火材料的组成成分(fēn)拌合时或拌合前加入。不定形耐火材料用(yòng)外加剂按化學(xué)成分(fēn)和质以及其作用(yòng)功能(néng)来分(fēn)类。
按化學(xué)成分(fēn)和性质分(fēn)為(wèi)无机物(wù)和有(yǒu)机物(wù)两大类：
(1)无机物(wù)类：有(yǒu)各种无机盐、无机電(diàn)解质、一些金属单质及金属化合物(wù)、无机矿物(wù)、氧化物(wù)和氢氧化物(wù)等。
(2)有(yǒu)机物(wù)类：大部分(fēn)属于表(界)面活性剂。这类活性剂具有(yǒu)亲水基和憎水基。亲水基团在水中能(néng)发生電(diàn)离的称為(wèi)离子型表面活性剂，不发生電(diàn)离的称為(wèi)非离子型表面活性剂。而离子型的又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)阴离子型、阳离子型和两性型表面活性剂。此外还有(yǒu)一些高分(fēn)子型的表面活性剂、有(yǒu)机酸等。
(1)改善作业性能(néng)(流变性能(néng))类：包括减水剂(降水剂、分(fēn)散剂)、增塑剂(塑化剂)、胶凝剂(絮凝剂)、解胶剂(反絮凝剂)等。
(2)调节凝结、硬化速度类：包括促凝剂(促硬剂)、缓凝剂(缓硬剂)、迟效促凝剂、闪凝剂等。.
(3)调整内部组织结构类：包括发泡剂(引气剂)、消泡剂(去泡剂)、防缩剂、膨胀剂、矿化剂等。
(4)保持材料施工性能(néng)类：包括酸抑制剂(防鼓胀剂)、保存剂、防冻剂、防沉剂(泥浆稳定剂)、保水剂等。
(5)改善使用(yòng)性能(néng)类：包括助烧结剂、矿化剂、快干剂、防爆剂等。
木(mù质素磺酸钙
木(mù质素磺酸钙是一种阴离子表面活性剂，在混凝土工程中用(yòng)作减水剂，在耐火、冶炼应用(yòng)中用(yòng)作粘合剂、结合剂。主要用(yòng)途：
(1)减水剂
①适用(yòng)于现浇及预制混凝土工程，尤其适用(yòng)于商(shāng)品混凝土，大體(tǐ)积混凝土，泵送混凝土等
②用(yòng)于配制早强、防冻、泵送、引气等减水剂。
③配制各种液體(tǐ)减水剂。
(2)粘合剂
①矿粉粘合剂：提高冶炼回收率。
②用(yòng)于耐火材料：可(kě)作粘合剂用(yòng)，提高耐火材料性能(néng)，增强强度，防止龟裂。
③陶瓷制品：减少塑性黏土用(yòng)量、增加流动性，提高成品率。
④精炼助剂：与荼、酚型添加剂用(yòng)于電(diàn)解过程中，能(néng)获得致密平整的析出物(wù)，提高析出物(wù)质量及纯度。
⑤铸造：做生砂模和干燥模的辅助粘合剂，增加粘合力，提高模的解崩性。
抗氧化剂
抗氧化剂是為(wèi)了防止含碳耐火材料的氧化而人為(wèi)引入的一类外加剂。抗氧化剂的作用(yòng)机理(lǐ)為(wèi)：在使用(yòng)温度下，抗氧化剂与氧的亲和力比碳与氧的大，优先夺取氧而使自身被氧化而起到对碳保护的作用(yòng);抗氧化剂氧化后，體(tǐ)积增大，在坯體(tǐ)表面形成一层致密的保护膜，提高了坯體(tǐ)致密度，增加了氧原子与碳反应的难度
可(kě)以作為(wèi)含碳抗氧化剂的材料有(yǒu)金属及合金粉末、碳化物(wù)、氮化物(wù)和硼化物(wù)，见表2-5。
抗氧化的选择可(kě)以根据抗氧化剂与氧反应的标准自由焓来确定，见图2-1。在各种抗氧化剂与氧的反应曲線(xiàn)与2C+O2→2CO曲線(xiàn)交点可(kě)以得知：低于此温度的抗氧化剂能(néng)起到抗氧化作用(yòng)，高于此温度的不能(néng)起到抑制碳氧化的作用(yòng)。
减水剂
减水剂的作用(yòng)在于保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下，能(néng)显著降低拌合用(yòng)水量，也称降水剂。减水剂本身并不与材料组成物(wù)起化學(xué)反应，只是起着表面(介面)物(wù)理(lǐ)化學(xué)作用(yòng)。它是電(diàn)解质类物(wù)质或表面活性剂类物(wù)质。電(diàn)解质类的作用(yòng)原理(lǐ)在于它溶于水中后能(néng)解离出带電(diàn)的离子，此离子会被悬浮液中的固體(tǐ)粒子(或胶體(tǐ)粒子〉吸附，从而提高悬浮液中粒子表面的ζ電(diàn)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，并使粒子均匀分(fēn)散开，因此又(yòu)称分(fēn)散剂。由于释放出凝集结构中的游离水，故可(kě)提高浇注料的流动值，改善作业性能(néng)。
有(yǒu)机表面活性剂的作用(yòng)原理(lǐ)為(wèi)：它会吸附于悬浮液中的粒子表面上，形成一层高分(fēn)子吸附膜，削弱粒子间的相互吸引力，而增大相互排斥力。相互排斥的位能(néng)来自于被吸附的大分(fēn)子产生的體(tǐ)积限制效应或渗透压限制效应所致。从而使凝集结构中粒子分(fēn)散开，释放出被包裹的水，改善浇注料的作业性能(néng)D
用(yòng)铝酸钙水泥、结合黏土和氧化物(wù)微粉作结合剂的耐火浇注料，采用(yòng)的减水剂属无机类的有(yǒu)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。属有(yǒu)机类的有(yǒu)木(mù质素磺酸盐(钠或钙)、萘系减水剂(有(yǒu)萘或萘的同系物(wù)磺酸盐与甲醛缩合物(wù))、水溶性树脂系减水剂(如磺化三聚氰胺甲醛树脂，简称為(wèi)密胺系减水剂)，以及聚丙烯酸钠和柠檬酸钠等。
分(fēn)散剂是指能(néng)降低分(fēn)散中固體(tǐ)或液體(tǐ)粒子聚集的物(wù)质。
分(fēn)散剂一般分(fēn)為(wèi)无机分(fēn)散剂和有(yǒu)机分(fēn)散剂两大类。常用(yòng)的无机分(fēn)散剂有(yǒu)硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。有(yǒu)机分(fēn)散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物(wù)、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。
增塑剂
增塑剂是一种能(néng)提髙湿状耐火泥料可(kě)塑性的物(wù)质，或能(néng)提高湿状泥料在外力作用(yòng)下产生塑性变形而不开裂和溃散的物(wù)质，也称塑化剂，是可(kě)塑和捣打耐火材料用(yòng)的一种加入物(wù)，有(yǒu)的浇注耐火材料和耐火泥浆中也加有(yǒu)增塑剂。
增塑剂的作用(yòng)在于能(néng)增大泥料中粒子之间的润滑和粘结作用(yòng)，使粒子之间产生位移时仍能(néng)保持连续接触而不断裂。增塑剂是一类具有(yǒu)黏滞性的物(wù)质，或是一类表面活性物(wù)质。不定形耐火材料常用(yòng)的增塑剂有(yǒu)塑性黏土、膨润土、滑石粉、氧化物(wù)超细粉、糊精、甲基纤维素、木(mù质素磺酸盐、烷基苯横化物(wù)等。
促凝剂
能(néng)缩短耐火浇注料施工后凝结与硬化时间的物(wù)质称為(wèi)促凝剂(或促硬剂)。促凝剂的作用(yòng)机理(lǐ)是比较复杂的，随所用(yòng)的结合剂和促凝剂的性质差异而不同。如铝酸钙水泥用(yòng)的促凝剂是一类能(néng)促使铝酸钙矿物(wù)加速溶出阳离子(Ca2+)和阴离子的物(wù)质，这样可(kě)使水泥浆中的矿物(wù)加速水解-水化反应，进而促使水化物(wù)的快速形成析出。而酸性磷酸盐结合剂用(yòng)的促凝剂是一类能(néng)促进酸-碱反应的活性物(wù)质，这样加速化學(xué)反应生成新(xīn)的结合相。因此，不同的结合剂要采用(yòng)不同性能(néng)的促凝剂。
用(yòng)铝酸钙水泥结合的浇注料所用(yòng)的促凝剂多(duō)数為(wèi)碱性化合物(wù)：如NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3、Na2SiO3、三乙醇胺和锂盐、硅酸盐水泥等。用(yòng)磷酸盐结合的浇注料所采用(yòng)的促凝剂有(yǒu)：活性氢氧化铝、滑石、NH4F、氧化镁、铝酸钙水泥等。用(yòng)水玻璃结合的浇注料所采用(yòng)的促凝剂有(yǒu)氟硅酸钠、磷酸铝、磷酸钠、金属硅、石灰、硅酸二钙、乙二醛、CO2等。
缓凝剂
能(néng)延缓耐火浇注料凝结与硬化时间的物(wù)质称為(wèi)缓凝剂。缓凝剂的作用(yòng)机理(lǐ)是随所用(yòng)的结合剂和缓凝剂的性质差异而不同。对铝酸钙水泥结合的浇注料来说，缓凝剂的作用(yòng)机理(lǐ)有(yǒu)如下两个方面：
(1)缓凝剂与结合剂解离出的正离子(Ga2+，:Al3+.)、形成络合物(wù)，抑制了水化物(wù)的生成或反应产物(wù)结晶析出，从而延長(cháng)了凝结与硬化时间。
(2)缓凝剂吸附水泥粒子表面，并形成薄膜，阻止了水泥粒子水解，抑制了水化反应速度，从而延缓了凝结与硬化。但上述作用(yòng)机理(lǐ)是随所采用(yòng)的缓凝剂的性质不同而异的。
缓凝剂主要用(yòng)于含有(yǒu)快硬矿物(wù)的铝酸钙水泥结合的浇注料，可(kě)采用(yòng)的缓凝剂有(yǒu)：低浓度的NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、A1Cl3、柠檬酸、酒石酸、硼酸、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、乙二醇、异丙醇、甘油、淀粉、磷酸盐、羧甲基纤维素、木(mù质磺酸盐等.
保存剂
能(néng)保持不定形耐火材料仓储一定时间后其作业性能(néng)不变或变化不大的物(wù)质称為(wèi)保存剂。如用(yòng)磷酸或酸式磷酸铝结合的铝硅系耐火可(kě)塑料或捣打料，由于磷酸或酸式磷酸铝会与材料中的三氧化二铝反应生成不溶性的正磷酸铝,易使混合料过早变干，失去作业性能(néng)(可(kě)塑性)，因此加入能(néng)与Al3+离子生成络合物(wù)的隐蔽剂，以抑制不溶性的正磷酸铝的生成，延長(cháng)储存期，
可(kě)用(yòng)作磷酸或酸性磷酸盐结合的可(kě)塑料或捣打料的保存剂的化學(xué)物(wù)质：草(cǎo)酸、柠檬酸、酒石酸、乙酰丙酮、5-磺酸水杨酸、糊精等，此外还有(yǒu)CrO3、双丙酮酒精、磷酸铁以及某些有(yǒu)机物(wù)，但一般工业上采用(yòng)草(cǎo)酸效果较好，而且价格相对比较便宜。
酒石酸、乙酰丙酮、5-磺酸水杨酸、糊精等，此外还有(yǒu)CrO3、双丙酮酒精、磷酸铁以及某些有(yǒu)机物(wù)，但一般工业上采用(yòng)草(cǎo)酸效果较好，而且价格相对比较便宜。
能(néng)弥补不定形耐火材料施工成型后，在加热使用(yòng)中产生收缩的物(wù)质称為(wèi)防缩剂，又(yòu)称體(tǐ)积稳定剂或膨胀剂。防缩剂的加入量是根据材料使用(yòng)中产生的收缩量而定的，一般為(wèi)组成物(wù)总量的百分(fēn)之几。其防缩措施有(yǒu)如下三种：
(1)热分(fēn)解法。防缩剂在髙温加热过程中会发生热分(fēn)解，分(fēn)解后的产物(wù)的摩尔體(tǐ)积大于分(fēn)解前的反应物(wù)摩尔體(tǐ)积，从而可(kě)补偿材料的烧结收缩。如用(yòng)兰晶石作防缩剂时，加热到1300?1400℃。兰晶石会热分(fēn)解成3Al2O3.2SiO2和Si02,可(kě)产生10%?12%的體(tǐ)积膨胀效应。
(2)髙温化學(xué)反应法。加入的防缩材料，经高温化學(xué)反应后，新(xīn)相的摩尔體(tǐ)积大于原反应相的摩尔體(tǐ)积，从而可(kě)补偿烧结收缩，如在铝一镁或镁一铝浇注材料中，加人适当比例的(α-A1203粉和MgO粉，借助于A1203与MgO高温反应生成尖晶石(MgAl204)产生的體(tǐ)积膨胀效应而弥补烧结收缩。
(3)晶型转化法。加入在加热过程中能(néng)产生晶型转化的材料;借助于转化后的晶體(tǐ)的摩尔體(tǐ)积大于转化前的摩尔體(tǐ)积来补偿烧结收缩，如在硅酸铝质浇注料或可(kě)塑料中，加入适量的硅石粉，借助石英转变成鱗石英或方石英可(kě)产生约12%或17.4%的體(tǐ)积膨胀效应，而使烧结收缩得到补偿。
起泡剂
起泡剂是一类能(néng)够降低液體(tǐ)表面张力，使液體(tǐ)在揽拌时或者吹起时能(néng)够产生大量均匀而稳定泡沫的物(wù)质，也称為(wèi)引气剂或者加气剂。它们的特点是溶于水中，易被吸附于气液界面上，降低液體(tǐ)的表面张力，增大液體(tǐ)与空气的接触面积，对形成气泡的液膜有(yǒu)保护作用(yòng)，液膜比较牢固，气泡不易破灭。常见的起泡剂有(yǒu)如下几类：
(1)表面活性剂。如十二烷基磺酸钠、十二醇硫酸钠等，它们都具有(yǒu)良好的起泡性能(néng)，在水中加入它们可(kě)以使表面张力降低，使溶液易于起泡。
(2)蛋白类。如碳末、无机矿粉等憎水的固體(tǐ)粉末，它们虽然对降低表面张力的能(néng)力有(yǒu)限，但是对泡沫有(yǒu)良好的稳定作用(yòng)，可(kě)以形成具有(yǒu)一定机械强度的液膜。这是因為(wèi)蛋白质分(fēn)子之间除了范德华力之外，分(fēn)子之间的羧酸基和叙基之间有(yǒu)形成氢键的能(néng)力。
(3)固體(tǐ)粉末类。如炭末、无机矿粉等憎水的固體(tǐ)粉末，常常聚集于气泡表面，也可(kě)以形成稳定泡沫，这是因為(wèi)气-液表面上的固體(tǐ)粉末成了防止气泡相互合并的屏障，也增大了液膜中液體(tǐ)流动的阻力，有(yǒu)利于泡沫的稳定。
(4)其他(tā)类型。例如非蛋白类的高分(fēn)子化合物(wù)，如聚乙烯醇等。
在制造轻质砖中常用(yòng)的起泡剂有(yǒu)：松香皂、树脂皂素脂、石油磺酸铝、烷基苯磺酸盐、羧酸及其盐类等。
与起泡剂相似的另一类制造气泡的物(wù)质為(wèi)发泡剂，如金属铝粉。这是由于铝粉的活性很(hěn)大，它会与水发生反应放出氢气，所以将金属铝粉加入到浇注料中时，由于形成的氢气的逸出.浇注料中会形成气泡。但是招粉的细度和加入量要适当，否则会使浇注料产生不均勻的气孔，并使浇注料强度大大降低。
消泡剂
消泡剂是一类能(néng)使耐火泥浆或浇注料在拌合与振动时产生的气泡很(hěn)快消失的物(wù)质。消泡剂的机理(lǐ)是：它降低液體(tǐ)表面张力的能(néng)力要比起泡剂强得多(duō)，使所形成的液膜强度大為(wèi)降低，使泡沫失去稳定性，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(yòng)也越快。
消泡剂的种类较多(duō)，有(yǒu)醇类、脂肪酸及脂肪酸盐类、有(yǒu)机硅化合物(wù)、各种卤素化合物(wù)等。但是用(yòng)于浇注料的消泡剂应采用(yòng)水溶性消泡剂，并通过实验来确定其合适加入量。
膨胀剂
耐火浇注料用(yòng)膨胀剂有(yǒu)松香皂、树脂皂素脂、石油磺酸盐、金属铝粉等。
