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溶胶结合耐火材料的特性

文章编辑:耐火材料 发表时间:2020-10-16 浏览次数:
       溶胶结合耐火材料的特性如下所示:

       1、硅溶胶结合剂

       硅溶胶(见图1)是粒径从几纳米到数十纳米的多聚硅酸分散体系,溶胶粒子内部结构为硅氧烷(-Si-O-Si)网络,表 面层由许多硅烷醇基(-SiOH)和羟基(-OH)所覆盖。当硅溶胶与Al2O3微粉混合时,胶体粒子可吸附在Al2O3颗粒表 面,形成单层饱和分布,同时填充于Al2O3颗粒间隙,因此分散性、渗透性较好。通过干燥或烧结处理,胶体粒子以 化学健(Si-O-Si)相结合,形成稳定的空间网络结构,将Al2O3颗粒牢固结合在一起,并在Al2O3颗粒表面形成纳米包 覆的微复合结构。同时硅溶胶覆盖在固体表面能形成牢固的硅胶薄膜,从而增强材料的粘结、固化和成型特性。

图1 硅溶胶宏观至微观结构

       2、溶胶结合耐火材料特性

       对于溶胶结合耐火材料的特性,近些年已有大量的试验研究。研究结果显示,溶胶结合耐材具有如下特性:

       1)无需养护便可快速烘烤:溶胶结合增碳剂是胶体凝胶而产生结合耐火材料,材料内部水化凝胶结晶,成型时产 生的一些微气孔可有效的排出材料内部快速烘烤时产生的水蒸气;

       2)良好的体积稳定性及抗热震稳定性[4]:经大量实验验证,溶胶结合材料在800℃×3h烧后线变化基本为零,14 00℃×3h烧后线变化率仅在+0.2%左右。很好的满足了工业窑炉生产中对耐火材料体积稳定性的要求,同时对于抗热 震稳定性(1100℃水冷抗热震性的对比测试),以水泥结合的试样经四十几次热震循环就完全开裂,而溶胶结合的热震 循环100次后基本没有出现裂纹;

       3)良好的抗CO侵蚀性能[5]:为了直接体现溶胶结合耐火浇注料抗CO侵蚀性能的优越性,有人曾用传统的水泥结 合耐火浇注料与溶胶结合浇注料进行了对比,把两种相同材质的浇注料同时放入到纯CO气氛中进行500℃的连续热处 理,其结果是:水泥结合的浇注料在经热处理50h后试样就破裂为两半,100h后试样出现一处大块剥落,有大颗粒碳 沉积,150h后出现数处裂纹,200h有大块剥落,多处出现裂纹,表明其已受CO严重侵蚀。而溶胶结合的浇注料50h 后试样表面出现一处碳沉积,100h后试样表面出现一片剥落,而150h仅有出现几处开裂,而200h后试样整体变黑, 碳黑沉积在试样的各个气孔中,试样从表面到内部仅受到严重的蚀损。

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