不定形耐火材料是指由顆粒級配的骨料、細粉和結(jié)合劑組成的不經(jīng)成型可直接使用的耐火材料。與定形耐火材料相比,不定形耐火材料有以下優(yōu)點:生產(chǎn)周期短,節(jié)省能源,材料整體性好,適應(yīng)性強并且綜合使用效果好,發(fā)展也非常迅速。定形耐火制品的強度源于高溫燒結(jié)形成的陶瓷結(jié)合,而不定形耐火材料則靠結(jié)合劑使其變成一個整體。因此,結(jié)合劑的性質(zhì)很大程度上決定著澆注料在不同溫度下的性能。
不定形耐火材料的常用結(jié)合方式
不定形耐火材料的結(jié)合方式可分為化學(xué)結(jié)合、水化結(jié)合、凝聚結(jié)合、陶瓷結(jié)合和黏著結(jié)合等。
化學(xué)結(jié)合:是指借助結(jié)合劑與耐火材料,或結(jié)合劑與硬化劑在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),或加熱時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的化合物或聚合(縮合)交聯(lián)而產(chǎn)生的結(jié)合。具有代表性的是磷酸或磷酸鹽、硅酸鈉或硅酸鉀、酚醛樹脂等。
水化結(jié)合:常用的水化結(jié)合劑有鋁酸鈣水泥、硅酸鈣水泥、ρ-Al2O3和MgO等。水化結(jié)合是指常溫下結(jié)合劑與水發(fā)生化合反應(yīng)生成水化產(chǎn)物而產(chǎn)生的結(jié)合。水化結(jié)合劑在常溫下進行水化反應(yīng)需要一定的時間,因此,凝結(jié)和硬化時間對于水化結(jié)合劑很重要。
凝聚結(jié)合。所謂凝聚結(jié)合,是指分散狀態(tài)的氧化物或黏土由于凝集而產(chǎn)生的硬化反應(yīng)。產(chǎn)生凝聚結(jié)合的常用材料有黏土微粉、氧化物超微粉(SiO2、A2lO3、TiO2、Cr2O3等)、鋁溶膠、硅溶膠等。凝聚結(jié)合靠粒子(膠體粒子)之間相互吸引緊密接觸,借助于范德華力結(jié)合在一起,使用時需要加凝聚劑。
陶瓷結(jié)合。陶瓷結(jié)合又稱低溫燒結(jié)結(jié)合,是指在不定形耐火材料中加入可降低燒結(jié)溫度的助劑或金屬粉以促進低溫固液反應(yīng)而產(chǎn)生的結(jié)合。常用的低溫燒結(jié)助劑有氟化物、硼酸鹽、含鈉玻璃、金屬粉末(Si、Al、Mg等)。燒結(jié)助劑一般是指在中低溫下(500℃~1000℃),首先熔融成黏性液相,將材料顆粒黏結(jié)在一起,隨后依靠液固之間的高溫化學(xué)反應(yīng)生成具有更高熔融溫度的結(jié)合相而產(chǎn)生的堅固結(jié)合。
黏著結(jié)合。黏著結(jié)合劑多為一些有機結(jié)合劑,如紙漿廢液、瀝青等,也有一些無機結(jié)合劑如磷酸二氫鋁和水玻璃等。這些結(jié)合劑有些為永久性結(jié)合劑,經(jīng)高溫處理后會碳化形成碳結(jié)合,有的為暫時性結(jié)合劑,高溫處理后會燃燒掉。
黏著結(jié)合是由一種或若干種作用疊加而成的結(jié)合,一是吸附作用,由分子間的范德華力引起。二是擴散作用,在分子熱運動的作用下,黏結(jié)劑和被黏結(jié)物相互擴散,形成相互交織的擴散層,從而牢固地結(jié)合。三是靜電作用,由黏結(jié)劑和被黏結(jié)物之間雙電層的靜電引力引起。