分散劑在耐火澆注料中的作用

分散劑在可以提高澆注料的流動(dòng)性，改善其施工性能和常溫性能，是耐火澆注料目前加入的比較多的外加劑，我們來簡(jiǎn)單的介紹下分散劑在耐火澆注料中的作用。

 

 

分散劑的作用機(jī)制及基質(zhì)顆粒的相互作用能

 

分散劑的作用機(jī)制

 

至今仍沒有一個(gè)系統(tǒng)的理論來解釋高效分散劑的作用機(jī)制。認(rèn)同度較高的分散機(jī)制包括靜電斥力作用和空間位阻作用。

 

靜電斥力作用

 

在溶液中，分散劑的親水基指向水溶液，水基指向吸附在基質(zhì)粒子表面，構(gòu)成單分子或多分子吸附膜。由于親水極性基團(tuán)的電離，基質(zhì)粒子表面帶有相同的電荷，電荷量隨分散劑濃度的增大而增大，直到飽和，基質(zhì)粒子表面相同的電荷，基質(zhì)粒子之間產(chǎn)生靜電反彈力。這種反彈作用有利于絮凝結(jié)構(gòu)中自由水的釋放，有效提高了不定形耐火材料的流動(dòng)性。

 

空間位置的阻力作用

 

分散劑吸附在基質(zhì)粒子表面，形成具有一定厚度的聚合物分子吸附層。基質(zhì)粒子相互接近時(shí)，吸附層相互重疊，基質(zhì)粒子之間產(chǎn)生反彈力作用。聚合物分子吸附層之間交叉，聚合物鏈之間產(chǎn)生物理空間阻力，聚合物吸附層接近重疊產(chǎn)生的阻力阻止基質(zhì)粒子接近的機(jī)械分離作用力，稱為空間阻力。所有離子聚合物都會(huì)產(chǎn)生靜電反彈力和空間位阻兩種作用，其強(qiáng)度大小取決于溶液中的離子濃度、聚合物的分子結(jié)構(gòu)和摩爾質(zhì)量。聚羥減水劑吸附在基質(zhì)粒子表面，靜電排斥力小，但由于主鏈與基質(zhì)粒子表面連接，支鏈延伸到液相形成厚的聚合物分子吸附層，因此具有較大的空間排斥力，分散劑的添加量小時(shí)，對(duì)基質(zhì)粒子具有顯著的分散作用。

 

基質(zhì)粒子的作用可以

 

不添加分散劑時(shí)，基質(zhì)系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)主要是基質(zhì)之間的作用，相互凝聚包裹了一部分水分。通過吸附和分散，解開絮凝結(jié)構(gòu)，釋放水分，提高了材料的流動(dòng)性。相互作用力主要包括范德華力、靜電力和位阻相互作用力等。

 

分散劑對(duì)粘土澆注料的影響

 

以分散劑對(duì)粘土澆注料的影響為例，以粘土膠體性質(zhì)獲得材料的可施工性。也就是說，利用粘土鹽基置換(置換吸附離子)的分散凝聚特征，使材料在低水分含量下具有良好的流動(dòng)性，澆注后凝聚硬化。例如，添加分散劑磷酸鈉時(shí)，根據(jù)粘土的鹽基置換，Na粘土中釋放的Ca2+等凝聚粒子被磷酸鹽封鎖，在分散狀態(tài)下獲得高流動(dòng)性，另一方面，添加的凝聚劑緩慢溶解凝聚離子。例如，Ca2+被系統(tǒng)中殘留的磷酸鈉捕獲，消耗剩馀的磷酸鈉，材料在可使用時(shí)間內(nèi)保持流動(dòng)性。消耗分散劑時(shí)，Ca2+再次與Na+置換，成為Ca粘土，材料逐漸向凝聚狀態(tài)轉(zhuǎn)移，水包含在凝聚粒子中，失去流動(dòng)性硬化。

 

澆注料混煉時(shí)添加的水分與其質(zhì)量密切相關(guān)。為了不犧牲耐火性而獲得高強(qiáng)度高密度，需要低水分。為了獲得相同的流動(dòng)性(施工性)，必須添加必要的水分。代表性的燒成氧化鋁，其真正的比重為3.9，平均粒徑為4~5nm，比表面積為1m2/g。采用MularandRob-vts法測(cè)定的等電點(diǎn)、pH值與流動(dòng)性的關(guān)系后，pH值在1.5~4.0的泥中顯示出強(qiáng)的膨脹性等電點(diǎn)附近和以上的堿性側(cè)，顯示出觸變流動(dòng)性的加水量少的酸性側(cè)，從結(jié)構(gòu)致密性來看，該區(qū)域也很滿意，但由于具有強(qiáng)的膨脹性，可能會(huì)危害練習(xí)性、壓力性等作業(yè)性。pH=8的等電點(diǎn)附近，加水量增加，很難得到致密的施工體。堿性方面，加水量稍大，與等電位附近相比，水分低，混煉性等性能好是實(shí)用化的原因。使用煅燒氧化鋁和二氧化硅粉末，根據(jù)其粒徑、化學(xué)構(gòu)成、pH值、比表面積等，流動(dòng)性、硬化時(shí)間、強(qiáng)度等特性發(fā)生了很大變化。

 

低水泥澆注料不僅需要凝聚劑，還需要水合反應(yīng)。使用氧化鋁水泥使粘土結(jié)合澆注料具有大量的凝聚離子。例如，由于氧化鋁水泥中的Ca2+，Al3+大量溶解，必須引入對(duì)離子密封性強(qiáng)的分散劑。在測(cè)試分散劑對(duì)氧化鋁水泥中Ca2+溶解的影響下，發(fā)現(xiàn)對(duì)Ca2+溶解的抑制作用，聚磷酸鈉效果優(yōu)良，添加量在1.5%以上，可使用時(shí)間充足。粘土結(jié)合澆注料中，溶解共存的凝聚離子量少，采用六偏磷酸鈉。使用具有離子封閉性的分散劑，對(duì)氧化鋁中的多價(jià)離子有抑制作用。