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。

 

 

分散劑的作用機制及基質顆粒的相互作用能

 

分散劑的作用機制

 

至今仍沒有一個系統的理論來解釋高效分散劑的作用機制。認同度較高的分散機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粒子表面，構成單分子或多分子吸附膜。由于親水極性基團的電離，基質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，基質粒子表面相同的電荷，基質粒子之間產生靜電反彈力。這種反彈作用有利于絮凝結構中自由水的釋放，有效提高了不定形耐火材料的流動性。

 

空間位置的阻力作用

 

分散劑吸附在基質粒子表面，形成具有一定厚度的聚合物分子吸附層。基質粒子相互接近時，吸附層相互重疊，基質粒子之間產生反彈力作用。聚合物分子吸附層之間交叉，聚合物鏈之間產生物理空間阻力，聚合物吸附層接近重疊產生的阻力阻止基質粒子接近的機械分離作用力，稱為空間阻力。所有離子聚合物都會產生靜電反彈力和空間位阻兩種作用，其強度大小取決于溶液中的離子濃度、聚合物的分子結構和摩爾質量。聚羥減水劑吸附在基質粒子表面，靜電排斥力小，但由于主鏈與基質粒子表面連接，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，對基質粒子具有顯著的分散作用。

 

基質粒子的作用可以

 

不添加分散劑時，基質系統的微觀結構主要是基質之間的作用，相互凝聚包裹了一部分水分。通過吸附和分散，解開絮凝結構，釋放水分，提高了材料的流動性。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。

 

分散劑對粘土澆注料的影響

 

以分散劑對粘土澆注料的影響為例，以粘土膠體性質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性，澆注后凝聚硬化。例如，添加分散劑磷酸鈉時，根據粘土的鹽基置換，Na粘土中釋放的Ca2+等凝聚粒子被磷酸鹽封鎖，在分散狀態下獲得高流動性，另一方面，添加的凝聚劑緩慢溶解凝聚離子。例如，Ca2+被系統中殘留的磷酸鈉捕獲，消耗剩馀的磷酸鈉，材料在可使用時間內保持流動性。消耗分散劑時，Ca2+再次與Na+置換，成為Ca粘土，材料逐漸向凝聚狀態轉移，水包含在凝聚粒子中，失去流動性硬化。

 

澆注料混煉時添加的水分與其質量密切相關。為了不犧牲耐火性而獲得高強度高密度，需要低水分。為了獲得相同的流動性(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法測定的等電點、pH值與流動性的關系后，pH值在1.5~4.0的泥中顯示出強的膨脹性等電點附近和以上的堿性側，顯示出觸變流動性的加水量少的酸性側，從結構致密性來看，該區域也很滿意，但由于具有強的膨脹性，可能會危害練習性、壓力性等作業性。pH=8的等電點附近，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用化的原因。使用煅燒氧化鋁和二氧化硅粉末，根據其粒徑、化學構成、pH值、比表面積等，流動性、硬化時間、強度等特性發生了很大變化。

 

低水泥澆注料不僅需要凝聚劑，還需要水合反應。使用氧化鋁水泥使粘土結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，必須引入對離子密封性強的分散劑。在測試分散劑對氧化鋁水泥中Ca2+溶解的影響下，發現對Ca2+溶解的抑制作用，聚磷酸鈉效果優良，添加量在1.5%以上，可使用時間充足。粘土結合澆注料中，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，對氧化鋁中的多價離子有抑制作用。