矽溶膠在耐火材料中的應用

發布時間：2022/7/14 18:00:27

矽溶膠結合劑是一種耐火材料結合劑。它是由矽酸鈉或矽的有機化合物通過物理化學處理製成的結合劑，也被稱為矽酸溶膠。矽溶膠是無色或乳白色透明膠體溶液，由無色或乳白色透明膠體溶液製成。SiO2膠體顆粒分散在水溶液中，具有良好的膠結性能。

矽溶膠可作為耐火材料的結合劑。適用於堿性、中性和酸性耐火材料。矽溶膠可以直接用作耐火材料的結合劑，特別是半幹法壓製的耐火材料製品，而不添加其他外加劑。作為不定形耐火林材料的結合劑，特別是噴塗材料，必須加入硬化劑來調節其凝結硬化速度。一般可采用以下方法來調節其凝膠時間：（1）加入酸。矽溶膠的凝膠化時間受其影響PH值的影響。一般矽溶膠溶液PH值在8.5-10.5寸矽溶膠穩定，PH值低於3.5點也比較穩定，不易產生凝膠，而且PH當值在4-8之間時，粘度迅速增加。這是由膠粒之間的聚結引起的，終變成凝膠。

矽溶膠作為耐火澆注料結合劑的原理是基於溶膠-凝膠技術。由於其表麵積大、吸附性強，矽溶膠分布在耐火材料顆粒表麵，在顆粒周圍形成凝膠。在此過程中，顆粒表麵的羥基凝固去除水分，形成Si-O-Si結合空間網絡結構，在施工維護過程中產生耐火材料的強度。施工體幹燥後，凝膠將骨料結合形成骨架，提供強度。

矽溶膠在鋁碳化矽澆注料中的應用可顯著提高耐火材料的耐渣性；矽溶膠作為純鋁酸鹽水泥的結合劑，可顯著縮短施工時間，延長使用壽命，提高熱強度；矽溶膠作為有機樹脂和焦油的結合劑，可大大降低環境汙染，提高施工性能和使用性能。  矽溶膠作為結合劑的耐火材料具有強度高、高溫體積穩定性好、抗熱震性能好等優點，提高了材料的施工性能和使用壽命，在不定形耐火材料中得到了推廣和應用。

矽溶膠結合鐵溝搗打料性能研究

搗碎材料是由一定級配的耐火骨料、粉末、粘合劑、外加劑或其他液體混合而成，經搗碎（人工或機械）施工，在高於常溫的加熱作用下硬化，用於填充爐體冷卻設備與砌體間隙或砌體找平層。

樹脂常用作鐵溝搗碎材料的結合劑，其早期強度好，施工方便，應用廣泛。但由於碳結合劑的氧化，樹脂結合的鐵溝搗碎材料在高溫下產生大量氣孔，導致密度下降，強度下降，性能差。搗碎材料難以抵抗熔鐵水和渣的滲透、侵蝕和衝刷。而且，苯酚和甲醛產生的煙氣會刺激皮膚，產生皮疹，長期危害工人健康。矽溶膠結合搗碎材料不僅使用性能好，成本低，而且改善了工人的操作環境；矽溶膠結合噴塗材料可在高溫下施工，具有良好的耐腐蝕性。

矽溶膠加入量對矽溶膠結合的研究Al2O3-SiC-C在影響鐵溝搗碎材料性能時，發現矽溶膠加入質量分數為5%時，樣品的耐壓強度高。矽溶膠的組合方式是陶瓷凝結組合。失水不僅不會破壞組合強度，還會使三維結構更加穩定，增加強度。樣品通過1450℃燒成後高體積密度達到2.68g·cm-3、耐壓強度達到33.5MPa。還發現，過量添加矽溶膠會導致樣品不夠致密，結構鬆散，強度降低。

針對Al1O3-SiC-C質搗打料的使用現狀及損壞機製，以特級高鋁熟料、碳化矽、石墨等為原料，結合必要的相圖和熱力學理論，研究了矽溶膠作為結合劑Al2O3-SiC-C結論如下：

1)矽溶膠作為結合劑時，加入量為8.0%-8.5%時，Al2O3-SiC-C質搗料的燒結性能和機械性能相對較好；但當矽溶膠含量較高時，納米級矽溶膠和活性α-Al2O大量的莫來石會對樣品的體積穩定性產生一定的影響。2)高溫熱處理後的矽溶膠結合試樣中產生的莫來石形成網絡結構和納米SO2顆粒填充氣孔，防止氧氣和渣對樣品的深層侵蝕，從而提高樣品的抗氧化性、耐腐蝕性和耐渣性。此外，矽溶膠結合的溝槽搗打料的抗氧化性高於酚醛樹脂結合的搗打料。

電熔鋯剛玉可以改善鋯英石搗碎材料的燒結，其複合矽溶膠與鋯英石搗碎材料的燒結收縮減少，增強了玻璃的耐腐蝕性。