分散剂在耐火浇注料中的作用

分散剂在可以提高浇注料的流动性，改善其施工性能和常温性能，是耐火浇注料目前加入的比较多的外加剂，我们来简单的介绍下分散剂在耐火浇注料中的作用。

 

 

分散剂的作用机制及基质颗粒的相互作用能

 

分散剂的作用机制

 

至今仍没有一个系统的理论来解释分散剂的作用机制。认同度较高的分散机制包括静电斥力作用和空间位阻作用。

 

静电斥力作用

 

在溶液中，分散剂的亲水基指向水溶液，水基指向吸附在基质粒子表面，构成单分子或多分子吸附膜。由于亲水极性基团的电离，基质粒子表面带有相同的电荷，电荷量随分散剂浓度的增大而增大，直到饱和，基质粒子表面相同的电荷，基质粒子之间产生静电反弹力。这种反弹作用有利于絮凝结构中自由水的释放，有效提高了不定形耐火材料的流动性。

 

空间位置的阻力作用

 

分散剂吸附在基质粒子表面，形成具有一定厚度的聚合物分子吸附层。基质粒子相互接近时，吸附层相互重叠，基质粒子之间产生反弹力作用。聚合物分子吸附层之间交叉，聚合物链之间产生物理空间阻力，聚合物吸附层接近重叠产生的阻力阻止基质粒子接近的机械分离作用力，称为空间阻力。所有离子聚合物都会产生静电反弹力和空间位阻两种作用，其强度大小取决于溶液中的离子浓度、聚合物的分子结构和摩尔质量。聚羟减水剂吸附在基质粒子表面，静电排斥力小，但由于主链与基质粒子表面连接，支链延伸到液相形成厚的聚合物分子吸附层，因此具有较大的空间排斥力，分散剂的添加量小时，对基质粒子具有显着的分散作用。

 

基质粒子的作用可以

 

不添加分散剂时，基质系统的微观结构主要是基质之间的作用，相互凝聚包裹了一部分水分。通过吸附和分散，解开絮凝结构，释放水分，提高了材料的流动性。相互作用力主要包括范德华力、静电力和位阻相互作用力等。

 

分散剂对粘土浇注料的影响

 

以分散剂对粘土浇注料的影响为例，以粘土胶体性质获得材料的可施工性。也就是说，利用粘土盐基置换(置换吸附离子)的分散凝聚特征，使材料在低水分含量下具有良好的流动性，浇注后凝聚硬化。例如，添加分散剂磷酸钠时，根据粘土的盐基置换，Na粘土中释放的Ca2+等凝聚粒子被磷酸盐封锁，在分散状态下获得高流动性，另一方面，添加的凝聚剂缓慢溶解凝聚离子。例如，Ca2+被系统中残留的磷酸钠捕获，消耗剩馀的磷酸钠，材料在可使用时间内保持流动性。消耗分散剂时，Ca2+再次与Na+置换，成为Ca粘土，材料逐渐向凝聚状态转移，水包含在凝聚粒子中，失去流动性硬化。

 

浇注料混炼时添加的水分与其质量密切相关。为了不牺牲耐火性而获得高强度高密度，需要低水分。为了获得相同的流动性(施工性)，添加必要的水分。代表性的烧成氧化铝，其真正的比重为3.9，平均粒径为4~5nm，比表面积为1m2/g。采用MularandRob-vts法测定的等电点、pH值与流动性的关系后，pH值在1.5~4.0的泥中显示出强的膨胀性等电点附近和以上的碱性侧，显示出触变流动性的加水量少的酸性侧，从结构致密性来看，该区域也很满意，但由于具有强的膨胀性，可能会危害练习性、压力性等作业性。pH=8的等电点附近，加水量增加，很难得到致密的施工体。碱性方面，加水量稍大，与等电位附近相比，水分低，混炼性等性能好是实用化的原因。使用煅烧氧化铝和二氧化硅粉末，根据其粒径、化学构成、pH值、比表面积等，流动性、硬化时间、强度等特性发生了很大变化。

 

低水泥浇注料不仅需要凝聚剂，还需要水合反应。使用氧化铝水泥使粘土结合浇注料具有大量的凝聚离子。例如，由于氧化铝水泥中的Ca2+，Al3+大量溶解，引入对离子密封性强的分散剂。在测试分散剂对氧化铝水泥中Ca2+溶解的影响下，发现对Ca2+溶解的抑制作用，聚磷酸钠效果优良，添加量在1.5%以上，可使用时间充足。粘土结合浇注料中，溶解共存的凝聚离子量少，采用六偏磷酸钠。使用具有离子封闭性的分散剂，对氧化铝中的多价离子有抑制作用。