耐火材料结合剂的技术演进:从传统黏土到现代有机/无机复合体系
来源:编辑:发布时间:2025/12/12
作为耐火材料,过去连副原料都称不上的各种结合剂(binder),随着技术的发展,及不定形耐火材料及不烧耐火砖(镁炭砖等)使用量的增加,成为了重要的材料。耐火材料用的结合剂有无机类和有机类,它是两者混合的物质。
历史上最古老的结合剂是天然产的黏土,它是借助黏土矿物的胶体利用其黏着力的物质。结合剂是选择黏着力高的黏土(结合黏土),另外,黏土内胶体的分散状态由于和黏土中所包含的植物起源的腐殖酸等有机酸的密切关系,借助微生物希望黏土中的有机物变质,黏土矿物的碱基置换,长时间放置黏土,即进行了所谓使风化(weathering)。它的结合强度在耐火砖成型后能够充分地保持形状和搬运。
其他的结合剂中,很早就开始使用了煤焦油、糖蜜、动物胶等,除去黏土之外大部分的结合剂为有机类的物质,无机类的物质当中,使用了古代炼金技术时期所发明的水玻璃(硅酸钠),石灰乳,来自海水中的苦盐、石膏等,但真正的结合剂技术及其有效利用的开始是在二战结束后,出现了归纳整理这些技术的学术论文。
无机类当中,首先是战后急速使用增加的浇注料用的高铝水泥,从19世纪起人们开始注意其快速水硬性,1913年在CimentsLafarge 公司(法国)开始工业性生产这种水硬性水泥,日本于二战期间在大阪窑业公司也进行了生产,但真正的生产还是在战后。通过适合于这种耐火材料用途的化学组成、水和特性、加热时形态的研究,开发出许多的改良产品,同时也开发了混合剂等各种改善性能的添加剂。
磷酸及磷酸盐类也是二战后出现的结合剂。严格地说最初利用磷酸锌用于黏土质耐火材料制造方面的是美国的例子(1941年),这方面可以说以1950年所发表的W.DKingery 的论文为出发点。磷酸、一磷酸铝、六聚偏磷酸钠等,根据其特性在浇注料可塑料、喷吹材料、涂层材料中进行了广泛的应用,磷酸盐系的强度结构发现和在加热时的形态其后得到了明确,例如,图 8-3为其中的例子。





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