什么是硅溶膠結合剛玉質澆注料其具有哪些性能

免费注册送38体验金平台 | 2020-05-20|浏览:79

硅溶膠也叫膠體二氧化硅,是二氧化硅膠體分散于水中或有機溶劑中的膠體溶液,粒徑從幾納米到數十納米,呈乳白色半透明狀,免费注册送38体验金平台具有化學均勻性好、純度高、顆粒細、活性高等優點,常用于陶瓷材料結合劑以提高素坯的強度、促進基體材料的燒結。

硅溶膠結合澆注料在養護過程中,硅溶膠粒子之間通過發生縮合反應(–Si–OH+HO–Si–=–Si–O–Si–+H2O)形成硅氧烷鍵,進而形成穩定的三維網絡結構;經過干燥后,免费注册送38体验金平台硅溶膠覆蓋在固體表面,把骨料緊密結合在一起形成牢固的骨架,免费注册送38体验金平台不僅能夠提供初始強度,而且形成的凝膠有利于材料的粘合、固化或成型。硅溶膠縮合反應的過程如圖3所示:

從圖4可見,相對于鋁酸鈣水泥結合澆注料和水合氧化鋁結合澆注料,硅溶膠結合澆注料干燥后有較高的顯氣孔率;由圖5可見,免费注册送38体验金平台相對于鋁酸鈣水泥結合澆注料和水合氧化鋁結合澆注料,免费注册送38体验金平台硅溶膠結合澆注料干燥后有較高的透氣率。這是因為,在養護過程中,鋁酸鈣水泥和水合氧化鋁結合澆注料能夠生成一系列的水化產物,這些水化產物會堵塞澆注料的氣孔,降低了澆注料的顯氣孔率和透氣率;而硅溶膠結合剛玉質澆注料則是通過溶膠粒子間的縮合反應(-Si-OH+HO-Si-=-Si-O-Si-+H2O)產生凝結,在養護過程中沒有水化產物生成,只有硅溶膠粒子間的鍵變化。

由圖6可見,在110℃之前,水合氧化鋁結合澆注料的失水速率非常低,而硅溶膠結合澆注料的失水速率非常高,這是因為硅溶膠結合澆注料沒有水化產物的產生,失水速率高是由于澆注料中自由水的蒸發或揮發所致;由圖1.8可見,鋁酸鈣水泥結合澆注料有非常大的失重,在400-650℃范圍內,水合氧化鋁結合澆注料也有較為明顯的失重,這是因為在養護過程中,鋁酸鈣水泥生成的水化產物在中溫范圍內發生分解,水合氧化鋁的水合產物勃姆石發生脫水分解;但是在400-600℃范圍內,由于溶膠粒子內部的羥基脫水,硅溶膠結合澆注料和鋁溶膠結合澆注料的失重非常小。

綜上所述,相對于硅溶膠結合澆注料,由于鋁酸鈣水泥結合澆注料和水合氧化鋁結合澆注料的顯氣孔率和透氣率比較低,隨著溫度的升高,水泥和水合氧化鋁的水化產物分解所產生的水蒸氣不能夠及時排出澆注料體外,造成澆注料內部出現比較大的蒸汽壓,因此,澆注料在烘烤的過程中非常容易出現爆裂;而硅溶膠結合澆注料的顯氣孔率和透氣率較高,并且在養護過程中沒有水化產物的產生。因此,與傳統的水合結合澆注料相比,硅溶膠結合澆注料具有相對較好的烘烤性能。

如圖8所示,隨著溫度的升高,鋁酸鈣水泥結合澆注料的強度基本上呈降低趨勢,其中水合氧化鋁結合澆注料在600-1000℃范圍內強度降低非常的明顯,在1000℃時,澆注料的強度達到最低值,接近于零;而隨著溫度的升高,硅溶膠結合澆注料的強度則是隨之而升高。

出現上述現象是因為對于鋁酸鈣水泥結合澆注料和水合氧化鋁結合澆注料來說,在350-1000℃范圍內,由于水泥和水合氧化鋁的水化產物開始分解,水合結合相隨之消失,而陶瓷結合相尚未形成,澆注料的中溫強度降低。

而對于硅溶膠結合澆注料,由于硅溶膠粒子間的縮合反應會隨著溫度的升高繼續進行,因此澆注料的強度也隨之增大。在700-1000℃范圍內,澆注料的強度隨溫度的升高繼續增大,這是因為硅溶膠的納米粒子反應活性非常高,在較低溫度下出現了燒結。

如圖10所示,研究發現,經過1100℃熱處理后,水泥結合澆注料中晶粒間的孔隙較大且彼此孤立,基本沒有燒結出現,(圖10a);而硅溶膠結合澆注料出現了非常好的燒結,經能譜分析后發現,澆注料中有莫來石形成(圖10b)。

如圖11所示,研究發現,在高溫(1250℃和1500℃)范圍內,鐵溝澆注料的強度會隨著溫度的升高而降低,但鋁酸鈣水泥結合鐵溝澆注料強度的降低幅度要明顯大于硅溶膠結合澆注料強度的降低幅度。這是因為水泥結合鐵溝澆注料處于高溫下時,CaO-Al2O3-SiO2三元系統中會生成低熔點的物相,而硅溶膠結合鐵溝澆注料中并無水泥的存在,因此硅溶膠結合澆注料有更好的高溫強度。

綜上所述,硅溶膠結合澆注料在干燥烘烤性能、燒結性能、體積穩定性和高溫強度等方面具有顯著優勢,但這種澆注料在常溫(25℃左右)養護后的脫模強度非常低,這是因為其脫模強度是通過硅溶膠粒子間發生的縮合反應而提供的,在這個反應中僅僅是硅溶膠粒子間鍵的重組,進而形成了硅氧烷空間網絡結構,并沒有新的固相生成,因此硅溶膠結合澆注料通常由于脫模強度低,導致施工不便而沒有得到廣泛應用。