磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)耐火材料膠凝硬化和增強機制

磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)耐火材料的硬化機理是磷酸鹽膠結(jié)劑與物料的化學反應(yīng)和勤附膠結(jié)的結(jié)果化學反應(yīng)是由于生成含水的磷酸二氫鋁,磷酸一氫鋁以及它們的聚合作用。

膠結(jié)劑中的正磷酸和磷酸鹽完全中和時則生成不溶于水的磷酸鋁,從而材料具有強度。膠結(jié)劑中原有的或新生成的不同中和程度的磷酸鹽起初在材料中處于膠體狀態(tài),而材料顆粒表面上存在一層磷酸鹽或正磷酸鹽的膠體薄膜,起勃附作用,但強度較低。在干燥過程中,材料受熱而失去物理水和部分化學結(jié)合水,提高了磷酸鹽的濃度。同時,加熱過程中磷酸鹽與氧化物反應(yīng),磷酸二氫鋁轉(zhuǎn)化為磷酸一氫鋁,這樣材料由黏附作用轉(zhuǎn)化為化學作用。

加熱有助于膠結(jié)劑中產(chǎn)生新的化合物,也提高了豁附性能,且膠體狀的磷酸鹽轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀的,因此,材料強度得到提高。隨著加熱溫度提高,強度進一步提高,是由于形成AlPO4和Al2O3的鏈狀和環(huán)狀四面體構(gòu)成聚合骨架的結(jié)果。磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)耐火材料在中溫下(300~1000℃)加熱實際上沒有強度損失,或損失不大。這是因為化學結(jié)合水是逐漸失去的,磷酸鹽膠結(jié)作用逐漸被陶瓷結(jié)合作用所代替的緣故。一些磷酸鹽在1000~1200℃由結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)化成液相,在此溫度范圍內(nèi)材料存在液相是有利的,它可以加速材料的低溫燒結(jié),提高材料的強度。
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