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聚合草酸铝、氧化铝溶胶和水合氧化铝结合浇注料的性能

发布日期: 2019-10-09 17:45:44    阅读量(122)    作者:张红

聚合草酸铝、氧化铝溶胶和水合氧化铝结合浇注料的性能聚合草酸铝、氧化铝溶胶和水合氧化铝结合的刚玉浇注料试样经200℃烘后的体积密度、显气孔率和常温强度如表3所示。可知,聚合草酸铝结合的浇注料不但能减少水分的加入,降低气孔率,增加体积密度,而且其常温强度高,耐压强度是另外两种结合方式的3倍左右。

表1 3种结合方式的刚玉质浇注料物理性能

3种结合剂的结合机制如下:

(1)聚合草酸铝胶体粒子的内部主要结构为铝氧羧酸根,因黏度大,在制取溶胶时,还存在部分铝氧醇键、羟基和铝离子(Al³⁺)。由于铝、氧原子的电负性分别为1.61、3.44,导致铝、氧原子的电负性差异大,离子特性强,健强强度高。相比硅溶胶,聚合草酸铝的稳定性好,对水溶液的亲和力使其能更好的流动,经过进一步的脱水,最终能形成稳定的三维网络结构。

(2)氧化铝溶胶是水合氧化铝(AlOOH)的胶溶体,依靠单价强酸形成双电子层结构而稳定存在,黏度较低。当铝溶胶水分蒸发时,胶体粒子牢固地附着在物体表面,粒子间形成铝氧结合。由于氧化铝溶胶的固含量不高,导致其作为结合剂对材料的强度贡献不足,且存在大量的酸根阴离子,使粒子间存在大量的缝隙,加热后不能形成稳定的网状结构。

(3)水合氧化铝(ρ-Al₂O₃)结晶度低,活性高,具有大的表面能,常温下能和水发生水化反应,生成水化产物一水氧化铝(AlOOH)和三水氧化铝(Al(OH)₃),使游离水减少,并伴随着一定的体积膨胀,导致材料的成型性能变差。在升温的过程中,固定在水化产物中的结构水不断被排出,使晶格遭到破坏,留下大量的孔洞,不利于材料结构和强度的保持。作为结合剂,聚合草酸铝弥补了氧化铝溶胶浓度低,加入浇注料的同时引入了大量的水的不足,也使材料中的自由水和结构水减少;同时克服了水合氧化铝的缺点,显著提高了材料的结合强度,是一种理想的结合剂。

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