耐火浇注料用分散剂的种类及作用
发布日期： 2020-03-24 10:09:37 阅读量（394） 作者：张红分散剂在耐火浇注料当中有着较为广泛的应用。通常，耐火浇注料的施工模式有振动成型和喷补成型两种方式。通过提高耐火浇注料的流变性能，能够减少耐火浇注料的施工时间和工人的劳动强度。而在相应体系的耐火浇注料当中选择合适的分散剂是提高浇注料流变性能，降低浇注料需水量最直接有效的方式。
分散剂在耐火浇注料中的应用最初是借鉴混凝土领域的经验，在20世纪五十年代，木质素磺酸盐和聚磷酸钠减水剂开始在振动施工的耐火浇注料中使用，减水效果为10%~15%。从20世纪60年代~80年代，聚磺酸盐类化合物开始作为第二代减水剂应用在自流浇注料当中，其减水率可达20%-25%。第三代特效减水剂主要是聚羧酸盐系化合物，它吸附在颗粒表面之后通过空间位阻效应能够使减水率达到20%-30%。Wang等研究了萘系磺酸盐、三聚磷酸钠、丙烯酸聚合物这三种分散剂对CMA水泥水合物形态和浇注料性能的影响。他发现分散剂在水泥结合的浇注料当中，不仅仅能够分散水泥颗粒，而且还能够影响水泥水化产物的形貌，进而影响浇注料的力学性能。Lopes等人使用多磷酸钠、柠檬酸作为分散剂，制备了自流磷酸结合浇注料，他认为多磷酸钠中磷酸盐小分子长链的水解作用，可以加速和提高浇注料的自流值。Badiee和Otroj等人通过在浇注料当中控制硅溶胶的含量来尝试改善它的流变性能，结果显示添加9%-11%质量分数的硅溶胶能够显著提升浇注料80-110%的自流值。Anjos等研究了不同分散剂(聚乙二醇基聚合物、柠檬酸(CA)和三聚磷酸钠(STPP))对铝-硅溶胶体系浇注料流变性能的影响，他发现这四种分散剂都能够降低体系的粘度;而通过震荡测试发现，只有FS10能够降低体系的储能模量和损耗模量，从而提高试样的施工性能。Zhu等人认为，溶胶结合浇注料也可以不必使用分散剂，在pH=10左右，硅溶胶可以充当分散剂，通过静电作用分散氧化铝颗粒从而形成一个典型的牛顿流体行为。
1、分散剂的分类
分散剂的分类方式繁多，其中，以亲水基的类型为标准可以分为阴离子分散剂、阳离子分散剂、两性离子型分散剂、非离子型分散剂、混合型分散剂五种。
阴离子型分散剂主要是靠其本身所携带的负电荷来提供静电作用。离解之后的离子团吸附在带电粒子表面，改变其原有的双电子层结构，提高胶粒的zeta电位值，最后使溶液的稳定性提高。例如三聚磷酸钠(sodiumtripolyphosphate，STPP)、柠檬酸(citricacid，CA)、羧酸盐类和萘磺酸钠甲醛缩合物(FDN)。
（三聚磷酸钠）
a三聚磷酸钠：
STPP是一种无机阴离子型分散剂，密度为0.3-0.9g/cm3，化学式为Na5P3O10，两端以Na2PO4终止，整个分散剂的结构呈线性。其溶解度较大，水溶液的pH值介于8-10之间，且极易水解，水解产物分别为焦磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠和磷酸钠，化学结构式如下：
图1三聚磷酸钠结构式
b柠檬酸：
CA是一种三羧酸类化合物，化学式为H3C6H5O7，有三个H+可以电离，含有一分子结晶水。柠檬酸酸性比较强，其化学结构式如下：
图2柠檬酸结构式
c聚羧酸盐：
聚羧酸盐是人们通过分子设计，人为形成的一种具有“梳型”结构的分散剂。在聚羧酸盐的主链上既有很多具有一定长度和刚性的支链，还有着一些能使颗粒带电的磺酸盐基团。其主要是通过使颗粒之间产生位阻效应来使浇注料达到分散效果的。采用聚羧酸盐充当分散剂的优点为减水效果明显，且减水时效性较强，聚羧酸盐的化学结构式如下：
图3聚羧酸钠结构式
d萘磺酸钠盐：
FDN的纯品为一种白色粉末，它是通过萘的磺化和氢氧化钠的中合盐析得到。分子式为C10H7SO3Na，分子量为230.22，化学结构式如下：
图4萘系磺酸钠结构式
与阴离子型分散剂相反。阳离子型分散剂在水中离解之后，可以产生活性较强的带正电荷基团。两性分散剂中所带有的两个基团都为亲水基团，它们分别一个带正电荷(氨基)，一个带负电荷(羧基或者磺酸基)，因为不同的基团在不同的pH值下以不同的离子形式存在，因而此类活性剂存在着等电点。非离子型分散剂在水溶液中不发生离解，亲水基团主要为聚乙二醇基，活性剂的极性由亲水基团的数目控制。
2、分散剂在界面上的吸附作用
分散剂的吸附作用一般可分为两种情况，一类是在溶液界面的吸附，另一类则是在固液界面的吸附，而分散剂在浇注料中的分散作用主要是分散剂在颗粒表面进行固液吸附的结果。
分散剂在固-液界面上吸附主要是利用分散剂分子固有的双亲结构，在颗粒表面形成具有特征结构的吸附层，以改变固体表面的性质。分散剂在颗粒表面的吸附性有三个影响因素，第一个是颗粒表面的特性，例如带电性、极性或者非极性;第二个是分散剂的分子结构，例如分散剂的碳氢链长度，一般而言，碳氢链越长，越容易吸附;第三个影响因素是分散剂的类型，表面带负电荷的颗粒比较容易吸附阳离子型分散剂。另外，溶液的性质，例如pH值、温度、电解质含量对分散剂的吸附特性也会产生一定的影响。
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