耐火材料用结合剂——磷酸盐结合机理分析
发布日期： 2020-06-05 15:14:52 阅读量（494） 作者：磷酸盐结合方式在耐火材料和耐火保温材料中都有广泛的应用，磷酸盐结合剂是由磷酸与氧化物、氢氧化物或碱反应生成的具有胶凝性能的无机材料。由于其无毒无公害、环保，并且能够在一定温度下反应产生凝结与硬化现象，高温下仍具有较强的结合强度等优点。
磷酸盐结合剂主要是通过粘附和聚合作用来粘结物料，使材料具有一定强度，常温下主要表现为粘附作用，胶体状态的磷酸二氢铝会在材料的表面形成一层胶体薄膜。随着温度的升高，结合物质失去结合水，发生化学结合，温度低于800℃时，发生聚合反应生成偏磷酸铝聚合物[Al(PO3)3]n;
800～1200℃烧结时，[Al(PO3)3]n发生分解反应：
并且伴有晶型转变,同时由于反应过程有气体生成，材料内部形成微孔，结构变得疏松，这些因素都导致材料显气孔率上升和体积密度下降。
除上述反应外，还存在游离态H3PO4与Al2O3反应，反应方程为：
同时由于铝矾土主要化学成分Al2O3和Al(PO3)3与Al(H2PO4)3反应也生成AlPO4，磷铝矿型AlPO4极大加强了试样强度。从扫描电镜微观图片可知，1200℃烧结下的试样致密，测试试样吸水率、抗热震性等性能也都有所改善。
对方案试样(铝矾土100%，铝磷酸盐结合剂40%，闭孔珍珠岩30%，烧结温度1200℃，烧结时间120min。)进行物相分析，借助D/max-2200VPC型X射线衍射仪进行了X衍射分析，结果如图1所示。
图1材料试样X衍射示意图
从图1的衍射结果可以看出试样经过1200℃烧结后，产生了上述分析中的磷铝矿型磷酸铝以及鳞石英，鳞石英作为工业耐火材料中的物相，对材料的强度等性能都有很大的改善。
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