近年來,隨著高溫工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,不僅要求材料具有良好的高溫力學(xué)性能,更要兼顧急冷急熱等嚴(yán)苛條件下的工作性能,這就對耐火材料的質(zhì)量提出了更高的要求,特別是高溫工業(yè)使用廣泛的礬土基耐火材料。有研究表明,硅溶膠在不定形耐火材料中有著改善材料高溫性能的作用,尤其是抗熱震性能,但在結(jié)合體系不同的定形耐火材料中的研究相對較少。因此,本文通過在礬土基耐火材料中引入硅溶膠,探究其對材料結(jié)構(gòu)與性能的影響,希望今后能為硅溶膠在礬土基耐火材料的生產(chǎn)和應(yīng)用上提供一定的參考。本文是在礬土基耐火材料生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),研究了硅溶膠對礬土骨料和基質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的影響;采用先單獨(dú)加入α-Al₂O₃微粉的添加方式,研究不同硅溶膠加入量對礬土基耐火材料結(jié)構(gòu)與性能的影響;采用硅溶膠浸漬處理礬土基耐火材料中3～1mm礬土熟料顆粒的工藝,研究了骨料浸漬對礬土基耐火材料結(jié)構(gòu)與性能的影響,重點(diǎn)研究了硅溶膠對材料抗熱震性能的影響,結(jié)果表明:使用不同濃度硅溶膠浸漬礬土骨料,骨料表面變得較為平整,且因硅溶膠濃度不同,骨料表面的硅溶膠厚度和分布特征也不相同。在基質(zhì)中添加硅溶膠,經(jīng)高溫煅... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Al2O3-SiO2系統(tǒng)的二元相圖

1文獻(xiàn)綜述71.2硅溶膠的概述1.2.1結(jié)構(gòu)與性質(zhì)硅溶膠為乳白色半透明的液體，無臭、無毒，也被稱為硅酸溶膠，或二氧化硅的水溶液，其本質(zhì)是粒徑從幾納米到數(shù)十納米的多聚硅酸的分散體系[26-27]。通常，硅溶膠中w（SiO2）=15%～35%（最高可達(dá)50%），其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，分子式可表述為mSiO2·nH2O[28]。通常硅溶膠的pH在8.5～11時相對穩(wěn)定，一般稱為堿性硅溶膠；當(dāng)pH在7～8時，我們稱為中性硅溶膠；當(dāng)pH<7時，被稱為酸性硅溶膠，此時，硅溶膠呈亞穩(wěn)定狀態(tài)，極易聚沉而變成硅凝膠。酸性硅溶膠和堿性硅溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式可分別表示為[29]：233{[()()]}mSiOnHSiOxxnClnCl和2223{[2()]}2xmSiOnSiOnxHxNa圖1.2硅溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)Fig.1.2Micellestructureofsilicasol硅溶膠的膠核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)為硅氧烷鍵(-Si-O-Si-)所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其表面覆蓋著較多的硅氧醇基(-Si-OH)和羥基(-OH)。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)往往決定其性質(zhì)，而性質(zhì)決定著它具有什么樣的特點(diǎn)。基于硅溶膠自身獨(dú)特的組成和結(jié)構(gòu)，通常具有下列幾種特性[30]：硅溶膠在室溫狀態(tài)下即可風(fēng)干，當(dāng)水分蒸發(fā)后，膠粒會牢牢地吸附在物體的表面，利用這一特性硅溶膠在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛用于無機(jī)或有機(jī)材料的結(jié)合劑；因膠粒之間聚合形成的硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，內(nèi)含大量的孔隙，使其具有良好的吸附性；化學(xué)物質(zhì)SiO2具有良好的耐溫性能，一般可耐1500～

1文獻(xiàn)綜述9實(shí)際應(yīng)用的過程中，是將上述兩種方法結(jié)合起來使用。按照硅溶膠的制備工藝可以分為以下幾種：（1）離子交換法此種制備方法是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的工藝，它采用水玻璃為主要原料，使其通過強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，除去水玻璃中的鈉離子和其他陽離子雜質(zhì)，獲得稀聚硅酸溶液。離子交換反應(yīng)式如下：3223222RSiOHNaOnSiO2RSiONanSiOHO（1.1）一般為了得到更高的純度，會搭配使用弱堿型陰離子交換樹脂，以去除稀硅酸溶液中的氯離子和其他陰離子雜質(zhì)，獲得較高純度的活性硅酸溶液，這時需加入少量的NaOH或其他堿性試劑作穩(wěn)定劑，保證pH在8.5～10.5范圍內(nèi)。接著，將聚硅酸溶液經(jīng)晶核的形成和晶粒長大獲得母液，而后在粒子增長反應(yīng)的作用下，即將聚硅酸溶液以一定的速率加入進(jìn)母液，便得到了單分散、粒徑可控的硅溶膠，最后采用加熱濃縮以及離心純化等手段即可得到高純度的硅溶膠產(chǎn)品[28]。此方法主要存在的缺點(diǎn)是：需要嚴(yán)格控制反應(yīng)物濃度，且離子交換樹脂的重新利用會產(chǎn)生大量的廢水。（2）單質(zhì)硅一步溶解法制備流程如圖1.3所示[38]，以單質(zhì)硅為原料，在無機(jī)或有機(jī)堿（如純氫氧化鈉）的催化作用下，將其與純水反應(yīng)，制得硅溶膠的方法，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：65902NaOH22mSi(2mn)HOmSiO(2mn)H℃（1.2）圖1.3單質(zhì)硅一步溶解法制備流程Fig.1.3Preparationprocessofone-stepdissolutionmethodofsimplesubstancesilicon這種制備方法存在的主要優(yōu)點(diǎn)是所用原料純度高，制得的硅溶膠產(chǎn)品雜質(zhì)含量極少，同時，SiO2膠粒的粒徑、粘度、pH值、密度、純度等指標(biāo)也相對于其他方法更容易控制。但是，往往其顆粒大多都是非球形，且形貌無法控制。（3）電解電滲析法

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3225974