發(fā)布時間：2020-04-15 19:26

【摘要】：硅溶膠結合澆注料由于脫模強度低而未能得到廣泛的應用。近些年來關于分散劑對硅溶膠結合澆注料的流動性、常溫物理性能和高溫使用性能的研究有很多,但有關分散劑對澆注料脫模強度影響的研究較少,深入到分散劑是如何影響硅溶膠粒子間鍵變化的研究更少。本實驗主要選用了兩類不同的分散劑,無機陰離子型分散劑(六偏磷酸鈉SHP和三聚磷酸鈉STP)和聚羧酸類兩性表面活性劑(FS10、FS20、FS60和FS65),研究了無機鹽類分散劑SHP和STP加入到硅溶膠后的電導率變化;對兩類不同分散劑加入到硅溶膠養(yǎng)護不同時間后的顯微結構進行了觀察;通過FTIR光譜測試和XPS能譜分析考察了分散劑加入量和養(yǎng)護時長對硅溶膠粒子表面化學鍵變化的影響;探究了分散劑對硅溶膠結合澆注料脫模強度的影響,同時探討了硅溶膠結合澆注料的脫模強度與硅溶膠化學鍵變化之間的關系,從而為硅溶膠結合澆注料是否需要加入分散劑提供實用參考。六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉加入到硅溶膠后的電導率測試結果表明,在整個SHP加入量范圍(0~0.2%)中,當SHP的加入量增大,硅溶膠的電導率發(fā)生變化(由4.3 ms/cm升至14.7 ms/cm);隨著STP加入量(0~0.2%)增大,相應的硅溶膠的電導率發(fā)生改變(由4.3 ms/cm升至21.8 ms/cm)。這是因為分散劑的加入量不同,在硅溶膠中電離出的Na~+和陰離子基團的數(shù)量不同。FTIR光譜分析表明,上述6種分散劑加入到硅溶膠后引起了Si-OH和Si-O-Si相對含量的變化,甚至出現(xiàn)了889 cm~(-1)位置附近新的微弱振動峰。這可能是上述分散劑分別加入到硅溶膠后,無論是SHP或STP電離出的Na~+和陰離子基團,還是聚羧酸類分散劑分子中帶負電的主鏈和不帶電的側鏈,都會影響到硅溶膠粒子周圍的電荷環(huán)境,從而影響溶膠粒子的化學鍵變化,相應的溶膠粒子間的粘結狀態(tài)發(fā)生變化。掃描電子顯微鏡結果顯示,溫度越高,純硅溶膠中SiO_2粒子發(fā)生粘結,硅溶膠中分別加入兩類不同的分散劑后,SiO_2粒子的團聚程度增強,這一現(xiàn)象與FTIR光譜變化相吻合。XPS能譜分析表明,SHP、STP和FS10加入到硅溶膠后在50°C下養(yǎng)護48 h后的O 1s和Si 2p電子結合能要比此溫度下純硅溶膠的O 1s和Si 2p的低,并且在SHP和STP加入后的XPS全譜中出現(xiàn)了Na KLL和1069.84 eV附近的Na 1s的特征峰,這可能是因為分散劑SHP和STP在硅溶膠中電離出的Na~+參與了硅溶膠的縮合過程。即SHP或STP電離的Na~+可能在硅溶膠中以Si-O-Na的狀態(tài)存在,有利于硅溶膠的縮合過程,擬合相應O 1s譜圖的結果也驗證了這一可能。脫模強度結果顯示,隨著澆注料養(yǎng)護溫度的提高(10°C、30°C、50°C),澆注料的脫模強度逐漸增大。SHP或STP加入量為0.05%時,抗折強度最大,當分散劑SHP或STP加入量(0.05~0.2%)不斷增加時,澆注料的脫模強度逐漸降低;聚羧酸類分散劑加入到硅溶膠后均降低了硅溶膠結合澆注料的脫模強度,隨著分散劑用量的增加脫模強度降低越明顯。這是因為當SHP或STP加入量為0.05%時,硅溶膠的穩(wěn)定性沒有明顯變化,Na~+參與硅溶膠的縮合反應有利于硅溶膠中Si-O-Si化學鍵的形成,隨著SHP或STP加入量的增加,既可能出現(xiàn)Na~+參與硅溶膠的縮合反應有利于硅溶膠中Si-O-Si化學鍵的形成,又會出現(xiàn)硅溶膠穩(wěn)定性降低粒子發(fā)生團聚的情況而不利于硅溶膠的縮合。而當聚羧酸類分散劑增加時,其對硅溶膠的空間位阻作用會大于靜電力作用,硅溶膠的穩(wěn)定性降低,影響硅溶膠的脫水縮合反應,不利于硅溶膠中Si-O-Si化學鍵的形成,兩類分散劑加入后硅溶膠結合澆注料脫模強度的變化趨勢與硅溶膠化學鍵變化趨勢相似。因此,硅溶膠結合澆注料的脫模強度與硅溶膠的化學鍵變化有關。
【圖文】：

膠結合澆注料的性能結合澆注料有許多優(yōu)點，混料、干燥等工藝時間短，良能等。具體闡述如下：混合過程 為 Ismael[12]等人把幾種常用澆注料的混合性能進行了研究澆注料、水合氧化鋁（HA）結合澆注料和鋁酸鈣水泥（析圖 1.1 可得，，相比于 CS 結合澆注料，在混合時其它兩間增加而不斷增加，其中，CAC 結合澆注料的扭矩在混加，并且和時間成正比變化，隨混合時間延長而增大；而變化較晚于 CAC 結合，其扭矩變化約比 CAC 結合晚約S 結合澆注料的扭矩很低，并且在整個攪拌過程（300 s）并不明顯。從結果分析說明，這三種不同結合系統(tǒng)的澆說硅溶膠結合澆注料的混合用時相對較短，也就是說在結合澆注料的混合均勻性更好。

[12]。圖1.2 不同（CAC：鋁酸鹽水泥；HAB：水合氧化鋁；CS：硅溶膠）澆注料的顯氣孔率(a)和透氣率(b)[12]Fig. 1.2 The apparent porosity (a) and ventilation property (b)[12]of different castables (CAC:aluminate cement, HAB: hydrated alumina, CS: colloidal silica)圖 1.3 是低水泥結合和溶膠結合澆注料失水率變化圖。從溶膠結合澆注料失水率變化曲線中可知道當溫度到 100°C 時澆注料中的水已經(jīng)完全失去，從低水泥結合澆注料的曲線中知道當溫度為 200°C 時仍有水的蒸發(fā)，若要水分完全失去可能需要到 400°C，從這個圖中也可以發(fā)現(xiàn)溶膠結合澆注料好的干燥性能[16]。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ175.732

【參考文獻】

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1 馬娟;不同分散劑對硅溶膠結合剛玉質(zhì)澆注料流動性、凝結時間和脫模強度的影響[D];鄭州大學;2015年

本文編號：2628897