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生产碳复合耐火材料的碳素原料及结合剂

文章出处:未知 人气: 发表时间:2019-08-09 14:39
生产碳复合耐火材料可以采用各种不同的碳素原料,如鳞片石墨、人造石墨、土状石墨、冶金焦、沥青焦、碳墨等,但大量使用的只是鳞片石墨。

结合剂在碳复合耐火材料中占有非常重要的地位。它对坯料的混练、成型性能,以及制品的显微结构都会产生非常大的影响。就混练成型而言,人们希望结合剂对耐火骨料和石墨有良好的湿润性,合适的粘度以提高坯料的混练质量和耐火砖的体积密度。此外,良好的润湿性也使结合剂均匀的分布在颗粒及石墨的表面,尽可能形成连续网络,且碳化后可形成连续的结合碳骨架,有利于提高耐火砖制品的强度及抗侵蚀性。结合剂的种类、碳化条件对结合碳的显微结构及性能有很大的影响。

常见的结合剂有煤焦油沥青及树脂等,不同结合剂的碳化过程也不同,生成的结合碳的结构也有很大差别。

液态或固态的有机物在加热过程中,一方面生成低分子化合物,另一方面在残留的液相和固相中进行芳构化。即使是液态有机物其残留物在500C左右也将变为以芳族为主的结构,继续加热,变化在固态下进行,再要使芳族结构增长到足以导致有序排列的大的变化,一般是困难的,这意味着碳的结构雏形已形成,故可称之为碳素前驱体,碳素前驱体的化学组成还含有很多种元素,此后在1000~1500℃之间转变为只由碳原子组成的“碳素”。

碳素的结构主要取决碳化过程是在哪种相系中进行,若在固相中进行碳化,碳素的结构基本上照原样保持原材料的形状和超微细结构,例如木炭的形成即如此。木炭炭化后细致的管状组织,原封不动的继承了原材料的结构,表明在碳化过程中原材料的结构骨架没有变化,因而所产生的碳网的网状平面也受到这种骨架的限制,没有在较宽的范围内择优取向的自由度,因此,把它们加热到石墨化高温,也不能转变为石墨,这种碳称为难石墨化碳,树脂碳即为难石墨化碳。

当在液相中进行碳化时,在约低于500℃范围内,低粘度的有机物的典型变化情况是随着温度的升高缩聚反映被促进,粘度逐渐升高而变为固体。在这个过程中,有以缩合稠环芳族结构为主体的液晶出现,通常称之为中间相,山热分解产生的低分子量的气体在这个高粘度的中间相中移动,因此,在气流经过的路径上,在已转变为固相的前驱体中留下大小不同的气孔和中间相流线(移动、变形)的遗迹,由于前驱体中的芳族平面沿气流线的方向排列。所以,通常成为易石墨化的碳素,成为易石墨化碳。

作为结合剂要具备以下特点:

1、对石墨或骨料的润湿性要好;

2、残碳率要高,灰分要小,杂质要少;

3、坯料成形后机械强度要高;

4、便于生产制造和处理。

常用的结合剂有沥青类结合剂,它分为煤焦油沥青和石油沥青两大类,酚醛树脂结合剂,特殊改性酚醛树脂结合剂,沥青-树脂系结合剂。由于沥青和树脂各自有自己的特点,人们希望通过两者的混合而获得最理想的性能和结构。
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