用于改善不定形耐火材料作业性能(施工性能)、物理性能、组织结构和使用性能的物质称为外加剂(或称添加剂)。外加剂的加入量随外加剂的性能和功能差异而不同,为不定形耐火材料组成物总量的万分之几到百分之几,一般是在不定形耐火材料的组成成分拌合时或拌合前加入。不定形耐火材料用外加剂按化学成分和质以及其作用功能来分类。
木质素磺酸钙
木质素磺酸钙是一种阴离子表面活性剂,在混凝土工程中用作减水剂,在耐火、冶炼应用中用作粘合剂、结合剂。主要用途:
(1)减水剂
①适用于现浇及预制混凝土工程,尤其适用于商品混凝土,大体积混凝土,泵送混凝土等
②用于配制早强、防冻、泵送、引气等减水剂。
③配制各种液体减水剂。
(2)粘合剂
①矿粉粘合剂:提高冶炼回收率。
②用于耐火材料:可作粘合剂用,提高耐火材料性能,增强强度,防止龟裂。
③陶瓷制品:减少塑性黏土用量、增加流动性,提高成品率。
④精炼助剂:与荼、酚型添加剂用于电解过程中,能获得致密平整的析出物,提高析出物质量及纯度。
⑤铸造:做生砂模和干燥模的辅助粘合剂,增加粘合力,提高模的解崩性。
抗氧化剂
抗氧化剂是为了防止含碳耐火材料的氧化而人为引入的一类外加剂。抗氧化剂的作用机理为:在使用温度下,抗氧化剂与氧的亲和力比碳与氧的大,优先夺取氧而使自身被氧化而起到对碳保护的作用;抗氧化剂氧化后,体积增大,在坯体表面形成一层致密的保护膜,提高了坯体致密度,增加了氧原子与碳反应的难度
可以作为含碳抗氧化剂的材料有金属及合金粉末、碳化物、氮化物和硼化物,见表2-5。
抗氧化的选择可以根据抗氧化剂与氧反应的标准自由焓来确定,见图2-1。在各种抗氧化剂与氧的反应曲线与2C+O2→2CO曲线交点可以得知:低于此温度的抗氧化剂能起到抗氧化作用,高于此温度的不能起到抑制碳氧化的作用。
减水剂
减水剂的作用在于保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下,能显著降低拌合用水量,也称降水剂。减水剂本身并不与材料组成物起化学反应,只是起着表面(介面)物理化学作用。它是电解质类物质或表面活性剂类物质。电解质类的作用原理在于它溶于水中后能解离出带电的离子,此离子会被悬浮液中的固体粒子(或胶体粒子〉吸附,从而提高悬浮液中粒子表面的ζ电位,增大粒子间的排斥力,释放出由微粒子组成的凝集结构中包裹的游离水,并使粒子均匀分散开,因此又称分散剂。由于释放出凝集结构中的游离水,故可提高浇注料的流动值,改善作业性能。
有机表面活性剂的作用原理为:它会吸附于悬浮液中的粒子表面上,形成一层高分子吸附膜,削弱粒子间的相互吸引力,而增大相互排斥力。相互排斥的位能来自于被吸附的大分子产生的体积限制效应或渗透压限制效应所致。从而使凝集结构中粒子分散开,释放出被包裹的水,改善浇注料的作业性能用铝酸钙水泥、结合黏土和氧化物微粉作结合剂的耐火浇注料,采用的减水剂属无机类的有焦磷酸钠、
三聚磷酸钠
、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠、超聚磷酸钠、硅酸钠等。属有机类的有木质素磺酸盐(钠或钙)、萘系减水剂(有萘或萘的同系物磺酸盐与甲醛缩合物)、水溶性树脂系减水剂(如磺化三聚氰胺甲醛树脂,简称为密胺系减水剂),以及聚丙烯酸钠和柠檬酸钠等。
分散剂
分散剂是指能降低分散体系中固体或液体粒子聚集的物质。
分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类。常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等。
增塑剂
增塑剂是一种能提髙湿状耐火泥料可塑性的物质,或能提高湿状泥料在外力作用下产生塑性变形而不开裂和溃散的物质,也称塑化剂,是可塑和捣打耐火材料用的一种加入物,有的浇注耐火材料和耐火泥浆中也加有增塑剂。
增塑剂的作用在于能增大泥料中粒子之间的润滑和粘结作用,使粒子之间产生位移时仍能保持连续接触而不断裂。增塑剂是一类具有黏滞性的物质,或是一类表面活性物质。不定形耐火材料常用的增塑剂有塑性黏土、膨润土、滑石粉、氧化物超细粉、糊精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基苯横化物等。
促凝剂
能缩短耐火浇注料施工后凝结与硬化时间的物质称为促凝剂(或促硬剂)。促凝剂的作用机理是比较复杂的,随所用的结合剂和促凝剂的性质差异而不同。如铝酸钙水泥用的促凝剂是一类能促使铝酸钙矿物加速溶出阳离子(Ca2+)和阴离子的物质,这样可使水泥浆中的矿物加速水解-水化反应,进而促使水化物的快速形成析出。而酸性磷酸盐结合剂用的促凝剂是一类能促进酸-碱反应的活性物质,这样加速化学反应生成新的结合相。因此,不同的结合剂要采用不同性能的促凝剂。
铝酸钙水泥
结合的浇注料所用的促凝剂多数为碱性化合物:如NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3、Na2SiO3、三乙醇胺和锂盐、硅酸盐水泥等。用磷酸盐结合的浇注料所采用的促凝剂有:活性氢氧化铝、滑石、NH4F