由于硅溶胶是一种纳米氧化硅胶体,比表面积、吸附性较强,并且在水中发生电离作用使胶粒带有相同的负电荷,导致颗粒间产生排斥作用,这一特性使采用硅溶胶为结合剂的浇注料具有优良的流动性能。热处理后,胶体粒子以化学键Si-O-Si结合,形成稳定的空间网络结构,同时硅溶胶覆盖在固体颗粒表面,能形成牢固的硅胶薄膜,从而增强材料的粘结、固化和结合强度。因此,以硅溶胶为结合剂的浇注料在中低温时都具有较高的结合强度,满足了工业炉衬施工要求。
硅溶胶结合浇注料在养护过程中,硅溶胶粒子之间通过发生缩合反应(–Si–OH+HO–Si–=–Si–O–Si–+H2O)形成硅氧烷键,进而形成稳定的三维网络结构;经过干燥后,硅溶胶覆盖在固体表面,把骨料紧密结合在一起形成牢固的骨架,不仅能够提供初始强度,而且形成的凝胶有利于材料的粘合、固化或成型
采用硅溶胶作为结合剂的浇注料具有以下性能特点:
(1)干燥、烘烤性能
相对于铝酸钙水泥结合浇注料和水合氧化铝结合浇注料,硅溶胶结合浇注料干燥后有较高的显气孔率;相对于铝酸钙水泥结合浇注料和水合氧化铝结合浇注料,硅溶胶结合浇注料干燥后有较高的透气率。
(2) 中温强度
随着温度的升高,铝酸钙水泥结合浇注料的强度基本上呈降低趋势,其中水合氧化铝结合浇注料在600-1000℃范围内强度降低非常的明显,在1000℃时,浇注料的强度达到低值,接近于零;而随着温度的升高,硅溶胶结合浇注料的强度则是随之而升高。
(3)烧结性
研究发现,经过1100℃热处理后,水泥结合浇注料中晶粒间的孔隙较大且彼此孤立,基本没有烧结出现;而硅溶胶结合浇注料出现了非常好的烧结,经能谱分析后发现,浇注料中有莫来石形成。
(4)高温强度
研究发现,在高温(1250℃和1500℃)范围内,铁沟浇注料的强度会随着温度的升高而降低,但铝酸钙水泥结合铁沟浇注料强度的降低幅度要明显大于硅溶胶结合浇注料强度的降低幅度。
综上所述,硅溶胶结合浇注料在干燥烘烤性能、烧结性能、体积稳定性和高温强度等方面具有显著优势