納米科技在耐火材料行業科研情況及未來走勢

    納米科技在耐火材料中的應用現狀

    納米科技在耐火材料中的應用主要是以納米粉體和溶膠的應用為主。納米粉體表面能高，具有高活性，極不穩定，很容易與其他原子結合，其熔點和燒結溫度比微粉低的多。納米粉主要應用于不定形耐火材料和一些特種耐火材料。在不定形耐火材料中主要以結合劑和添加劑的形式引入納米粉，利用納米粉的表面和界面效應來減少水泥用量，從而減少加水量，提高澆注料的力學性能。在特種耐火材料中加入納米粉壓成塊后，納米粉之間的界面具有高能量，在燒結中高的界面能釋放出來成為額外的燒結驅動力，有利于界面中孔洞收縮和空位團的填充，因此在較低溫度下燒結就能達到致密化的目的，且性能優異。

納米耐火材料

    （1）硅溶膠結合的澆注料，由于具有高的干燥速率和高的初始滲透性，在某些場合，硅溶膠結合的澆注料比水泥結合的澆注料的干燥時間減少一半或者更多，滿足了設備運轉周期短的要求。

    （2）在強度方面，水泥結合的雖然有較高的初始強度，但是，在升溫時，水泥結合澆注料的強度會逐漸降低；硅溶膠結合的材料初始強度雖然較低，但它的強度卻隨著溫度的升高呈現增大趨勢，并且在短時間內就可以達到水泥結合澆注料中溫時的強度。

    （3）在水泥結合澆注料中，玻璃相的形成和體積不穩定性導致其抗熱震性能的降低。而硅溶膠結合的澆注料卻有著良好的體積穩定性和抗熱震性。

    納米粉體的分散方法——機械力分散

    機械力分散主要是借助外界剪切力或撞擊力等機械力使納米粒子充分分散的一種方法。事實上，這是一個非常復雜的分散過程，通過對分散體系施加機械力來引起體系內物質的物理性質和化學性質的變化以及伴隨一系列化學反應才會達到分散目的。機械力分散的具體形式有研磨分散、膠體磨分散、球磨分散、砂磨分散和高速攪拌分散等。球磨分散是目前較常用的方法，但在球磨過程中，由于球的撞擊而產生的磨損雜質易進入漿料中，對其性能產生影響。另據文獻介紹，單純采用機械攪拌方式，則要求5000rmin-1以上的高速攪拌機。

    化學方法分散

    化學改性分散就是利用納米粒子的表面基團，與可反應的有機化合物產生化學鍵接，納米粒子因表面帶有有機化合物支鏈或基團，在有機介質中具有可溶性，從而增強納米粒子在有機介質中的分散。化學改性的方式通常有2種：一是利用大分子的末端基團與納米粒子表面基團進行化學反應，將聚合物接枝到納米粒子表面。二是利用可聚合的有機小分子在納米粒子表面的活性點上的聚合反應，在納米粒子表面構成聚合物層。還有，納米顆粒的分散往往是物理分散和化學分散相互結合進行的，如在超聲波分散過程中，加入適量的分散劑，會明顯提高分散效果。這是因為僅有超聲波的空化作用難以阻止納米顆粒超聲后的重新團聚。加入分散劑后，可以阻止顆粒再次團聚，同時，超聲作用又有利于分散劑在納米顆粒表面的包覆。

    納米粉體分散技術發展方向

    納米粉體的分散行為與同組分的微米粉體存在著某些相似性。但是，由于納米粉體的活性高，表面形態和吸附性質發生了變化，納米粉體的分散有其自身的特點。

    結語

    目前，由于納米科技在耐火材料中的應用尚處于初級階段，技術、工藝還不太成熟，需要進一步的探索和改進。納米材料如能經過有效的化學、物理分散方法均勻地分散于混合物料中，對提高耐火材料的性能起到非常重要的作用。納米材料如在納米粉的分散問題上取得突破性進展，納米科技將會得到巨大的發展。納米科技在耐火材料的市場應用前景非常廣闊。

責任編輯：梁筱