纳米科技在耐火材料行业科研情况及未来走势

    纳米科技在耐火材料中的应用现状

    纳米科技在耐火材料中的应用主要是以纳米粉体和溶胶的应用为主。纳米粉体表面能高，具有高活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，其熔点和烧结温度比微粉低的多。纳米粉主要应用于不定形耐火材料和一些特种耐火材料。在不定形耐火材料中主要以结合剂和添加剂的形式引入纳米粉，利用纳米粉的表面和界面效应来减少水泥用量，从而减少加水量，提高浇注料的力学性能。在特种耐火材料中加入纳米粉压成块后，纳米粉之间的界*有高能量，在烧结中高的界面能释放出来成为额外的烧结驱动力，有利于界面中孔洞收缩和空位团的填充，因此在较低温度下烧结就能达到致密化的目的，且性能优异。

纳米耐火材料

    （1）硅溶胶结合的浇注料，由于具有高的干燥速率和高的初始渗透性，在某些场合，硅溶胶结合的浇注料比水泥结合的浇注料的干燥时间减少一半或者更多，满足了设备运转周期短的要求。

    （2）在强度方面，水泥结合的虽然有较高的初始强度，但是，在升温时，水泥结合浇注料的强度会逐渐降低；硅溶胶结合的材料初始强度虽然较低，但它的强度却随着温度的升高呈现增大趋势，并且在短时间内就可以达到水泥结合浇注料中温时的强度。

    （3）在水泥结合浇注料中，玻璃相的形成和体积不稳定性导致其抗热震性能的降低。而硅溶胶结合的浇注料却有着良好的体积稳定性和抗热震性。

    纳米粉体的分散方法——机械力分散

    机械力分散主要是借助外界剪切力或撞击力等机械力使纳米粒子充分分散的一种方法。事实上，这是一个非常复杂的分散过程，通过对分散体系施加机械力来引起体系内物质的物理性质和化学性质的变化以及伴随一系列化学反应才会达到分散目的。机械力分散的具体形式有研磨分散、胶体磨分散、球磨分散、砂磨分散和高速搅拌分散等。球磨分散是目前较常用的方法，但在球磨过程中，由于球的撞击而产生的磨损杂质易进入浆料中，对其性能产生影响。另据文献介绍，单纯采用机械搅拌方式，则要求5000rmin-1以上的高速搅拌机。

    化学方法分散

    化学改性分散就是利用纳米粒子的表面基团，与可反应的有机化合物产生化学键接，纳米粒子因表面带有有机化合物支链或基团，在有机介质中具有可溶性，从而增强纳米粒子在有机介质中的分散。化学改性的方式通常有2种：一是利用大分子的末端基团与纳米粒子表面基团进行化学反应，将聚合物接枝到纳米粒子表面。二是利用可聚合的有机小分子在纳米粒子表面的活性点上的聚合反应，在纳米粒子表面构成聚合物层。还有，纳米颗粒的分散往往是物理分散和化学分散相互结合进行的，如在超声波分散过程中，加入适量的分散剂，会明显提高分散效果。这是因为仅有超声波的空化作用难以阻止纳米颗粒超声后的重新团聚。加入分散剂后，可以阻止颗粒再次团聚，同时，超声作用又有利于分散剂在纳米颗粒表面的包覆。

    纳米粉体分散技术发展方向

    纳米粉体的分散行为与同组分的微米粉体存在着某些相似性。但是，由于纳米粉体的活性高，表面形态和吸附性质发生了变化，纳米粉体的分散有其自身的特点。

    结语

    目前，由于纳米科技在耐火材料中的应用尚处于初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要进一步的探索和改进。纳米材料如能经过有效的化学、物理分散方法均匀地分散于混合物料中，对提高耐火材料的性能起到非常重要的作用。纳米材料如在纳米粉的分散问题上取得突破性进展，纳米科技将会得到巨大的发展。纳米科技在耐火材料的市场应用前景非常广阔。

责任编辑：梁筱