Refraktérne materiály sú nevyhnutné v mnohých odvetviach, ako je metalurgia, sklo a keramika, kde sú vystavené extrémne vysokým teplotám. Zlepšenie vysokej teploty týchto materiálov je rozhodujúce pre zvýšenie efektívnosti a dlhovekosti priemyselných procesov. Ako dodávateľ etylmikátu 40 som bol svedkom z prvej ruky, ako môže táto pozoruhodná chemikália zohrávať kľúčovú úlohu pri zvyšovaní vysokých teplotných schopností refraktérnych materiálov. V tomto blogu sa ponorím do vedy za tým, ako etylxikát 40 prispieva k zlepšeniu výkonnosti refraktérnych materiálov s vysokou teplotou.
Pochopenie etylového kremičitanu 40
Etylmikát 40 je čiastočne hydrolyzovaný a kondenzovaný etyl kremičitan. Má približný obsah oxidu kremičitého vo výške 40%, čo jej dodáva jedinečné chemické a fyzikálne vlastnosti. Chemicky môže byť reprezentovaný ako zmes oligomérov so všeobecným vzorcom Si (oc₂h₅) ₄₋ₙ (OH) ₙ, kde n je malé číslo. Táto štruktúra jej umožňuje tvoriť silné chemické väzby s inými materiálmi a pôsobiť ako spojivo v refraktérnych aplikáciách.
V porovnaní s inými kremičitanmi akoEtylmixík 28, Etylxikát 40 má vyšší obsah oxidu kremičitého. Tento vyšší obsah oxidu kremičitého znamená, že môže tvoriť rozsiahlejšiu sieť oxidu kremičitého, keď sa používa v refraktérnych materiáloch, čo je prospešné pre výkon vysokej teploty.
Mechanizmy zlepšenia vysokej teploty
Tvorba siete oxidu kremičitého
Jedným z primárnych spôsobov, ako etyl kremičitan 40 zlepšuje výkonnosť refraktérnych materiálov s vysokou teplotou, je vytvorenie siete oxidu kremičitého. Keď sa do žiaruvzdornej zmesi pridá etylovitého 40 a zahrieva sa, prechádza sériou chemických reakcií. Spočiatku etoxy skupiny (-ok₂H₅) v etylovom kremičidere 40 reagujú s vodou (buď prítomnou v zmesi alebo z atmosféry) pri hydrolýznej reakcii. Táto reakcia produkuje silanolové skupiny (-si - OH).
[Si(OC_{2}H_{5}){4}+ 4H{2} o \ rightarrow Si (OH){4}+ 4c{2} H_ {5} OH]
Následne skupiny silanolu reagujú navzájom v kondenzačnej reakcii, tvoriace siloxánové väzby (-si - O - Si -) a uvoľňujú molekuly vody.
[2Si (OH){4} \ rightarrow si{2} o (OH){6}+h{2} o]
Ako proces zahrievania pokračuje, tieto reakcie postupujú ďalej, čo vedie k tvorbe trojrozmernej siete oxidu kremičitého v refraktérnom materiáli. Táto sieť oxidu kremičitého pôsobí ako výstuž a poskytuje štrukturálnu integritu refraktérneho materiálu pri vysokých teplotách. Môže zabrániť praskaniu a rozpadu materiálu pod tepelným stresom, čo je bežným problémom v prostredí s vysokou teplotou.
Zlepšovanie spekania
Sintrovanie je proces, v ktorom sú častice v žiaruvzdornom materiáli spojené pri vysokých teplotách, aby sa vytvorila hustá koherentná hmota. Etylmikát 40 môže zvýšiť proces spekania refraktérnych materiálov. Sieť oxidu kremičitého tvoreného etylmikátom 40 pomáha znižovať pórovitosť žiaruvzdorného materiálu počas spekania. Vyplnením medzier medzi refraktérnymi časticami podporuje lepší kontakt medzi časticami a uľahčuje difúziu atómov pri vysokých teplotách.
Toto zvýšené spekanie vedie k kompaktnejšej a hustejšej refraktérnej štruktúre. Hustá štruktúra má lepšiu tepelnú odolnosť, pretože vydrží vyššie teploty bez významnej deformácie. Znižuje tiež priepustnosť refraktérneho materiálu na plyny a roztavené kovy, čo je dôležité v aplikáciách, ako sú obloženie pecí.
Chemický odpor
V priemyselných procesoch s vysokou teplotou sú žiaruvzdorné materiály často vystavené korozívnym látkam, ako sú roztavené kovy, trosky a kyslé alebo základné plyny. Etylovitého 40 môže zlepšiť chemický odpor refraktérnych materiálov pri vysokých teplotách. Sieť oxidu kremičitého tvoreného etylmikátom 40 je chemicky inertná na mnoho korozívnych látok. Pôsobí ako ochranná bariéra, ktorá bráni korozívnym látkam preniknúť do refraktérneho materiálu a spôsobuje poškodenie.
Napríklad v oceľovej peci je žiaruvzdorná podšívka v kontakte s roztavenou oceľou a troskou. Sieť oxidu kremičitého poskytovaného etylmikátom 40 môže odolávať útoku zložiek trosky, ako je oxid vápenatý a oxid železa, a chrániť podkladový refraktérny materiál pred chemickou eróziou.
Prípadové štúdie
Metalurgický priemysel
V metalurgickom priemysle sa pece používajú na roztopenie a vylepšovanie kovov pri extrémne vysokých teplotách. Refraktérne materiály používané v obkladoch pece musia mať vynikajúci výkon vysokej teploty. Spoločnosť na výrobu ocele čelila problémom s rýchlym zhoršením podšívky v peci. Podšívka praskla a erodovala v dôsledku vysokých teplôt a korozívnej povahy roztavenej ocele a trosky.
Po začlenení etylového kremičitanu 40 do refraktérnej zmesi pre výstelku pece sa pozorovali významné zlepšenia. Sieť oxidu kremičitého vytvoreného etylmikátom 40 zvýšila štrukturálnu integritu podšívky. Podšívka sa stala odolnejšou voči tepelnému šoku a chemickému útoku. Výsledkom bolo, že životnosť podšívky na pečenie sa rozšírila až o 30%, čím sa znížila frekvencia výmeny podšívky a ušetrila spoločnosti značné množstvo peňazí v nákladoch na údržbu a výmenu.
Priemysel
V priemysle na výrobu pohára fungujú topiace sa pece pri vysokých teplotách po dlhú dobu. Refraktérne materiály používané v týchto peciach musia mať dobrú pevnosť vysokej teploty a chemický odpor. Výrobná elektráreň mala problémy s opotrebovaním a slzou jej koruny pece. Koruna bola vyrobená z žiaruvzdorných tehál, ktoré v priebehu času strácali svoj tvar a pevnosť v dôsledku prostredia vysokej teploty a prítomnosti chemikálií tvoriacich skla.
Použitím etylového kremičitanu 40 ako spojiva v žiaruvzdorných tehlách sa výrazne zlepšil výkon vysokej teploty tehál. Sieť oxidu kremičitého tvoreného etylmikátom 40 poskytla tehly lepšiu podporu, čo im bránilo v deformácii pod hmotnosťou a vysokými teplotami. Okrem toho sa zvýšil chemická odolnosť tehál, čím sa znížila korózia spôsobená chemikáliami tvoriacimi sklo. To viedlo k stabilnejšiemu a efektívnejšiemu procesu topenia skla.
Porovnanie s ostatnými prísadami
Na trhu sú k dispozícii aj ďalšie prísady, ktoré sa používajú na zlepšenie výkonu žiaruvzdorných materiálov s vysokou teplotou. NapríkladHexametyldisiloxána3 - glycidoxypropyltrimetoxysilánsa používajú aj v niektorých refraktérnych aplikáciách.
Hexametyldisiloxán je prchavá zlúčenina, ktorá sa v niektorých prípadoch môže použiť ako povrchový modifikátor. Má však relatívne nízky obsah oxidu kremičitého v porovnaní s etylxikátom 40. To znamená, že nemôže tvoriť tak rozsiahlu sieť oxidu kremičitého ako etylxikát 40 a jeho schopnosť zlepšiť vysokorýchlostnú štrukturálnu integritu refraktérnych materiálov je obmedzená.
3 - Glycidoxypropyltrimetoxysilán sa často používa ako spojovacie činidlo na zlepšenie adhézie medzi rôznymi fázami v refraktérnom materiáli. Aj keď môže do istej miery zlepšiť mechanické vlastnosti materiálu, neprispieva k tvorbe vysokej teploty - rezistentnej siete oxidu kremičitého, ako je etyl kremičitan 40.
Ethyl Silicate 40, s vysokým obsahom oxidu kremičitého a schopnosťou tvoriť trojrozmernú sieť oxidu kremičitého, ponúka komplexnejšie riešenie na zlepšenie vysokej teploty výkonu refraktérnych materiálov.
Záver
Ethylmikát 40 je cennou prísadou na zlepšenie vysokej teploty výkonu refraktérnych materiálov. Prostredníctvom tvorby siete oxidu kremičitého, zvýšením spekania a zlepšením chemického odporu môže významne zvýšiť štrukturálnu integritu, tepelnú odolnosť a chemickú stabilitu refraktérnych materiálov v prostredí s vysokou teplotou.
Ako dodávateľ etylxikátu 40 sa zaväzujem poskytovať výrobky vysokej kvality pre odvetvia, ktoré sa spoliehajú na žiaruvzdorné materiály. Ak sa snažíte vylepšiť vysoký - teplotný výkon vašich refraktérnych materiálov, vyzývam vás, aby ste ma kontaktovali pre viac informácií a prediskutovali vaše konkrétne požiadavky. Môžeme spolupracovať na nájdení najlepšieho riešenia pre vaše aplikácie.
Odkazy
- Zhang, X., & Li, Y. (2018). Účinok etylového kremičitanu na vlastnosti refraktérnych materiálov. Journal of Refractory Materials, 25 (3), 123 - 132.
- Wang, H., & Chen, Z. (2019). Zlepšenie vysokej teploty výkonu žiaruvzdorných materiálov prísadami. Materiály a procesy s vysokou teplotou, 38 (2), 89 - 96.
- Liu, J., & Huang, S. (2020). Chemické reakcie a mechanizmy etylového kremičitanu v refraktérnych aplikáciách. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 88, 105372.