在澆注料的制作工藝中，還有兩個(gè)很重要的部分，一個(gè)是結(jié)合劑，是將耐火骨料和耐火粉料膠結(jié)在一起，使材料具有一定的強(qiáng)度;另一個(gè)是則是外加劑，外加劑是用來補(bǔ)償或者提高耐火澆注料的某項(xiàng)性能，向材料中添加與主成分不同的顆粒或者細(xì)粉，提高澆注料的抗氧化性能、抗?jié)B透性能等等，延長(zhǎng)澆注料的使用壽命。
結(jié)合劑的定義及種類
結(jié)合劑是指將耐火粗顆粒料和粉料組成的散狀耐火材料膠結(jié)在一起的物質(zhì)，故也稱“膠結(jié)劑”或“粘結(jié)劑”。
按化學(xué)性質(zhì)分有機(jī)和無機(jī)結(jié)合劑。
無機(jī)結(jié)合劑：
(1)硅酸鹽類——硅酸鈣水泥、水玻璃(硅酸鈉)、硅酸鉀、硅酸乙酯等;
(2)鋁酸鹽類——普通鋁酸鈣水泥、純鋁酸鈣水泥、鋁酸鋇水泥等;
(3)磷酸鹽類——磷酸、磷酸二氫鋁、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、鋁鉻磷酸鹽等;
(4)硫酸鹽類——硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鐵等;
(5)氯化物類——氯化鎂、氯化鐵、聚合氯化鋁等;
(6)溶膠類——硅溶膠、鋁溶膠、硅鋁溶膠等。
有機(jī)結(jié)合劑：
(1)天然有機(jī)物——淀粉、糊精、軟質(zhì)黏土、氧化物超粉、阿拉伯樹膠、紙漿廢液、焦油、瀝青、海藻酸鈉等。
(2)合成有機(jī)物——環(huán)氧樹脂、線性酚醛樹脂、甲階酚醛樹脂、聚苯乙烯、硅酸乙酯、聚胺脂樹脂、聚丙烯等。
(3)黏著劑或活化劑--羧甲基纖維素、聚乙烯乙醇、木質(zhì)素磺酸鹽、聚丙烯酸等
按結(jié)合劑硬化條件分類：
(1)水硬性結(jié)合劑——硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥等;
(2)氣硬性結(jié)合劑——水玻璃加氟硅酸鈉、磷酸或磷酸二氫鋁加氧化鎂、氧化硅微粉加鋁酸鈣水泥等;
(3)熱硬性結(jié)合劑——磷酸、磷酸二氫鋁、甲階酚醛樹脂等。
按不同溫度下結(jié)合作用分暫時(shí)性和永久性結(jié)合劑。
暫時(shí)性結(jié)合劑：
(1)水溶性結(jié)合劑——糊精、粉狀羧甲基纖維素、粉狀及液犾木質(zhì)素磺酸類材料、聚乙烯乙醇粉狀晶體等;(2)非水溶性結(jié)合劑——硬瀝青類、石蠟、聚丙烯類等。
永久性結(jié)合劑：
(1)炭素結(jié)合劑——焦油瀝青，酚醛樹脂等;
(2)鋁酸鹽水泥;
(3)硅酸鹽結(jié)合劑——水玻璃、硅酸乙酯等;
(4)磷酸及磷酸鹽結(jié)合劑;
(5)氯化鹽和硫酸鹽結(jié)合劑。(上面的結(jié)合劑均為不定型澆注料常用的類型。而不燒磚常用的結(jié)合劑則是磷酸鹽、水玻璃、硫酸鹽、氯化物、水泥、碳結(jié)合樹脂、瀝青等)。
結(jié)合劑的結(jié)合方式
(1)水化結(jié)合-借助于常溫下結(jié)合劑與水發(fā)生水化反應(yīng)生成水化產(chǎn)物而產(chǎn)生結(jié)合。如鋁酸鈣水泥加水發(fā)生水化反應(yīng)生成六方片狀或針狀CaO·Al₂O₃·10H₂O、2CaO₂·Al₂O₃·8H₂O和立方粒狀3CaO·Al₂O₃·6H₂O晶體和氧化鋁凝膠體，形成凝聚結(jié)晶網(wǎng)而產(chǎn)生結(jié)合。常見的如鋁酸鈣水泥、硅酸鹽水泥、ρ-Al₂O₃、MgO。
(2)化學(xué)結(jié)合-借助于結(jié)合劑與硬化劑，或結(jié)合劑與耐火材料之間在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或加熱時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成具有結(jié)合劑作用的化合物而產(chǎn)生結(jié)合。常見的如磷酸或磷酸鹽、硅酸鈉或硅酸鉀。
(3)聚合結(jié)合-借助于加催化劑或交聯(lián)劑，使結(jié)合劑發(fā)生縮聚形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度。如甲階酚醛樹脂加酸作催化劑或加熱時(shí)可產(chǎn)生如下縮聚反應(yīng)而產(chǎn)生較好結(jié)合強(qiáng)度。例如甲階酚醛樹脂加酸作催化劑或加熱時(shí)可產(chǎn)生縮聚作用。
(4)陶瓷結(jié)合-也被稱為低溫?zé)Y(jié)結(jié)合，即在散狀耐火材料中加入可降低燒結(jié)溫度的助劑或金屬粉末，以大大降低液相出現(xiàn)溫度，促進(jìn)低溫下固-液反應(yīng)而產(chǎn)生低溫?zé)Y(jié)結(jié)合。例如剛玉質(zhì)干式震動(dòng)料中加入少量的硼酐，硼酐在450~550℃生成粘性液相，隨后與α-Al₂O₃發(fā)生液一固反應(yīng)生成具有更高熔融溫度的化合物2Al₂O₃·B₂O(不一致熔融溫度為1035℃，9Al₂O₃·2B₂O(不一致熔融溫度為1950℃)而將剛玉骨料固結(jié)在一起。
(5)粘著結(jié)合(粘附)——是借助于如下幾種物理作用之一而產(chǎn)生結(jié)合的。1)物理吸附作用：依靠分子間的相互作用力-范德華力而產(chǎn)生結(jié)合;2)擴(kuò)散作用：在物質(zhì)分子熱運(yùn)動(dòng)的作用下，粘結(jié)劑與被粘結(jié)物的分子發(fā)生相互擴(kuò)散作用，形成擴(kuò)散層，從而形成牢固的結(jié)合;3)靜電作用：粘結(jié)劑與被粘結(jié)物的界面存在著雙電層，由雙電層的靜電引力作用而產(chǎn)生結(jié)合。
產(chǎn)生粘著結(jié)合的結(jié)合劑多數(shù)為有機(jī)結(jié)合劑，其中有的為暫時(shí)性結(jié)合劑，經(jīng)高溫處理后會(huì)燃燒掉，如糊精、羧甲基纖維素等。有的為永久性結(jié)合劑，經(jīng)高溫處理后除部分揮發(fā)物外，其余的會(huì)碳化而形成碳結(jié)合，如瀝青、酚醛樹脂等有機(jī)結(jié)合劑。也有一些無機(jī)結(jié)合劑具有粘合作用，如磷酸二氫鋁、水玻璃、硅溶膠等。
(6)凝聚結(jié)合-依靠加入凝聚劑使微粒子(膠體粒子)之間相互吸引緊密接觸，發(fā)生凝聚而產(chǎn)生結(jié)合。但使用時(shí)必須加凝聚劑才能使膠體粒子產(chǎn)生結(jié)合。例如黏土微粉、氧化物超微粉(SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃等)，硅溶膠、鋁溶膠和硅鋁溶膠等。
外加劑的定義及種類
用于改善不定形耐火材料施工性能(作業(yè)性能)或物理性能或使用性能的物質(zhì)稱外加劑，又稱添加劑。在不定形耐火材料組成物拌和時(shí)或拌和前摻入。加量隨外加劑的性質(zhì)和功能差異而不同，為組成物總量的萬(wàn)分之幾到百分之幾。
活性填料是一種細(xì)填料，其粒徑一般小于10μm,如5μm、2μm甚至納米粉料等，具有高活性。如果能在耐火澆注料中加入適當(dāng)形狀和具有活性的超細(xì)粉或納米材料，就能有效地填充氣孔、提高密度和強(qiáng)度，而獲得性能較佳、使用壽命較長(zhǎng)的耐火澆注構(gòu)件或者襯體。
外加劑是具有強(qiáng)化結(jié)合劑作用和提高耐火澆注料(特別是基質(zhì))性能的一類材料。
按其功能作用可劃分為5類：
(1)改變流動(dòng)性(作業(yè)性)類，包括減水劑(分散劑)、增塑劑(塑化劑)、膠凝劑(絮凝劑)、解膠劑(反絮凝劑)。
(2)調(diào)節(jié)凝結(jié)、硬化速度類，包括促凝劑、遲效促凝劑、緩凝劑等。
(3)調(diào)節(jié)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)類，包括發(fā)泡劑(引氣劑)、消泡劑、防縮劑、膨脹劑等。
(4)保證材料施工性能類，包括抑制劑(防鼓脹劑)、保存劑、防凍劑等。
(5)改善使用性能類，包括燒結(jié)劑、礦化劑、快干劑等。
一般情況下，外加劑的作用主要是為了改善作業(yè)性和提高強(qiáng)度等性能。選擇一種或幾種外加劑，則取決于所用耐火澆注料的性能、施工作業(yè)和使用要求。結(jié)合系統(tǒng)的進(jìn)步和發(fā)展是耐火澆注料成功和發(fā)展的關(guān)鍵。目前，結(jié)合劑向著提高強(qiáng)度、提高熔點(diǎn)、降低水分以及多種結(jié)合劑配合使用的方向發(fā)展。
通常，添加5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下并能按要求改善基本組成材料性能和施工性能的材料稱為外加劑;若添加材料含量高于5%時(shí)，則稱為外加物。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，外加物也俗稱外加劑。外加劑主要對(duì)結(jié)合劑和基本材料起作用，它們的品種很多，每個(gè)品種又都有一定的適用范圍，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)耐火澆注料性能的要求進(jìn)行外加劑的確定和選擇。例如：
(1)對(duì)于重?zé)湛s大的耐火澆注料，應(yīng)向配料中添加一定數(shù)量的膨脹材料以補(bǔ)償其體積收縮，確保體積穩(wěn)定，抑制結(jié)構(gòu)剝落損毀。
(2)當(dāng)需要進(jìn)一步改善或提高耐火澆注料的抗熱震性時(shí)，應(yīng)向配料中添加適量的增韌材料以賜予其非線形性能，提高它們的熱震穩(wěn)定性。
(3)當(dāng)需要進(jìn)一步改善和提高耐火澆注料抗?jié)B透性能時(shí)，可向配料中加入一定數(shù)量的具有抗?jié)B透性能高的組分，以抑制熔渣向其內(nèi)部滲透。
(4)要進(jìn)一步提高耐火澆注料的抗侵蝕性能時(shí)，可向配料中加入一定數(shù)量的能提高該耐火澆注料抗侵蝕能力的材料或者熔入熔渣中能增加熔渣黏度的材料。
(5)通常，復(fù)合耐火澆注料都應(yīng)配入抗氧化劑以抑制材料的氧化損毀，延長(zhǎng)使用壽命。
高性能耐火澆注料一般采用復(fù)合外加劑，即幾種外加劑復(fù)合使用，以保證材料的常溫指標(biāo)和高溫性能。
雖說不定型耐火澆注料的制作工藝簡(jiǎn)單，但要想獲得性能優(yōu)良的澆注料也并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的混料，需要采用高品質(zhì)的耐火原料，還需要優(yōu)良的結(jié)合劑和外加劑，根據(jù)不同的工況環(huán)境采用不同的產(chǎn)品。
