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耐火材料种类、性能及检测目前，工业上使用的耐火材料种类繁多，性能各异，涉及工业生产的各个领域。
生产水泥使用的耐火材料应满足水泥生产工艺的要求，本文针对水泥回转窑系统使用耐火材料的种类及性能，从耐火砖和耐火浇注料二个方面进行介绍。
第一节回转窑工艺特性对耐火材料的要求一、简介回转窑的工艺特性：1．窑温高，对耐火材料的损坏加剧，水泥熟料熔体中的C3A（铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）等侵蚀程度加大，窑内过热导致热应力破坏加剧。
2．窑速快，单位产量加大，机械应力和疲劳破坏加大。
3．碱、氯、硫等组分侵蚀严重，硫酸盐和氯化物等挥发、凝聚、反复循环富集，加剧结构剥落损坏。
4．窑径大，窑皮的稳定性差。
5．窑系统结构复杂，机械电气设备故障增加，频繁开停窑导致热震破坏加剧。
二、预分解窑对耐火材料的要求1．常温力学强度和高温结构强度要高，窑内不管烧成状况的好坏，窑内温度在10000C以上，要求耐火砖荷重软化温度高。
2．热震稳定性要好，即抵抗窑温剧烈变化而不被破坏的能力好。
在停窑，开窑以及窑运转状态不稳定的情况下，窑内的温度变化较大，要求窑衬在温度剧烈变化的情况下，不能有龟裂或者剥落，要求在操作时尽量使窑温稳定。
3．抗化学侵蚀性要强，在窑内烧成时，所形成的灰分、熔渣、蒸气会对窑衬产生侵蚀。
4．耐磨及力学强度要高，窑内生料的滑动及气流中粉尘的磨擦，对窑衬造成磨损。
尤其是开窑的初期，窑内还没有窑皮保护时更是如此。
窑衬还要承受高温时的膨胀应力及窑筒体椭圆变形所造成的应力。
要求窑衬要有一定的力学强度。
5．窑衬具有良好的挂窑皮性能，窑皮挂在衬砖上，对衬砖有保护作用，如果衬砖具有良好的挂窑皮性能并且窑皮也能够维持较长时间，可以使窑衬不受侵蚀与磨损。
6．气孔率要低，如果气孔率高会造成腐蚀性的窑气渗透入衬砖中凝结，毁坏衬砖，特别是碱性气体。
7．热膨胀安定性能要好，窑筒体的热膨胀系数虽大于窑衬的热膨胀系数。
但是窑筒体温度一般都在280-450度左右，而窑衬砖的温度一般都在800度以上，在烧成带温度有1500度，窑衬的热膨胀比窑筒体要大，窑衬容易受压力造成剥落。
不烧镁质耐火材料磷酸盐结合剂组成的研究一、研究背景不烧镁质耐火材料是一种重要的高温耐火材料，广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷等行业。
然而，在高温条件下，不烧镁质耐火材料容易发生脱镁现象，导致材料破损和性能下降。
为了提高不烧镁质耐火材料的性能和使用寿命，研究人员开始探索添加剂的应用，其中磷酸盐结合剂成为一种重要的研究方向。
二、磷酸盐结合剂的种类和作用机制磷酸盐结合剂是一种可以与不烧镁质耐火材料中的主要成分镁铝砂发生反应的添加剂。
根据磷酸盐结合剂的不同成分和结构，可以分为无机磷酸盐结合剂和有机磷酸盐结合剂两大类。
无机磷酸盐结合剂具有较高的化学稳定性和耐高温性能，可以与镁铝砂中的氧化镁和氧化铝反应生成稳定的磷酸镁铝盐化合物，从而提高耐火材料的耐高温性能。
有机磷酸盐结合剂具有较高的粘结能力和流动性，可以填充耐火材料中的孔隙，增强材料的致密性和机械强度，提高耐火材料的抗渣侵蚀性能。
三、磷酸盐结合剂的选择和添加量在选择磷酸盐结合剂时，需要考虑其与不烧镁质耐火材料中的其他成分的相容性和反应性。
一般来说，无机磷酸盐结合剂与不烧镁质耐火材料的相容性较好，可以选择添加量较大的无机磷酸盐结合剂。
而有机磷酸盐结合剂的选择需要考虑其与其他添加剂的相容性和流动性，一般选择添加量较小的有机磷酸盐结合剂。
四、磷酸盐结合剂对不烧镁质耐火材料性能的影响磷酸盐结合剂的添加可以显著提高不烧镁质耐火材料的耐火度和抗渣侵蚀性能。
研究表明，添加磷酸盐结合剂后，不烧镁质耐火材料的热稳定性和热震性能得到了明显提高。
磷酸盐结合剂可以降低不烧镁质耐火材料的脱镁速率，减少材料的破损和性能下降。
此外，磷酸盐结合剂还可以填充材料中的孔隙，增强材料的致密性和机械强度，提高材料的抗渣侵蚀性能。
五、结论通过对不烧镁质耐火材料磷酸盐结合剂组成的研究可以得出结论：磷酸盐结合剂是一种重要的耐火材料添加剂，可以显著提高不烧镁质耐火材料的性能和使用寿命。
选择合适的磷酸盐结合剂和添加量可以优化耐火材料的结构和性能，提高其耐高温和抗渣侵蚀性能。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
耐火粘土的性质与用途
耐火粘土是指耐火度大于1580℃的粘土。
软质粘土:一般呈土状或似土状，常为细颗粒的碎屑物组成，其粒径多小于0.005mm，有时也伴有一些较粗的颗粒。
其特性是在水中容易浸散，与水或其他液体拌合后，能形成可塑性泥团，具有较大的粘性，在制做耐火制品时，常用作结合剂；半软质粘土的浸散性较差，在水中浸散较慢或只能部分浸散，在制做耐火制品时，也常用作结合剂；硬质粘土呈块状，也有板片状。
一般在水中不浸散，耐火性能较好，为耐火制品的主要原料，在制做耐火砖和其它耐火制品时，常烧成熟料使用或部分烧成熟料使用；高铝粘土耐火性能好，硬度和比重也较大，常用以制做较高级的耐火制品。
耐火粘土主要用于冶金、机械等工业部门，其次是轻工、建材、化工、国防等部门。
工业上通常将耐火粘土作为耐火材料的一种原料使用，一般用作粘土质耐火材料和高铝质耐火材料。
当用作粘土质耐火材料时，可以制做一般工业炉用耐火制品(加热炉、热处理炉)、高炉用粘土质耐火制品，热风炉用粘土质耐火制品、盛钢桶用粘土质衬砖、盛钢桶内铸钢用粘土质耐火制品、浇铸用粘土质耐火制品、其他粘土质耐火制品(无专门标准规定的粘土质耐火制品)、粘土质耐火泥、化铁炉用粘土质耐火制品及半硅质耐火制品、玻璃窑用大型粘土质耐火制品(砌筑玻璃窑用)、锅炉用粘土质耐火制品(机车锅炉燃烧室和蒸汽锅炉用)、冶金焦炉用粘土质耐火制品及半硅质耐火制品。
此外还用做不定型耐火材料的骨料和粉料、粘土质耐火混凝土(硅酸盐水泥耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土)耐火纤维等。
用作高铝质耐火材料时可以制做高铝质耐火制品(无专门标准规定的耐火制品)、炼钢电炉顶用高铝质耐火制品、盛钢桶用高铝质衬砖、盛钢桶内铸钢用高。
磷酸盐结合耐火材料
1. 简介
磷酸盐结合耐火材料是以磷酸盐为结合剂,结合耐火材料如氧化铝、硅灰石等制成的一种新型耐火材料。
它克服了传统耐火材料高温下强度下降快、抗渗透性能差等缺陷。
2. 原理
磷酸盐在高温下会发生化学反应生成稳定的结晶相,从而提高材料的耐火性能。
同时磷酸盐作为结合相,增强了耐火材料的结构强度和抗渗透性。
3. 性能
- 耐火性能优异,使用温度可达1700℃以上
- 高温下保持较高的强度和抗渗透性
- 热震性能好,可耐受严酷的热冲击环境
- 无毒环保,制备过程无污染
4. 应用领域
磷酸盐结合耐火材料广泛应用于冶金、玻璃、化工等行业的高温窑炉等耐火砖、浇注料等耐火材料领域。
磷酸盐结合耐火材料是一种新型耐火材料,具有卓越的耐火性能和力学性能,在高温工业领域有着广阔的应用前景。
不定形耐火材料是指：由一定颗粒级配的耐火集料(骨料和粉料)，结合剂和外加剂组成的湿状一或半湿状、或干状，可直接用于构筑或修补工业窑炉衬体的耐火材料称为不定形耐火材料。
此类材料构筑衬体可形成无接缝整体内衬。
同烧成耐火制品比较，不定形耐火材料具有如下特点：（1）制备工艺简单，生产周期短，劳动生产率高；（2）适应性强，使用时不受工业窑炉结构形状限制，可制成任意形状；（3）整体性好，气密性好，热阻大，可降低工业炉热损失、省能源；（4）便于机械化施工，省工省时；（5）对于损坏的工业炉内衬易于用不定形耐火材料进行修补，延长衬体使用寿命、降低耐火材料消耗。
因此不定形耐火材料现己逐渐取代大部份烧成耐火制品而得到广泛应用，在冶金工业使用不定形耐火材料的比例己郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，和中科院上海硅酸盐研究所成立玉发新材料研究中心研究生产多品种α氧化铝。
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占耐火材料总使用量的一半以上。
按施工工艺分类，不定形耐火材料可分为如下七大类：浇注耐火材料、可塑耐火材料、喷射耐火材料、涂抹（覆）耐火材料、挤压（压注）耐火材料、投射耐火材料、干式振捣（或填充）耐火材料等。
不定形耐火材料的制备工艺，包括材质的选择、颗粒级配的确定、结合剂和外加剂的选用、以及加工流程的确定，是根据使用条件和使用环境、以及所采用的施工方法来确定的。
配制不定形耐火材料的粒状原材料总称为耐火集料。
耐火集料分为骨料和粉料，集料颗粒粒径大于0.088mm(或0.074mm)的称为骨料，在不定形耐火材料中起骨架作用。
集料颗粒小于0.088mm(或0.074mm)称为粉料，由于它起着包埋骨料或充填于骨料颗粒之间空隙的作用，因此又称为基质，其中0.088mm至l0μm 的称为细粉，小于l0μm的称为超细粉(或微粉)。
我们可以根据Andreassn或者Dinger-funk粒度分布方程来进行颗粒级配。
耐火材料结合剂耐火材料结合剂是一种用于耐火材料制备的关键材料，它能够有效地提高耐火材料的耐火性能和使用寿命。
在工业生产和建筑领域，耐火材料结合剂发挥着重要的作用，因此对其性能和应用有着广泛的研究和应用价值。
首先，耐火材料结合剂的种类多样，常见的有硅酸盐结合剂、铝酸盐结合剂、磷酸盐结合剂等。
这些结合剂能够与耐火材料中的氧化铝、硅酸盐等主要成分发生化学反应，形成高温下稳定的结合相，从而提高耐火材料的抗热震性和抗侵蚀性能。
此外，结合剂的添加还能够改善耐火材料的成型性能和加工工艺，使其更易于制备成各种形状和尺寸的制品，满足不同工程的需要。
其次，耐火材料结合剂的性能对耐火制品的性能有着直接的影响。
优质的结合剂能够提高耐火材料的热稳定性和热膨胀系数，使其在高温下不易发生热膨胀和热脆化现象，从而延长其使用寿命。
同时，结合剂的添加还能够改善耐火材料的耐侵蚀性能，使其在酸碱腐蚀环境中具有更好的稳定性和耐久性。
因此，在耐火材料的配方设计和制备过程中，选择合适的结合剂并控制其添加量是至关重要的。
另外，随着工业技术的不断发展，耐火材料结合剂的研究也在不断深化和创新。
传统的硅酸盐、铝酸盐等无机结合剂已经不能完全满足高温、耐侵蚀、耐热震等特殊工程要求，因此新型的有机无机复合结合剂、纳米级结合剂等也在逐渐得到应用和研究。
这些新型结合剂不仅能够提高耐火材料的性能，还能够降低制备成本和改善加工工艺，具有广阔的应用前景。
总的来说，耐火材料结合剂作为耐火材料制备的重要辅助材料，对耐火制品的性能和使用寿命有着重要的影响。
在今后的研究和应用中，需要进一步深化对结合剂的性能和作用机制的认识，加强对新型结合剂的研究和开发，为提高耐火材料的性能和促进工业发展做出更大的贡献。
耐火材料常使用的结合剂包括以下几种：
硅酸盐结合剂：硅酸盐结合剂是最常用的耐火材料结合剂之一。
它主要由硅酸盐水泥、水玻璃等组成。
硅酸盐结合剂能够在高温下形成结合物质，使耐火材料具有较好的耐高温性能。
磷酸盐结合剂：磷酸盐结合剂通常使用磷酸盐酸水溶液，如磷酸、亚磷酸等。
磷酸盐结合剂在高温下可以形成磷酸盐结晶，提高耐火材料的强度和耐火性能。
有机结合剂：有机结合剂主要是有机胶粘剂，如甲基纤维素、聚丙烯酸酯等。
这些有机结合剂能够在耐火材料中形成有机胶凝物，提高耐火材料的粘结强度。
硼酸盐结合剂：硼酸盐结合剂包括硼酸、硼酸钠等。
硼酸盐结合剂能够在高温下形成硼酸盐玻璃相，提高耐火材料的耐高温性能和抗腐蚀性能。
硅氮结合剂：硅氮结合剂主要是氮化硅和硅酸钾等组成的混合物。
硅氮结合剂在高温下能够形成氮化硅结晶，提高耐火材料的强度和耐高温性能。
选择适当的结合剂取决于耐火材料的具体应用和性能要求。
不同的结合剂在耐火材料的制备过程中起到不同的作用，可以提高耐火材料的强度、抗腐蚀性能和耐高温性能。
结合剂
把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，又称“胶结剂”。
用作耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。
分类耐火材料，尤其是不定形耐火材料所用的结合剂，随被结合材料的性能及用途不同而不同，品种繁多，一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。
按结合剂的化学性质分有无机结合剂和有机结合剂。
(1)无机结合剂。
按其化合物性质可分为6类。
第1类为硅酸盐类。
包括硅酸钙水泥、水玻璃(包括硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。
第2类为铝酸盐类。
包括普通铝酸钙水泥(也称矾土水泥或高铝水泥)、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥、含尖晶石铝酸钙水泥等。
第3类为磷酸盐类。
包括磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸铵、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。
第4类为硫酸盐类。
包括硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。
第5类为氯化物类。
包括氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等。
第6类为溶胶类。
包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。
(2)有机结合剂。
按制取方法分为两类。
第l类为天然有机物，即从天然有机物中分离出的，包括淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、纸浆废液、焦油和沥青等。
第2类为合成有机物，即通过化学反应或缩聚反应而合成的，包括甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂(又称酚醛清漆)、环氧树脂、t聚胺脂树脂、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、硅酸己酯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等。
按结合剂硬化条件分有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。
(1)水硬性结合剂。
加入散状耐火材料集料中、加水混合均匀并成型后，在潮湿条件下养护才能发生正常的凝结与硬化的结合剂，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。
(2)气硬性结合剂。
与散状耐火材料集料混合成型后，在自然干燥条件(常温)下养护即可发生凝结与硬化的结合剂，这类结合剂使用时一般要加硬化剂，如水玻璃加氟硅酸钠，磷酸或磷酸二氢铝加铝酸钙水泥或氧化镁，氧化硅微粉加铝酸钙水泥或氧化镁等。
(3)热硬性结合剂。
与散状耐火材料集料混合成型后，在加热烘烤时才能发生硬化的结合剂，如磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。
结合机理耐火材料用的结合剂，随结合剂的化学性质不同，其结合机理也不同。
(1)水化结合。
借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合作用。
如铝酸钙水泥加水后，发生水解和水化反应生成六方片状或针状CaO•A12O3•
10H2O(CAHl0)、2Ca0•AL2O3•8H2O(C2AH8)和立方粒状3Ca0•AL2O3•6H2O(C3AH6)晶体和氧化铝凝胶体(AL2O3gel)，形成凝聚一结晶网而产生结合，反应如下：
又如p—AL2O3加水混合时，会发生水化反应而生成单斜板状、纤维状或粒状三羟铝石(Bayerite)和斜方板状勃姆石(Boehmite)而产生结合作用。
反应如下：
水化结合的结合剂在常温下进行水化反应需要有一定的时间，因此有一定的凝结与硬化时间。
(2)化学结合。
借助于结合剂与硬化剂(又称促凝剂)，或结合剂与耐火材料集料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合作用的化合物而产生结合。
如硅酸钠(水玻璃)结合剂加氟硅酸钠硬化剂时，发生如下反应：
反应结果生成水溶胶SiO2•nH20、经脱水形成硅氧烷(Si一0一Si)网络状结构，从而产生较强的结合强度。
又如磷酸二氢铝加MgO时，在常温下发生如下脱水和交联反应而产生结合强度：
(3)缩聚结合。
借助于加催化剂或交联剂使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。
如甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度：
又如线型酚醛树脂加上甲基四胺在加热下可产生如下
(4)瓷结合。
系指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以交联反应而产生缩聚结合大大降低液相出现温度，促进低温下固一液反应而产生低一中温烧结结合。
一般所使用的烧结助剂是在500～1000℃的低温下首先产生粘性液相将集料颗粒粘结在一起，随后随着温度提高，依靠液一固之间的高温化学反应，生成具有更高熔融温度的结合相而产生坚固的结合。
如往刚玉质干法震动料中加入少量的硼酐，由于硼酐在450～550℃生成粘性液相，随后与a一AL2O3发生液固反应，生成具有更高熔融温度的化合物2AL2O3•B2O3(不一致熔融温度1035℃)，9AL2O3•2B2O3(不一致熔融温度1950℃)而将刚玉骨料固结在一起，其相关系见图1。
(5)粘着(粘附)结合。
是借助于如下几种物理作用之一或几种作用叠加而产生结合的。
其一是吸附作用，包括物理吸附和化学吸附，依靠分子间的相互作用力——德瓦尔斯力而产生结合；其二是扩散作用，即在物质分子热运动的作用下，粘结剂与被粘结物的分子发生相互扩散作用，在界面上形成扩散层，从而形成牢固的结合；其三是静电作用，即粘结剂与被粘结物的界面存在着双电层，由双电层的静电引力作用而产生结合。
产生粘着结合的结合剂多数为有机结合剂，其中有的为暂时性结合剂，即在常温下或低温下起结合作用，经中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素、环氧树脂、纸浆废液等；有的为永久性结合剂，经中、高温热处理后，除部分挥发物分解挥发掉外，其余的成分会碳化形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等高含碳的有机结合剂。
也有一些永久性无机结合剂具有粘结作用，如磷酸二氢铝、水玻璃、硅溶胶等。
图2质点的势能与质点间距的关系
(6)凝聚结合。
依靠加入凝聚剂使微粒子(胶体粒子)发生凝聚而产生结合。
根据DLVO理论，胶体质点之间存在着德瓦尔斯力，当质点在相互接近时，又因双电层的重叠而产生排斥力，胶体的稳定性和凝聚性就取决于质点之间的吸引力和排斥力的相对大小，此两种作用力合成的总势能曲线如图2中实线所示。
当胶体质点相互靠近越过图2中所示的势垒Vmax后，由于引力起主导作用，质点(微粒)就会发生凝聚。
因此，要使微粒发生凝聚，必须克服双电层重叠时而产生的排斥力，或降低势垒Vmax。
要减小排斥力，或降低Vmax，可往胶体溶液中加入电解质，这样就会有更多的反离子进入双电层中的扩散层，由于电性中和作用，扩散层厚度变薄，排斥力下降。
当扩散层变薄(压缩)到与紧密层叠合时，ζ电位为零，此时称为“等电点”。
对不同性质的胶体而言，其“等电点”时的pH值是不同的。
达到“等电点”时，胶体粒子会发生快速凝聚。
图3为SiO2、TiO2、Cr2O3和AL2O3几种氧化超微粉制备成浆体的“等电点”与pH值的关系。
据此可利用加入适当的迟效性凝聚剂(电解质)来控制凝聚过程的效果。
图3不同超微粉泥浆的等电点
结合剂的选用耐火材料，尤其是不烧耐火制品和不定形耐火材料的力学强度主要是靠结合剂形成的，因此结合剂是耐火材料的主要成分之一。
但随着耐火材料的材质不同，以及成型或施工方法的不同，应当分别选用不同性质的结合剂。
机压和捣打成型的烧成耐火制品，可选用暂时性的结合剂，如亚硫酸纸浆废液、糊精、糖蜜、甲基纤维素或羧甲基纤维素、淀粉、阿拉伯树脂等。
机压或捣打成型的不烧耐火制品，应选用永久性结合剂。
如硅酸铝质刚玉质等不烧制品，可选用磷酸、磷酸二氢铝，硫酸铝等酸性结合剂。
而碱性和弱碱性不烧耐火制品，如镁质、镁铝或铝镁质、镁铬质等不烧制品应选用碱性结合剂，如水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。
含碳的或碳化硅的耐火材料可选用含碳有机结合剂，如镁碳质、铝碳质、氧化铝一碳化硅一碳质、尖晶石一碳质等不烧制品，可选用沥青、酚醛树脂、沥青改性酚醛树脂作结合剂。
不定形耐火材料的结合剂选择，除要考虑与材质的匹配、结合强度外，还要考虑对不同施工方法的适应性，也就是要考虑结合剂的凝结硬化方式、凝结硬化时间，对材料流变特性、浸润性、粘结性和铺展性等的影响。
浇注耐火材料应选用能产生水化结合、或化学结合、或凝聚结合的结合剂，如粘土质、高铝质、刚玉质、莫来石质等浇注料可选用铝酸钙水泥、磷酸或磷酸二氢铝加硬化剂，水玻璃加氟硅酸钠硬化剂，氧化物超微
粉加分散剂和迟效硬化剂等作结合剂。
可塑和捣打耐火材料应选用气硬性的化学结合、或凝聚结合、或粘着结合的结合剂，如硅酸铝质可塑料可选用磷酸、磷酸二氢铝、硫酸铝以及结合粘土作结合剂。
喷射耐火材料应选用化学结合或水化结合的结合剂，如碱性(镁质)喷补料可选用聚磷酸钠(三聚磷酸钠、或六偏磷酸钠)和羧甲基纤维素作结合剂，也可使用铝酸钙水泥作结合剂(热态喷补用)，而硅酸铝质喷涂或喷补料可选用纯铝酸钙水泥、固态磷酸二氢铝、或固态水玻璃作结合剂。
耐火泥浆应选用气硬性或热硬性结合剂，酸性、中性耐火材料配制成的泥浆应选用酸性、弱酸性结合剂，而碱性耐火材料配制成的泥浆则应选用碱性或弱碱性的结合剂。
