一種碳化耐火材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
[0002]本發(fā)明涉及一種耐火材料，尤其涉及一種碳化耐火材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]耐火材料是指耐火度不低于1580°C的一類無(wú)機(jī)非金屬材料。耐火度是指耐火材料錐形體試樣在沒(méi)有荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。但僅以耐火度來(lái)定義已不能全面描述耐火材料了，1580°C并不是絕對(duì)的。現(xiàn)定義為凡物理化學(xué)性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的材料稱為耐火材料。耐火材料廣泛用于冶金、化工、石油、機(jī)械制造、硅酸鹽、動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域，在冶金工業(yè)中用量最大，占總產(chǎn)量的50%-60%。
[0004]碳復(fù)合耐火材料是由兩種或是兩種以上不同性質(zhì)的耐火氧化物和碳素材料及非氧化物材料為原料，含碳有機(jī)物作為結(jié)合劑而制成的一種多相復(fù)合耐火材料。采用的氧化物主要有Mg0、Al203、Zr02和MgAl2O4,碳主要是天然石墨，非氧化物主要為Al、S1、Mg等金屬，AlS1、AlMg類的合金以及SiC、B4C 一類的化合物，然后通過(guò)添加樹(shù)脂或?yàn)r青等結(jié)合劑加以成型，即可得到由氧化物、碳、非氧化合物以及結(jié)合劑組成的復(fù)合耐火材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是提供一種碳化耐火材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種碳化耐火材料，它是由下述重量份的原料組成的:
氧化鋁質(zhì)剛玉60-67、鎂砂10-14、氫氧化鋁3-4、酚醛樹(shù)脂4_10、劍麻纖維10-12、田菁膠1-2、冰醋酸2-3、正硅酸乙酯26-30、甲基全氟壬基酮0.1-0.2,6-10mol/l的硝酸溶液1-2。
[0007]—種碳化耐火材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將田菁膠加入到10-15倍水中，攪拌均勻，得植物膠水溶液；
(2)將劍麻纖維加入到濃度為5-7%的亞硫酸氫鉀溶液中浸潤(rùn)3-4小時(shí)，取出后烘干，加入硝酸溶液，攪拌混合20-30分鐘，加入食用堿，調(diào)節(jié)PH為中性，送入微波干燥機(jī)，在60-70°C下干燥1.5-2分鐘，加入到植物膠水溶液中，攪拌均勻，得纖維乳液；
(3)將上述正硅酸乙酯加入到8-10倍的無(wú)水乙醇中，攪拌溶解，將溶解液滴加到上述纖維乳液中，滴加完畢后，加入冰醋酸，在40-45°C下反應(yīng)10-12小時(shí)，依次用無(wú)水乙醇和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，過(guò)濾，真空煅燒，真空度為8-10Pa，升溫速率為80-100°C /min,升溫到1200-1300°C后保溫焙燒10-12 h，得碳硅復(fù)合助劑；
(4)將酚醛樹(shù)脂、甲基全氟壬基酮混合，攪拌均勻，得樹(shù)脂粘合劑；
(5)將上述碳硅復(fù)合助劑與氧化鋁質(zhì)剛玉、鎂砂、氫氧化鋁混合，干混輾2-3分鐘，加入樹(shù)脂粘合劑，混輾6-10分鐘，加入剩余各原料，調(diào)整溫度為80-90°C，混輾16-20分鐘，熱壓成型，在埋炭氣氛下于1200-1400°C條件下燒成。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明的正硅酸乙酯在催化劑冰醋酸加入的條件下水解為硅烷醇溶膠，將硅烷醇溶膠與纖維乳液混合，通過(guò)蒸發(fā)溶劑，得到含碳、硅的雜合物，最后經(jīng)過(guò)高溫碳化，纖維乳液提供碳源，得到碳硅復(fù)合助劑，該碳硅復(fù)合助劑的化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐熱震、重量輕、強(qiáng)度高。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
實(shí)施例:
一種碳化耐火材料，它是由下述重量份的原料組成的:
氧化鋁質(zhì)剛玉60、鎂砂14、氫氧化鋁4、酚醛樹(shù)脂7、劍麻纖維12、田菁膠2、冰醋酸3、正硅酸乙酯30、甲基全氟壬基酮0.2、10mol/l的硝酸溶液2。
[0010]—種碳化耐火材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將田菁膠加入到15倍水中，攪拌均勻，得植物膠水溶液；
(2)將劍麻纖維加入到濃度為5%的亞硫酸氫鉀溶液中浸潤(rùn)3小時(shí)，取出后烘干，加入硝酸溶液，攪拌混合30分鐘，加入食用堿，調(diào)節(jié)PH為中性，送入微波干燥機(jī)，在70°C下干燥
1.5分鐘，加入到植物膠水溶液中，攪拌均勻，得纖維乳液；
(3)將上述正硅酸乙酯加入到10倍的無(wú)水乙醇中，攪拌溶解，將溶解液滴加到上述纖維乳液中，滴加完畢后，加入冰醋酸，在45°C下反應(yīng)12小時(shí)，依次用無(wú)水乙醇和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，過(guò)濾，真空煅燒，真空度為8Pa，升溫速率為100°C /min，升溫到1300°C后保溫焙燒12 h，得碳硅復(fù)合助劑；
(4)將酚醛樹(shù)脂、甲基全氟壬基酮混合，攪拌均勻，得樹(shù)脂粘合劑；
(5)將上述碳硅復(fù)合助劑與氧化鋁質(zhì)剛玉、鎂砂、氫氧化鋁混合，干混輾2分鐘，加入樹(shù)脂粘合劑，混輾10分鐘，加入剩余各原料，調(diào)整溫度90°C，混輾20分鐘，熱壓成型，在埋炭氣氛下于1400°C條件下燒成。
[0011]性能測(cè)試:
將本發(fā)明的耐火材料按GB/T13244檢測(cè)抗氧化性(1000 °C X3h)，脫碳層厚度為4.1mm ;按YB/T376.1檢測(cè)1100°C水冷的抗熱震性，試樣可以經(jīng)受8次的試驗(yàn)不出現(xiàn)裂紋；高溫抗折強(qiáng)度為7.8MPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化耐火材料，其特征在于它是由下述重量份的原料組成的: 氧化鋁質(zhì)剛玉60-67、鎂砂10-14、氫氧化鋁3-4、酚醛樹(shù)脂4_10、劍麻纖維10-12、田菁膠1-2、冰醋酸2-3、正硅酸乙酯26-30、甲基全氟壬基酮0.1-0.2,6-10mol/l的硝酸溶液1-2。2.一種如權(quán)利要求1所述的碳化耐火材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將田菁膠加入到10-15倍水中，攪拌均勻，得植物膠水溶液； (2)將劍麻纖維加入到濃度為5-7%的亞硫酸氫鉀溶液中浸潤(rùn)3-4小時(shí)，取出后烘干，加入硝酸溶液，攪拌混合20-30分鐘，加入食用堿，調(diào)節(jié)PH為中性，送入微波干燥機(jī)，在60-70°C下干燥1.5-2分鐘，加入到植物膠水溶液中，攪拌均勻，得纖維乳液； (3)將上述正硅酸乙酯加入到8-10倍的無(wú)水乙醇中，攪拌溶解，將溶解液滴加到上述纖維乳液中，滴加完畢后，加入冰醋酸，在40-45°C下反應(yīng)10-12小時(shí)，依次用無(wú)水乙醇和蒸餾水對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，過(guò)濾，真空煅燒，真空度為8-10Pa，升溫速率為80-100°C /min,升溫到1200-1300°C后保溫焙燒10-12 h，得碳硅復(fù)合助劑； (4)將酚醛樹(shù)脂、甲基全氟壬基酮混合，攪拌均勻，得樹(shù)脂粘合劑； (5)將上述碳硅復(fù)合助劑與氧化鋁質(zhì)剛玉、鎂砂、氫氧化鋁混合，干混輾2-3分鐘，加入樹(shù)脂粘合劑，混輾6-10分鐘，加入剩余各原料，調(diào)整溫度為80-90°C，混輾16-20分鐘，熱壓成型，在埋炭氣氛下于1200-1400°C條件下燒成。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳化耐火材料，它是由下述重量份的原料組成的：氧化鋁質(zhì)剛玉60-67、鎂砂10-14、氫氧化鋁3-4、酚醛樹(shù)脂4-10、劍麻纖維10-12、田菁膠1-2、冰醋酸2-3、正硅酸乙酯26-30、甲基全氟壬基酮0.1-0.2、6-10mol/l的硝酸溶液1-2，本發(fā)明的正硅酸乙酯在催化劑冰醋酸加入的條件下水解為硅烷醇溶膠，將硅烷醇溶膠與纖維乳液混合，通過(guò)蒸發(fā)溶劑，得到含碳、硅的雜合物，最后經(jīng)過(guò)高溫碳化，纖維乳液提供碳源，得到碳硅復(fù)合助劑，該碳硅復(fù)合助劑的化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐熱震、重量輕、強(qiáng)度高。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/66, C04B35/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105036761
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510316060
【發(fā)明人】吳銘
【申請(qǐng)人】馬鞍山金晟工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日