CN104291831A - 一种超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂 - Google Patents
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Abstract
一 种超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，包括有机增塑、保湿剂，有机粘结剂，润滑剂，其中有机增塑、保湿剂为易溶于水且吸水性强的物质，有机粘结剂为高分子聚合物、且易溶于水、溶液具有高粘度的物质，润滑剂为具有长碳链、高的不饱和键的植物油。本发明满足普通规格和薄壁超大规格的蜂窝体生产使用要求，具有良好的成型性能和保形性能。挤制压力比其它泥料体系低，对设备磨损小。具有良好的干燥性能，在空气中放置2小时不开裂。对孔径5×5mm，壁厚1mm的蜂窝陶瓷蓄热体湿坯，侧向抗压能力达0.12MPa。在实际生产中，可生产方孔尺寸8mm，壁厚1mm，截面尺寸为150mm正方形，长度达1000mm的超大规格蜂窝陶瓷蓄热体产品。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝陶瓷蓄热体制造领域，尤其涉及一种超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂。
背景技术
蜂窝陶瓷由于具有比表面积大，热容量大，热胀系数小，耐温性能好，耐腐蚀性强等特点，广泛应用于蓄热体、催化剂及其载体、烟气过滤和水过滤用陶瓷膜载体。特别是在蓄热式燃烧技术领域，蓄热式蜂窝陶瓷由于良好的蓄放热性能、高温性能和抗热冲击性能，在加热炉等工业窑炉上应用广泛。
蜂窝陶瓷蓄热体的换热面积与蜂窝陶瓷孔径和壁厚有直接关系。蜂窝陶瓷蓄热体产品孔径越小、壁厚越薄，表面积越大，换热面积也越大，蓄放热性能越好。而薄壁蜂窝体的生产要求湿坯具有良好的保形性和干燥性能，这就对蜂窝陶瓷性能提出了新的要求。由于蜂窝陶瓷原料大多数不具备粘性，因此选择什么样的组分的成型剂和各组分如何配比对蜂窝陶瓷蓄热体性能有很大相关性。
发明内容
本发明提供了多功能蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法，对截面最小尺寸超过100*100mm（100cm2），孔距壁厚比大于6，孔径长度比大于120的蜂窝体有很强的实用性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，其特征是该成型剂包括有机增塑、保湿剂，有机粘结剂，润滑剂，其中有机增塑、保湿剂为易溶于水且吸水性强的物质，有机粘结剂为高分子聚合物、且易溶于水、溶液具有高粘度的物质，润滑剂为具有长碳链、高的不饱和键的植物油。
作为优选，所述有机增塑及保湿剂：机粘结剂：润滑剂的比值为1: （1-30）: （1-30）。作为优选，所述有机粘结剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇（HPMC）、羧甲基纤维素（PVA）、乙基纤维素（CMC）、改性淀粉中的一种或多种组合。
作为优选，所述有机增塑及保湿剂为聚氧化乙烯PEO、聚乙二醇PEG400、聚乙二醇PEG1500、甘油中的一种或多种组合。
作为优选，所述润滑剂可以为桐油、菜籽油、豆油、花生油、芝麻油等工业用油中的一种或多种组合。
本发明中，有机粘结剂为易溶于水且溶液具有高粘度，通常为高分子聚合物，其网状结构在蜂窝陶瓷蓄热体成型中起着粘结颗粒粉末、稳固湿坯形状的作用。有机增塑剂常温下为固态，易溶于水，在成型中起着降低成型压力的作用。保湿剂为易溶于水且吸水性强的物质，可防止湿坯在干燥过程中开裂。润滑剂为植物油，降低泥料与其所接触的部件之间的摩擦力，减少模具磨损，同时降低成型压力。
本发明满足普通规格和薄壁超大规格的蜂窝体生产使用要求，具有良好的成型性能和保形性能。挤制压力比其它泥料体系低，对设备磨损小。具有良好的干燥性能，在空气中放置2小时不开裂。对孔径5×5mm，壁厚1mm的蜂窝陶瓷蓄热体湿坯，侧向抗压能力达0.12MPa。在实际生产中，采用本发明，可生产方孔尺寸8mm，壁厚1mm，截面尺寸大于为100cm2，长度达1000mm以上的超大规格蜂窝陶瓷蓄热体产品。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂由有机增塑、保湿剂，有机粘结剂，润滑剂、水混合而成。其中有机增塑、保湿剂为易溶于水且吸水性强的物质，有机粘结剂为高分子聚合物、且易溶于水、溶液具有高粘度的物质，润滑剂为具有长碳链、高的不饱和键的植物油；所述有机增塑及保湿剂：机粘结剂：润滑剂的比值为1: （1-30）: （1-30），所述有机粘结剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇（HPMC）、羧甲基纤维素（PVA）、乙基纤维素（CMC）、改性淀粉中的一种或多种组合，所述有机增塑及保湿剂为聚氧化乙烯PEO、聚乙二醇PEG400、聚乙二醇PEG1500、甘油中的一种或多种组合，所述润滑剂可以为桐油、菜籽油、豆油、花生油、芝麻油等工业用油中的一种或多种组合。本发明可以进一步与陶瓷无机粉料混合后制备泥料使用，泥料经过真空挤制机初练制成较为密实的泥块；泥块经过陈腐工序、真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料，蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
利用本成型剂制作超大规格蜂窝陶瓷蓄热体有以下多个实例：
实例1：
取粉状焦宝石20%；刚玉8%；氧化铝5%；高岭土12%；长石15%；石英10%；堇青石10%混合为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算成型剂，成型剂中，有机粘结剂乙基纤维素CMC占3.5重量份，有机增塑、保湿剂1.2份（PEG1500占1重量份、甘油占0.2重量份），润滑剂桐油占3.5重量份，水为16重量份。成型剂与陶瓷无机粉料混合后，捏合成泥料备用；将泥料在真空挤制机初练，初练时相对真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥块；将泥块进入陈腐工序，在20℃下陈腐30小时，经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料。蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
实例2：
取粉状焦宝石30%；刚玉3%；氧化铝1%；高岭土8%；长石20%；石英20%；堇青石15%混合为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算成型剂添加量，成型剂中，有机粘结剂羟丙基纤维素PVA占3.5重量份，有机增塑、保湿剂聚乙二醇PEG800占0.5重量份，润滑剂工业菜籽油占3.5重量份，水为17重量份。成型剂与陶瓷无机粉料混合后，捏合成泥料备用；将泥料在真空挤制机初练，初练时相对真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥块；将泥块进入陈腐工序，在20℃下陈腐30小时，经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料。蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
实例3：
取粉状焦宝石23%；刚玉4%；氧化铝2%；高岭土9%；长石16%；石英18%；堇青石12%混合为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算成型剂添加量，成型剂中，有机粘结剂聚乙烯醇HPMC占3.5重量份，有机增塑、保湿剂聚氧化乙烯PEO占0.5重量份，润滑剂工业菜籽油占3.5重量份，水为17重量份。成型剂与陶瓷无机粉料混合后，捏合成泥料备用；将泥料在真空挤制机初练，初练时相对真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥块；将泥块进入陈腐工序，在20℃下陈腐30小时，经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料。蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
实例4：
取粉状焦宝石25%；刚玉5%；氧化铝4%；高岭土11%；长石18%；石英14%；堇青石14%混合为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算成型剂添加量，成型剂中，有机粘结剂羧甲基纤维素PVA占4.0重量份，有机增塑、保湿剂甘油占0.2重量份，润滑剂桐油占3.5重量份，水为17重量份。成型剂与陶瓷无机粉料混合后，捏合成泥料备用；将泥料在真空挤制机初练，初练时相对真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥块；将泥块进入陈腐工序，在20℃下陈腐30小时，经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料。蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
实例5：
取粉状焦宝石13%；刚玉5%；氧化铝3%；高岭土10%；长石19%；石英13%；堇青石13%混合为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算成型剂添加量，成型剂中，有机粘结剂羟乙基纤维素占5.0重量份，有机增塑、保湿剂甘油占3.0重量份，润滑剂桐油占4.0重量份，水为17重量份。成型剂与陶瓷无机粉料混合后，捏合成泥料备用；将泥料在真空挤制机初练，初练时相对真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥块；将泥块进入陈腐工序，在20℃下陈腐30小时，经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料。蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
实施例6：
取粉状焦宝石20～30%；刚玉3～8%；氧化铝1～5%；高岭土8～12%；长石15～20%；石英10～15%；堇青石10～15%混合为无机粉料，按照无机粉料100重量份计算成型剂添加量，成型剂中，有机粘结剂氰乙基纤维素占5.0重量份，有机增塑、保湿剂聚氧化乙烯PEO占3.0重量份，润滑剂工业菜籽油占6.0重量份，水为17重量份。成型剂与陶瓷无机粉料混合后，捏合成泥料备用；将泥料在真空挤制机初练，初练时相对真空度为-0.09MPa，制成较为密实的泥块；将泥块进入陈腐工序，在20℃下陈腐30小时，经真空精炼、真空挤制成所需规格的蜂窝体坯料。蜂窝体坯料再送入干燥机内定型、干燥，烧制制得成品。
表1利用本发明制备蜂窝陶瓷与现有技术的性能比较（孔8mm，壁厚1mm，截面150mm正方形）：
Claims (5)
1.一种超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，其特征是该成型剂包括有机增塑、保湿剂，有机粘结剂，润滑剂，其中有机增塑、保湿剂为易溶于水且吸水性强的物质，有机粘结剂为高分子聚合物、且易溶于水、溶液具有高粘度的物质，润滑剂为具有长碳链、高的不饱和键的植物油。
2.根据权利要求1所述的超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，所述有机增塑及保湿剂：机粘结剂：润滑剂的比值为1: （1-30）: （1-30）。
3.根据权利要求2所述的超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，所述有机粘结剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇（HPMC）、羧甲基纤维素（PVA）、乙基纤维素（CMC）、改性淀粉中的一种或多种组合。
4.根据权利要求2所述的超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，所述有机增塑及保湿剂为聚氧化乙烯PEO、聚乙二醇PEG400、聚乙二醇PEG1500、甘油中的一种或多种组合。
5.根据权利要求2所述的超大规格蜂窝陶瓷蓄热体成型剂，所述润滑剂可以为桐油、菜籽油、豆油、花生油、芝麻油等工业用油中的一种或多种组合。
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