CN105622080B - 一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，其化学组成包括：30～48质量份的SiO2；30～42质量份的Al2O3；5～13质量份的CaO；3～8质量份的MgO。本发明提供的陶瓷纤维垫板的化学组成可以形成特定比例范围的钙长石和堇青石矿物相，其中，所述钙长石和堇青石矿物相能够极大地提高密封垫板的高温耐磨性能并延长使用寿命。结果表明，陶瓷纤维密封垫板的长期使用温度达到900℃以上，最高使用温度可达1200℃以上，装配成的陶瓷纤维密封垫板耐热辊高温耐磨性能良好，使用寿命至少达到20天以上，最高可达60天以上。

Description

一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方法
技术领域
本发明属于密封垫板材料技术领域，具体涉及一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方法。
背景技术
在密封材料中密封垫板按生产工艺不同可分为辊压板和抄取板两大类，也可按原料中是否含有石棉分为石棉板和无石棉板两大类。目前，我国密封市场仍以石棉板为主，随着人们对环境保护的重视，无石棉密封材料已势在必行，但是无石棉抄取板技术领域仍有许多技术难题未能克服，影响到无石棉密封垫板的生产与推广。
目前，用于不锈钢热轧和冷轧的加热炉炉辊是利用无石棉纤维垫片材料套装在钢辊上进行加压紧固后对其表面(垫片横断面)进行机械车削处理后制成。目前该产品主要依赖进口，国内部分厂家将传统的石棉垫板材料或者简单地将石棉垫板材料中的石棉替换为陶瓷纤维等非石棉纤维制成的陶瓷密封垫板，用于热轧和冷轧的加热炉炉辊材料，主要存在以下问题：
直接使用石棉垫板材料，存在耐高温性能达不到要求，只能使用在600℃以下的中低温领域，同时高温耐磨性能差，使用寿命短，而且石棉对人有致癌作用，对环境造成污染。
将石棉部分替代为陶瓷纤维等非石棉纤维，虽然耐高温性能提高了，高温耐磨性能仍然不足以长时间使用，而且也仅能使用到1000℃的中低温场合，同时对环境造成污染。
将石棉完全替代为陶瓷纤维等非石棉纤维，虽然耐高温性能可能满足要求，但是由于配方组成在高温使用时的矿物相组成不合理，该类制品的高温耐磨性能和长期使用寿命与国外进口产品仍然存在较大的差距。例如，现有技术的无石棉抄取板采用的纤维含量较高，甚至达到石棉抄取板技术中石棉纤维的含量45％左右，但其他纤维与石棉纤维在结构与性能上存在巨大的差异，同样的纤维含量但结果并不一样。石棉经开松以后是一种极细的纤维，无论怎样短，它都具有良好的长径比；石棉纤维的表面特性与弹性分散体类高分子有较好的接合。而其他如无机纤维虽然也具有较高的耐温性，但与石棉纤维相比是直径粗、刚性大、表面光滑，一旦加得多就存在强度差、抗渗透差，也就是具有密封性差的风险。如果是有机纤维占得多，高温烧蚀率就会上升，耐温的长效性存在风险。另外有机合成纤维、碳纤维等都是价格非常昂贵的材料，从经济上来说用在抄取板里面也是很难替代石棉的。
公开号为CN1847355A的中国发明专利申请公开了一种无石棉纤维抄取密封材料及其制备方法，该方法的不足之处是同时用了5种以上纤维，放在一起浸泡、轮研、盘磨、打浆。在这5种纤维之中，矿棉纤维、短切玻璃纤维、陶瓷纤维都是脆性纤维，而芳纶纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶类纤维、纤维素纤维都是柔韧性纤维，这不仅增加了纤维处理工艺上的难度，而且难以达到理想的效果。
专利号为ZL 200410015794.5的中国发明专利公开了一种非石棉纤维增强乳胶密封垫片板材的制造方法，该方法所用的非石棉纤维是芳纶纤维或其浆粕、芳砜纶纤维或其浆粕、酚醛纤维、玻璃纤维、碳纤维、钢纤维和纤维状海泡石的一种或多种的混合物。非石棉纤维在配方中的比例是35-70％。同样存在原料价格过高、纤维用量过多的问题，且海泡石是类石棉纤维，不是完全的无石棉材料。
公开号CN102181267 A的中国发明专利公开了一种低纤高填密封垫板，涉及一种不含石棉的，具有耐液、耐温、低烧失量性能特征的密封垫板。通过将纸浆、无机填料、乳胶和弹性分散体助剂、材料结构增强剂制成水混悬液浆料，经纸机抄取、脱水、干燥、压延硫化制成。供纸机抄取的浆料以投料干质量百分比计，包括如下比例投料配制：纸浆7-20％；无机填料65-85％，乳胶和弹性分散体助剂4-10％，材料结构增强剂0.1-5％。虽然该专利不含石棉，使用纸浆或少量的陶瓷纤维作为增强材料，不存在环境污染问题，但是耐高温和耐磨性能较差。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种陶瓷纤维密封垫板及其制备方法，本发明提供陶瓷纤维密封垫板具有良好的耐高温和耐磨性能。
本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其化学组成主要包括：
30～48质量份的SiO2；
30～42质量份的Al2O3；
5～13质量份的CaO；
3～8质量份的MgO。
优选的，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其矿物相组成包括：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石。
优选的，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石；
10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
1～15质量份的纸浆；
1～15质量份的鳞片材料；
0.1～5质量份的晶须材料；
2～10质量份的弹性乳液；
0.1～3质量份的白炭黑；
0.2～0.8质量份的添加剂。
优选的，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
1～15质量份的纸浆，
15～30质量份的硅灰石，
10～20质量份的滑石粉，
3～8质量份的煅烧高岭土，
10～20质量份的氧化铝超细粉，
0.1～3质量份的白炭黑，
1～15质量份的鳞片材料；
0.1～5质量份的晶须材料；
2～10质量份的弹性乳液；
0.2～0.8质量份的添加剂。
优选的，所述添加剂选自硫化剂、促进剂和防老剂中的一种或多种。
优选的，
所述的硅酸铝陶瓷纤维选自标准型硅酸铝纤维棉、高纯型硅酸铝纤维棉、高铝型硅酸铝纤维棉、含锆型硅酸铝纤维棉和多晶莫来石纤维棉中的一种或多种。
所述鳞片材料选自白云母、锂云母、鳞片石墨和玻璃鳞片中的一种或多种；
所述晶须材料选自碳化硅晶须和/或钛酸钾晶须；
所述弹性乳液选自丙烯酸酯乳胶、聚氨酯乳胶、丁腈乳胶、丁苯乳胶、丁吡乳胶、氯丁乳胶和天然乳胶中的一种或多种；
所述纸浆选自针叶木浆、阔叶木浆、草浆、芦苇浆、竹浆、废布浆和废纸浆中的一种或多种。
优选的，所述原料还包括：透辉石、煤矸石、水洗高岭土、轻烧氧化镁、白云石和石灰中的一种或多种。
本发明还提供了一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，包括以下步骤：
将20～50质量份的钙长石、20～40质量份的堇青石、10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1～15质量份的纸浆、1～15质量份的鳞片材料、0.1～5质量份的晶须材料、2～10质量份的弹性乳液、0.1～3质量份的白炭黑、0.2～0.8质量份的添加剂和2000-5000质量份的水混合制浆后，经过成型、脱水、干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
本发明还提供了一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1～15质量份的纸浆、15～30质量份的硅灰石、10～20质量份的滑石粉、3～8质量份的煅烧高岭土、10～20质量份的氧化铝超细粉、0.1～3质量份的白炭黑、1～15质量份的鳞片材料、0.1～5质量份的晶须材料、2～10质量份的弹性乳液和0.2～0.8质量份的添加剂混合制浆后，经过成型、脱水干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
优选的，所述压延硫化的温度为120～160℃。
与现有技术相比，本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，其化学组成包括：30～48质量份的SiO2；30～42质量份的Al2O3；5～13质量份的CaO；3～8质量份的MgO。本发明提供的陶瓷纤维垫板的化学组成可以形成特定比例范围的钙长石和堇青石矿物相，其中，所述钙长石和堇青石矿物相能够极大地提高密封垫板的高温耐磨性能并延长使用寿命。
结果表明，陶瓷纤维密封垫板的长期使用温度达到900℃以上，最高使用温度可达1200℃以上，装配成的陶瓷纤维密封垫板耐热辊高温耐磨性能良好，使用寿命至少达到20天以上，最高可达60天以上。
具体实施方式
本发明提供了一种陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其化学组成包括：
30～48质量份的SiO2；
30～42质量份的Al2O3；
5～13质量份的CaO；
3～8质量份的MgO。
本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中包括30～48质量份的SiO2，优选为32～45质量份，更优选为35～40质量份。
本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中还包括30～42质量份的Al2O3，优选为32～40质量份，更优选为35～38质量份。
本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中还包括5～13质量份的CaO；优选为7～12质量份，更优选为8～10质量份；
本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板中还包括3～8质量份的MgO，优选为4～7质量份，更优选为5～6质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其矿物相组成包括：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石。
本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板的矿物相组成包括20～50质量份的钙长石，优选为35～45质量份，更优选为38～42质量份。
本发明提供的100质量份的陶瓷纤维密封垫板的矿物相组成还包括20～40质量份的堇青石，优选为25～35质量份，更优选为28～32质量份。
本发明提供的陶瓷纤维垫板的化学组成可以形成特定比例范围的钙长石和堇青石矿物相，其中，所述钙长石和堇青石矿物相能够极大地提高密封垫板的高温耐磨性能并延长使用寿命。
优选的，本发明提供的陶瓷纤维密封垫板，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石；
10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
1～15质量份的纸浆；
1～15质量份的鳞片材料；
0.1～5质量份的晶须材料；
2～10质量份的弹性乳液
0.1～3质量份的白炭黑，
0.2～0.8质量份的添加剂。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中包括钙长石，所述钙长石优选为钙长石粉。所述钙长石是一种化学分子式为CaO·Al2O3·2SiO2的高温合成矿物。100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述钙长石的添加量为20～50质量份，优选为25～45质量份，更优选为20～40质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中包括堇青石，所述堇青石优选为堇青石粉。所述堇青石是一种化学分子式为2MgO·2Al2O3·5SiO2的高温合成矿物。100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述堇青石的添加量为20～40质量份，优选为25～35质量份，更优选为27～32质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括硅酸铝陶瓷纤维，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述硅酸铝陶瓷纤维的添加量优选为10～30质量份，更优选为15～25质量份，本发明对所述硅酸铝陶瓷纤维的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的硅酸铝陶瓷纤维即可。
在本发明中，所述硅酸铝陶瓷纤维优选为标准型硅酸铝纤维棉、高纯型硅酸铝纤维棉、高铝型硅酸铝纤维棉、含锆型硅酸铝纤维棉和多晶莫来石纤维棉中的一种或多种。
本发明利用硅酸铝陶瓷纤维代替石棉，提高密封垫板的使用温度。其中，依据加热炉的炉辊使用温度而定，所述标准型硅酸铝纤维棉、高纯型硅酸铝纤维棉、高铝型硅酸铝纤维棉和多晶莫来石纤维棉，分别适用于1000～1100℃、1100～1200℃、1200～1300℃、1300～1400℃的长期使用温度范围。
本发明对所述硅酸铝陶瓷纤维的来源并没有特殊限制，可以为一般市售，也可以自行制备。在本发明中，所述硅酸铝陶瓷纤维优选购于山东鲁阳股份有限公司。
其中，所述标准型硅酸铝纤维棉的制备方法优选以煤矸石熟料或硬质粘土熟料为主要原材料，采用电阻炉熔融经过喷吹成纤工艺或离心甩丝成纤工艺制备得到。
所述高纯型硅酸铝纤维棉和高铝型硅酸铝纤维棉的制备方法优选以氧化铝粉和石英砂为主要原材料，采用电阻炉熔融经过喷吹成纤工艺或离心甩丝成纤工艺制备得到。
所述含锆型硅酸铝纤维棉的制备方法优选以氧化铝粉、石英砂和锆英砂为主要原材料，采用电阻炉熔融经过喷吹成纤工艺或离心甩丝成纤工艺制备得到。
所述多晶莫来石纤维棉的制备方法优选将具有一定粘度的胶体经过喷吹成纤工艺或甩丝成纤工艺制备得到。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括纸浆，所述制浆包括但不限于针叶木浆、阔叶木浆、草浆、芦苇浆、竹浆、废布浆和废纸浆中的一种或多种，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述制浆的添加量优选为1～15质量份，更优选为5～10质量份。本发明对所述制浆的制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的制浆制备方法即可。所述纸浆浓度优选为2～5％(W/V)。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括鳞片材料，所述鳞片材料包括但不限于白云母、锂云母、鳞片石墨和玻璃鳞片中的一种或多种。100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述鳞片材料的添加量优选为1～15质量份，优选为5～10质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括晶须材料，所述晶须材料选自碳化硅晶须和/或钛酸钾晶须。100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述晶须材料的添加量优选为0.1～5质量份，更优选为0.5～4质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括弹性乳液，所述弹性乳液包括但不限于丙烯酸酯乳胶、聚氨酯乳胶、丁腈乳胶、丁苯乳胶、丁吡乳胶、氯丁乳胶和天然乳胶中的一种或多种。100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述弹性乳液的添加量优选为2～10质量份，更优选为5～8质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括白炭黑，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述白炭黑的添加量优选为0.1～3质量份，更优选为0.5～2.5质量份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板的制备原料中还包括添加剂，所述添加剂为弹性乳液的功能性助剂，所述添加剂选自硫化剂、促进剂和防老剂中的一种或多种。其中，本发明对所述硫化剂、促进剂和防老剂的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的硫化剂、促进剂和防老剂即可。在本发明中，所述硫化机优选为硫磺和氧化锌中的一种或多种，所述促进剂优选为二甲基二硫代氨基甲酸锌(促进剂PZ)，所述防老剂优选为NBC或D防老剂。在本发明中，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述添加剂的添加量优选为0.2～0.8质量份，更优选为0.4～0.6质量份。
优选的，本发明提供的陶瓷纤维密封垫板由以下重量份数的原料制成：钙长石粉末32～38份，堇青石粉末22～32份，硅酸铝陶瓷纤维15～25份，纸浆5～10份，鳞片材料5～12份，晶须材料1～3份，弹性乳液3～8份(依浓度换算成固体成分含量)，白炭黑0.5～1份，硫化剂、促进剂、防老剂共计0.3～0.6份。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，还可以由以下原料制备而成：
10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
1～15质量份的纸浆，
15～30质量份的硅灰石，
10～20质量份的滑石粉，
3～8质量份的煅烧高岭土，
10～20质量份的氧化铝超细粉，
0.1～3质量份的白炭黑，
1～15质量份的鳞片材料；
0.1～5质量份的晶须材料；
2～10质量份的弹性乳液；
0.2～0.8质量份的添加剂。
本发明提供的陶瓷纤维密封垫板可以由制备原料中的硅灰石、白炭黑、滑石粉、高岭土和氧化铝超细粉在高温条件下可以生成特定组成的钙长石和堇青石矿物相。所述钙长石和堇青石矿物相能够极大地提高密封垫板的高温耐磨性能并延长使用寿命。
其中，所述陶瓷纤维密封垫板的制备原料包括硅灰石，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述硅灰石的添加量优选为15～30质量份，更优选为20～25质量份。
所述陶瓷纤维密封垫板的制备原料还包括滑石粉，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述滑石粉的添加量优选为10～20质量份，更优选为12～18质量份。
所述陶瓷纤维密封垫板的制备原料还包括煅烧高岭土，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述煅烧高岭土的添加量优选为3～8质量份，更优选为4～7质量份。
所述陶瓷纤维密封垫板的制备原料还包括氧化铝超细粉，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述氧化铝超细粉的添加量优选为10～20质量份，更优选为12～18质量份。
所述陶瓷纤维密封垫板的制备原料还包括白炭黑，100质量份的陶瓷纤维密封垫板中所述白炭黑的添加量优选为0.1～3质量份，更优选为0.5～2.5质量份。
所述陶瓷纤维密封垫板的制备原料还包括硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料、弹性乳液和添加剂。其中，硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料、弹性乳液和添加剂的种类与添加量与上述直接以钙长石和堇青石为原料制备得到硅酸铝陶瓷纤维的种类与添加量相同，在此不做赘述。
优选的，本发明提供的陶瓷纤维密封垫板以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下重量份数的原料制成：硅酸铝陶瓷纤维15～25份，纸浆5～10份，硅灰石18～25份，滑石粉12～18份，煅烧高岭土5～7份，氧化铝超细粉15～18份，白炭黑0.5～1份，鳞片材料5～12份，晶须材料1～3份，弹性乳液4～6份(依浓度换算成固体成分含量)，添加剂0.2～0.8份。
在本发明中，为降低生产成本，可以通过控制原料品种和Al2O3、SiO2、CaO、MgO化学组成，利用硅酸铝原料和含有CaO、MgO的原料在1200℃以上高温使用过程中反应形成一定比例范围的钙长石和堇青石矿物相，只要配伍合理，高温化学反应后的密封垫板包括20～50质量份的钙长石和20～40质量份的堇青石的矿物相组成，均在本发明保护范围之内。优选的，所述原料包括但不限于透辉石、煤矸石、水洗高岭土、轻烧氧化镁、白云石和石灰中的一种或多种。
本发明还提供了一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，包括以下步骤：
将20～50质量份的钙长石、20～40质量份的堇青石、10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1～15质量份的纸浆、1～15质量份的鳞片材料、0.1～5质量份的晶须材料、2～10质量份的弹性乳液、0.1～3质量份的白炭黑、0.2～0.8质量份的添加剂和2000～5000质量份的水混合制浆后，经过成型、脱水、干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
其中，本发明首先将钙长石、堇青石、硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料、弹性乳液、白炭黑、添加剂和水混合制浆，得到浆料。其中，所述钙长石、堇青石、硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料、弹性乳液、白炭黑、添加剂的具体种类与添加量与上述采用钙长石和堇青石以及其他原料制备陶瓷纤维密封垫板所用原料的种类和添加量相同，在此不做赘述。
本发明对所述混合制浆的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的混合制浆方法即可。
在本发明中，所述混合制浆优选按照如下方法进行：
将钙长石、堇青石、硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料和弹性乳液进行机械混合，然后再加入白炭黑、添加剂和水，得到浆料。
本发明中，在加入添加剂之前，首先将添加剂用水研磨分散，也可以将所述添加剂与白炭黑和水共同研磨分散。
优选的，以弹性乳液干物质的重量为1份作为基准，将硫磺0.04份、氧化锌0.04份、促进剂0.03份、防老剂0.02份，用水碾磨分散。
得到的浆料的质量浓度优选为1.5％～3.5％。所述浆料中的纤维长度优选为2～5mm。
得到浆料后，将所述浆料脱水成型，得到湿坯。本发明对所述成型方法并没有特殊限制，可以采用长网抄取成型设备进行成型。
将得到的湿坯进行脱水干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。本发明对所述脱水干燥和压延硫化的具体方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的脱水干燥和压延硫化的方法即可。在本发明中，所述脱水干燥的温度优选为100～200℃，所述压延硫化的温度优选为120～160℃。
本发明提供的一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法还可以按照以下步骤进行：
将10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1～15质量份的纸浆、15～30质量份的硅灰石、10～20质量份的滑石粉、3～8质量份的煅烧高岭土、10～20质量份的氧化铝超细粉、0.1～3质量份的白炭黑、1～15质量份的鳞片材料、0.1～5质量份的晶须材料、2～10质量份的弹性乳液和0.2～0.8质量份的添加剂混合制浆后，经过成型、脱水干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
其中，本发明首先将硅灰石、滑石粉、煅烧高岭土、氧化铝超细粉、硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料、弹性乳液、白炭黑、添加剂和水混合制浆，得到浆料。其中，所述硅灰石、滑石粉、煅烧高岭土、氧化铝超细粉、硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料、弹性乳液、白炭黑、添加剂的具体种类与添加量与上述采用硅灰石、滑石粉、煅烧高岭土、氧化铝超细粉以及其他原料制备陶瓷纤维密封垫板所用原料的种类和添加量相同，在此不做赘述。
本发明对所述混合制浆的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的混合制浆方法即可。
在本发明中，所述混合制浆优选按照如下方法进行：
将硅灰石、滑石粉、煅烧高岭土、氧化铝超细粉、硅酸铝陶瓷纤维、纸浆、鳞片材料、晶须材料和弹性乳液进行机械混合，然后再加入白炭黑、添加剂和水，得到浆料。
本发明中，在加入添加剂之前，首先将添加剂用水研磨分散，也可以将所述添加剂与白炭黑和水共同研磨分散。
优选的，以弹性乳液干物质的重量为1份作为基准，将硫磺0.04份、氧化锌0.04份、促进剂0.03份、防老剂0.02份，用水碾磨分散。
得到的浆料的质量浓度优选为1.5％～3.5％。所述浆料中的纤维长度优选为2～5mm。
得到浆料后，将所述浆料脱水成型，得到湿坯。本发明对所述成型方法并没有特殊限制，可以采用长网抄取成型设备进行成型。
将得到的湿坯进行脱水干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。本发明对所述脱水干燥和压延硫化的具体方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的脱水干燥和压延硫化的方法即可。在本发明中，所述脱水干燥的温度优选为100～200℃，所述压延硫化的温度优选为120～160℃。
本发明提供的陶瓷纤维垫板的化学组成可以形成特定比例范围的钙长石和堇青石矿物相，其中，所述钙长石和堇青石矿物相能够极大地提高密封垫板的高温耐磨性能并延长使用寿命。
另外，本发明提供的高温耐磨陶瓷纤维密封垫板，以纸浆和硅酸铝陶瓷纤维作为增强材料，属于无石棉密封垫板材料，绿色环保。本发明研制的高温耐磨陶瓷纤维密封垫板，含有晶须材料和合适比例的鳞片材料，能够进一步提高密封垫板的高温耐磨性能并延长其使用寿命。
本发明研制的高温耐磨陶瓷纤维密封垫板，高温耐磨性能优良，比市售的不锈钢轧制加热炉炉辊使用寿命延长5-20天。
结果表明，陶瓷纤维密封垫板的长期使用温度达到900℃以上，最高使用温度可达1200℃以上，装配成的陶瓷纤维密封垫板耐热辊高温耐磨性能良好，使用寿命至少达到20天以上，最高可达60天以上。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的陶瓷纤维密封垫板及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
以下实施例采用的标准型硅酸铝纤维棉、高纯型硅酸铝纤维棉、高铝型硅酸铝纤维棉、含锆型硅酸铝纤维棉和多晶莫来石纤维棉均购于山东鲁阳股份有限公司。纸浆采用木浆纤维，可选用原木浆或再生木浆。钙长石粉、堇青石粉、煅烧高岭土均为人工合成方法制备，可采用轻质钙长石砖边角料、堇青石陶瓷碎料和高温煅烧后的高岭土矿石加工磨制成粒度为180目-325目的粉料。白云母、硅灰石和滑石粉为天然料，其中白云母经机械加工制成粒度30-50目的粉料，硅灰石和滑石粉加工磨制成粒度180目-325目的粉料。以上原料中的主要化学成分见表1，表1为实施例所用原料中的主要化学成分表。
表1实施例所用原料中的主要化学成分表。
化学成分 Al2O3 SiO2 ZrO2 CaO MgO Fe2O3 TiO2 K2O+Na2O
标准纤维 43-46 51-54 / 0.4-1.2 0.08 0.5-1.2 0.3-1.1 ≤0.5
高纯纤维 47-49 50-52 / ≤0.1 ≤0.1 ≤0.2 ≤0.1 ≤0.2
高铝纤维 52-55 44-47 / ≤0.1 ≤0.1 ≤0.2 ≤0.1 ≤0.2
含锆纤维 39-40 44-45 15-17 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.2 ≤0.1 ≤0.2
莫来石纤维 72-74 25-27 / ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.2
钙长石粉 34-38 41-45 / 15-20 / / / /
堇青石粉 32-36 49-53 / / 11-16 / / /
煅烧高岭土 45-53 43-51 / / / / / /
硅灰石 / 49-53 / 42-46 / / / /
滑石粉 0.8-1.2 60-64 / 3-6 30-36 / / /
白云母 35-40 42-48 / / / / / 8-12
实施例1
将60kg标准型硅酸铝纤维棉、120kg2.5wt％的原木浆纸浆、115kg钙长石粉，80kg堇青石粉、32kg白云母、6kg碳化硅晶须和30kg丁腈乳胶(固体成分含量15kg)加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3～5mm，然后加入以3Kg白炭黑、0.6Kg氧化锌、0.6kg硫磺、0.45kg促进剂PZ、0.3kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，再加入适当比例的水，使浆料质量浓度保持在2.8％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，经纸机脱水、干燥、130℃压延硫化，制成高温耐磨陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例2
实施例2将标准型硅酸铝纤维棉替换为高铝型硅酸铝纤维棉，其余成分不变，采用实施例1同样的方法来制备高温耐磨的陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例3
实施例3将实施例2中的钙长石粉85kg及堇青石110kg，用72kg硅灰石、20kg煅烧高岭土、56㎏氧化铝超细粉和47kg滑石粉代替，采用实施例1同样的方法来制备高温耐磨的陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例4
实施例4将实施例3中的高铝陶瓷纤维更换为多晶莫来石纤维棉。该系列产品及比较例1的性能指标对比如表2所示。
实施例5
将70kg含锆型硅酸铝纤维棉、120kg2.5wt％的再生木浆纸浆、80kg钙长石粉，105kg堇青石粉、28kg白云母和28kg丁腈乳胶(固体成分含量14kg)加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3～5mm，然后加入3Kg白炭黑、0.6Kg氧化锌、0.6kg硫磺、0.45kg促进剂PZ、0.3kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，再加入适当比例的水，使浆料质量浓度保持在2.2％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，经纸机脱水、干燥、145℃压延硫化，制成高温耐磨陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例6
将65kg高纯型硅酸铝纤维棉、115kg2.5wt％的原木浆纸浆、75kg钙长石粉，110kg堇青石粉、26kg白云母、2kg碳化硅晶须和30kg丁腈乳胶(固体成分含量15kg)加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3～5mm，然后加入以3Kg白炭黑、0.6Kg氧化锌、0.6kg硫磺、0.5kg促进剂PZ、0.3kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，再加入适当比例的水，使浆料质量浓度保持在2.5％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，经纸机脱水、干燥、140℃压延硫化，制成高温耐磨陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例7
将60kg多晶莫来石纤维棉、120kg2.5wt％的再生木浆纸浆、72kg硅灰石、20kg煅烧高岭土、56kg氧化铝超细粉、47kg滑石粉、12kg白云母、2kg碳化硅晶须和30kg丁腈乳胶(固体成分含量15kg)加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3～5mm，然后加入以3Kg白炭黑、0.6Kg氧化锌、0.6kg硫磺、0.5kg促进剂PZ、0.3kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，再加入适当比例的水，使浆料质量浓度保持在2.2％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，经纸机脱水、干燥、138℃压延硫化，制成高温耐磨陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例8
将60kg高铝型硅酸铝纤维棉、120kg2.5wt％的原木浆纸浆、72kg硅灰石、20kg煅烧高岭土、56kg氧化铝超细粉、47kg滑石粉、32kg白云母、5kg碳化硅晶须和28kg丁腈乳胶(固体成分含量14kg)加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3～5mm，然后加入以3Kg白炭黑、0.6Kg氧化锌、0.6kg硫磺、0.5kg促进剂PZ、0.3kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，再加入适当比例的水，使浆料质量浓度保持在2.6％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，经纸机脱水、干燥、148℃压延硫化，制成高温耐磨陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
实施例9
将60kg高铝型硅酸铝纤维棉、120kg2.5wt％的原木浆纸浆、72kg硅灰石、20kg煅烧高岭土、56kg氧化铝超细粉、47kg滑石粉、32kg白云母、5kg碳化硅晶须和30kg丙烯酸乳胶(固体成分含量15kg)加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3～5mm，然后加入以3Kg白炭黑、0.6Kg氧化锌、0.6kg硫磺、0.5kg促进剂PZ、0.3kg防老剂D预先碾磨的浆料一份，再加入适当比例的水，使浆料质量浓度保持在2.6％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，经纸机脱水、干燥、142℃压延硫化，制成高温耐磨陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
比较例1
将密封垫板中的含CaO和MgO化学成分的原料用含SiO2、Al2O3的原料代替，采用实施例1同样的方法来制备陶瓷纤维密封垫板，比较例1利用120kg煅烧高岭土和75kg氧化铝超细粉代替钙长石和堇青石粉，采用实施例1同样的方法制备陶瓷纤维密封垫板。
将得到的陶瓷纤维密封垫板进行性能测试，结果见表2，表2为陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果。
由比较例1与实施例1～9的对比中可以明显发现，陶瓷纤维密封垫板中不含钙长石和堇青石时，高温烧后磨损量大幅提高，耐磨性能大幅下降。
表2陶瓷纤维密封垫板的性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种陶瓷纤维密封垫板，其特征在于，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石；
10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
1～15质量份的纸浆；
1～15质量份的鳞片材料；
0.1～5质量份的晶须材料；
2～10质量份的弹性乳液；
0.1～3质量份的白炭黑；
0.2～0.8质量份的添加剂；
以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其化学组成主要包括：
30～48质量份的SiO2；
30～42质量份的Al2O3；
5～13质量份的CaO；
3～8质量份的MgO；
以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其矿物相组成包括：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石。
2.一种陶瓷纤维密封垫板，其特征在于，以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，由以下原料制备而成：
10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维；
1～15质量份的纸浆，
15～30质量份的硅灰石，
10～20质量份的滑石粉，
3～8质量份的煅烧高岭土，
10～20质量份的氧化铝超细粉，
0.1～3质量份的白炭黑，
1～15质量份的鳞片材料；
0.1～5质量份的晶须材料；
2～10质量份的弹性乳液；
0.2～0.8质量份的添加剂；
以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其化学组成主要包括：
30～48质量份的SiO2；
30～42质量份的Al2O3；
5～13质量份的CaO；
3～8质量份的MgO；
以100质量份的陶瓷纤维密封垫板为基准，其矿物相组成包括：
20～50质量份的钙长石；
20～40质量份的堇青石。
3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维密封垫板，其特征在于，所述添加剂选自硫化剂、促进剂和防老剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷纤维密封垫板，其特征在于，
所述的硅酸铝陶瓷纤维选自标准型硅酸铝纤维棉、高纯型硅酸铝纤维棉、高铝型硅酸铝纤维棉、含锆型硅酸铝纤维棉和多晶莫来石纤维棉中的一种或多种；
所述鳞片材料选自白云母、锂云母、鳞片石墨和玻璃鳞片中的一种或多种；
所述晶须材料选自碳化硅晶须和/或钛酸钾晶须；
所述弹性乳液选自丙烯酸酯乳胶、聚氨酯乳胶、丁腈乳胶、丁苯乳胶、丁吡乳胶、氯丁乳胶和天然乳胶中的一种或多种；
所述纸浆选自针叶木浆、阔叶木浆、草浆、芦苇浆、竹浆、废布浆和废纸浆中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的陶瓷纤维密封垫板，其特征在于，所述原料还包括：透辉石、煤矸石、水洗高岭土、轻烧氧化镁、白云石和石灰中的一种或多种。
6.一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将20～50质量份的钙长石、20～40质量份的堇青石、10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1～15质量份的纸浆、1～15质量份的鳞片材料、0.1～5质量份的晶须材料、2～10质量份的弹性乳液、0.1～3质量份的白炭黑、0.2～0.8质量份的添加剂和2000-5000质量份的水混合制浆后，经过成型、脱水、干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
7.一种陶瓷纤维密封垫板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将10～30质量份的硅酸铝陶瓷纤维、1～15质量份的纸浆、15～30质量份的硅灰石、10～20质量份的滑石粉、3～8质量份的煅烧高岭土、10～20质量份的氧化铝超细粉、0.1～3质量份的白炭黑、1～15质量份的鳞片材料、0.1～5质量份的晶须材料、2～10质量份的弹性乳液和0.2～0.8质量份的添加剂混合制浆后，经过成型、脱水干燥和压延硫化，得到陶瓷纤维密封垫板。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述压延硫化的温度为120～160℃。
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