CN107188547B - 一种高铝质可塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高铝质可塑料及其制备方法。其技术方案是：在水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌，制得结合剂。再将铝矾土、γ‑氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，压制成型，1400~1600℃条件下热处理，将热处理后的物料破碎，研磨，筛分，得到粒度为3~5mm的A物料、粒度为1~2mm的B物料、粒度为0.088~0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料；将A物料、B物料、C物料、D物料和ρ‑氧化铝微粉混合，制得混合均质料。然后向混合均质料中加入铝溶胶和结合剂，混合，困料，即得高铝质可塑料。本发明具有成本低廉、工艺简单的特点；所制备的高铝质可塑料的保存周期长、体积密度大和耐压强度高。

Description

一种高铝质可塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于可塑料技术领域。具体涉及一种高铝质可塑料及其制备方法。
背景技术
可塑料属于不定形耐火材料中的一类，一般呈“泥浆状”，可在较长时间内保持高的可塑性，且硬化后具有一定强度，根据用途和材质可分为高铝质、硅质和镁质等。
目前，高铝质可塑料主要采用高铝矾土、氧化铝微粉和结合剂等为原料（凌志达，等．高铝质耐火可塑料的组成与性能关系研究．南京工业大学学报(自科版)，1989，11(3)：pp8~15），经配料、混炼后封装。如“一种坚甲可塑料及其制备方法”（CN201010158430.8）和“一种长保存期磷酸结合高铝质可塑料及制备方法”（CN201310004596.8）专利技术，虽有其优点，但其主要缺点在于可塑料的保存周期较短和可塑性大幅降低，或是可塑料的强度和致密度等性能较差。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉和工艺简单的高铝质可塑料的制备方法；用该方法制备的高铝质可塑料的保存周期长、体积密度大和耐压强度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
步骤一、按聚丙烯酸钠∶聚乙二醇400∶聚丙烯酰胺∶水的质量比为(1~4)∶(2~5)∶(2~5)∶100，在35~40℃水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌5~8分钟，制得结合剂。
步骤二、按铝矾土︰γ-氧化铝微粉︰氧化钇微粉的质量比为100︰(10~15)︰(1~4)，将铝矾土、γ-氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，得到混合料。
步骤三、将所述混合料在20~30MPa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1400~1600℃条件下热处理1~2小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别得到粒度为3~5mm的A物料、粒度为1~2mm的B物料、粒度为0.088~0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料。
步骤五、将30~35wt%的所述A物料、30~35wt%的所述B物料、15~20wt%的所述C物料、10~15wt%的所述D物料和3~6wt%的ρ-氧化铝微粉加入搅拌机中，混合5~10分钟，制得混合均质料。
步骤六、按所述混合均质料︰铝溶胶︰所述结合剂的质量比为1︰(0.05~0.08)︰(0.05~0.08)，向所述混合均质料中依次加入所述铝溶胶和所述结合剂，混合10~15分钟，然后在密封条件下困料12~24小时，即得高铝质可塑料。
所述聚丙烯酸钠、聚乙二醇400和聚丙烯酰胺均为化学纯。
所述铝矾土的主要化学成分为：Al2O3含量为85~90wt%，SiO2含量为2~3wt%，Fe2O3含量≤0.2wt%，（Na2O+K2O）含量≤0.5wt%，（MgO+CaO）含量≤2wt%。
所述γ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt%。
所述氧化钇微粉的Y2O3含量≥99wt%。
所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt%；ρ-Al2O3微粉的粒度为60~80μm。
所述铝溶胶的Al2O3含量为25~30wt%。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明所用原料来源丰富，成本低廉，制备过程无需特殊设备和复杂的处理技术，工艺简单；
2、本发明利用有机组分的水解与电化学特性，促进结合剂的键合，提升结合剂的交联作用。
3、本发明通过溶胶结合与有机结合剂包覆作用，提升了高铝质可塑料的结合性，延长了高铝质可塑料的保存时间，增强其致密度和强度。
本发明制备的高铝质可塑料经测定：硬化时间为12~16个月；1500℃×2h烧后体积密度为2.50~2.55g/cm3；1500℃×2h烧后冷态耐压强度为50~55MPa。
因此，本发明具有成本低廉、工艺简单的特点；所制备的高铝质可塑料的保存周期长、体积密度大和耐压强度高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述聚丙烯酸钠、聚乙二醇400和聚丙烯酰胺均为化学纯。
所述铝矾土的主要化学成分为：Al2O3含量为85~90wt%，SiO2含量为2~3wt%，Fe2O3含量≤0.2wt%，（Na2O+K2O）含量≤0.5wt%，（MgO+CaO）含量≤2wt%。
所述γ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt%。
所述氧化钇微粉的Y2O3含量≥99wt%。
所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt%；ρ-Al2O3微粉的粒度为60~80μm。
所述铝溶胶的Al2O3含量为25~30wt%。
实施例1
一种高铝质可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按聚丙烯酸钠∶聚乙二醇400∶聚丙烯酰胺∶水的质量比为(1~3)∶(2~4)∶(2~4)∶100，在35~40℃水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌5~8分钟，制得结合剂。
步骤二、按铝矾土︰γ-氧化铝微粉︰氧化钇微粉的质量比为100︰(10~12)︰(1~3)，将铝矾土、γ-氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，得到混合料。
步骤三、将所述混合料在20~30MPa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1400~1500℃条件下热处理1~2小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别得到粒度为3~5mm的A物料、粒度为1~2mm的B物料、粒度为0.088~0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料。
步骤五、将30~32wt%的所述A物料、33~35wt%的所述B物料、15~17wt%的所述C物料、10~12wt%的所述D物料和4~6wt%的ρ-氧化铝微粉加入搅拌机中，混合5~10分钟，制得混合均质料。
步骤六、按所述混合均质料︰铝溶胶︰所述结合剂的质量比为1︰(0.05~0.07)︰(0.05~0.07)，向所述混合均质料中依次加入所述铝溶胶和所述结合剂，混合10~15分钟，然后在密封条件下困料12~24小时，即得高铝质可塑料。
本实施例制备的高铝质可塑料经测定：硬化时间为12~15个月；1500℃×2h烧后体积密度为2.50~2.52g/cm3；1500℃×2h烧后冷态耐压强度为50~52MPa。
实施例2
一种高铝质可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按聚丙烯酸钠∶聚乙二醇400∶聚丙烯酰胺∶水的质量比为(1~3)∶(2~4)∶(2~4)∶100，在35~40℃水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌5~8分钟，制得结合剂。
步骤二、按铝矾土︰γ-氧化铝微粉︰氧化钇微粉的质量比为100︰(11~13)︰(1~3)，将铝矾土、γ-氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，得到混合料。
步骤三、将所述混合料在20~30MPa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1400~1500℃条件下热处理1~2小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别得到粒度为3~5mm的A物料、粒度为1~2mm的B物料、粒度为0.088~0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料。
步骤五、将31~33wt%的所述A物料、32~34wt%的所述B物料、16~18wt%的所述C物料、11~13wt%的所述D物料和4~6wt%的ρ-氧化铝微粉加入搅拌机中，混合5~10分钟，制得混合均质料。
步骤六、按所述混合均质料︰铝溶胶︰所述结合剂的质量比为1︰(0.05~0.07)︰(0.05~0.07)，向所述混合均质料中依次加入所述铝溶胶和所述结合剂，混合10~15分钟，然后在密封条件下困料12~24小时，即得高铝质可塑料。
本实施例制备的高铝质可塑料经测定：硬化时间为12~15个月；1500℃×2h烧后体积密度为2.51~2.53g/cm3；1500℃×2h烧后冷态耐压强度为51~53MPa。
实施例3
一种高铝质可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按聚丙烯酸钠∶聚乙二醇400∶聚丙烯酰胺∶水的质量比为(2~4)∶(3~5)∶(3~5)∶100，在35~40℃水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌5~8分钟，制得结合剂。
步骤二、按铝矾土︰γ-氧化铝微粉︰氧化钇微粉的质量比为100︰(12~14)︰(2~4)，将铝矾土、γ-氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，得到混合料。
步骤三、将所述混合料在20~30MPa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1500~1600℃条件下热处理1~2小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别得到粒度为3~5mm的A物料、粒度为1~2mm的B物料、粒度为0.088~0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料。
步骤五、将32~34wt%的所述A物料、31~33wt%的所述B物料、17~19wt%的所述C物料、12~14wt%的所述D物料和3~5wt%的ρ-氧化铝微粉加入搅拌机中，混合5~10分钟，制得混合均质料。
步骤六、按所述混合均质料︰铝溶胶︰所述结合剂的质量比为1︰(0.06~0.08)︰(0.06~0.08)，向所述混合均质料中依次加入所述铝溶胶和所述结合剂，混合10~15分钟，然后在密封条件下困料12~24小时，即得高铝质可塑料。
本实施例制备的高铝质可塑料经测定：硬化时间为13~16个月；1500℃×2h烧后体积密度为2.52~2.54g/cm3；1500℃×2h烧后冷态耐压强度为52~54MPa。
实施例4
一种高铝质可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按聚丙烯酸钠∶聚乙二醇400∶聚丙烯酰胺∶水的质量比为(2~4)∶(3~5)∶(3~5)∶100，在35~40℃水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌5~8分钟，制得结合剂。
步骤二、按铝矾土︰γ-氧化铝微粉︰氧化钇微粉的质量比为100︰(13~15)︰(2~4)，将铝矾土、γ-氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，得到混合料。
步骤三、将所述混合料在20~30MPa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1500~1600℃条件下热处理1~2小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别得到粒度为3~5mm的A物料、粒度为1~2mm的B物料、粒度为0.088~0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料。
步骤五、将33~35wt%的所述A物料、30~32wt%的所述B物料、18~20wt%的所述C物料、13~15wt%的所述D物料和3~5wt%的ρ-氧化铝微粉加入搅拌机中，混合5~10分钟，制得混合均质料。
步骤六、按所述混合均质料︰铝溶胶︰所述结合剂的质量比为1︰(0.06~0.08)︰(0.06~0.08)，向所述混合均质料中依次加入所述铝溶胶和所述结合剂，混合10~15分钟，然后在密封条件下困料12~24小时，即得高铝质可塑料。
本实施例制备的高铝质可塑料经测定：硬化时间为13~16个月；1500℃×2h烧后体积密度为2.53~2.55g/cm3；1500℃×2h烧后冷态耐压强度为53~55MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式所用原料来源丰富，成本低廉，制备过程无需特殊设备和复杂的处理技术，工艺简单；
2、本具体实施方式利用有机组分的水解与电化学特性，促进结合剂的键合，提升结合剂的交联作用。
3、本具体实施方式通过溶胶结合与有机结合剂包覆作用，提升了高铝质可塑料的结合性，延长了高铝质可塑料的保存时间，增强其致密度和强度。
本具体实施方式制备的高铝质可塑料经测定：硬化时间为12~16个月；1500℃×2h烧后体积密度为2.50~2.55g/cm3；1500℃×2h烧后冷态耐压强度为50~55MPa。
因此，本具体实施方式具有成本低廉、工艺简单的特点；所制备的高铝质可塑料的保存周期长、体积密度大和耐压强度高。

Claims (6)

1.一种高铝质可塑料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤一、按聚丙烯酸钠∶聚乙二醇400∶聚丙烯酰胺∶水的质量比为(1～4)∶(2～5)∶(2～5)∶100，在35～40℃水浴条件下，将聚丙烯酸钠、聚乙二醇400、聚丙烯酰胺和水置入容器中，搅拌5～8分钟，制得结合剂；
步骤二、按铝矾土︰γ-氧化铝微粉︰氧化钇微粉的质量比为100︰(10～15)︰(1～4)，将铝矾土、γ-氧化铝微粉和氧化钇微粉混磨至粒度≤80μm，得到混合料；
步骤三、将所述混合料在20～30MPa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在空气气氛和1400～1600℃条件下热处理1～2小时，随炉冷却，得到热处理后的物料；
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别得到粒度为3～5mm的A物料、粒度为1～2mm的B物料、粒度为0.088～0.5mm的C物料和粒度小于80μm的D物料；
步骤五、将30～35wt％的所述A物料、30～35wt％的所述B物料、15～20wt％的所述C物料、10～15wt％的所述D物料和3～6wt％的ρ-氧化铝微粉加入搅拌机中，混合5～10分钟，制得混合均质料；
步骤六、按所述混合均质料︰铝溶胶︰所述结合剂的质量比为1︰(0.05～0.08)︰(0.05～0.08)，向所述混合均质料中依次加入所述铝溶胶和所述结合剂，混合10～15分钟，然后在密封条件下困料12～24小时，即得高铝质可塑料；
所述聚丙烯酸钠、聚乙二醇400和聚丙烯酰胺均为化学纯；
所述铝矾土的主要化学成分为：Al2O3含量为85～90wt％，SiO2含量为2～3wt％，Fe2O3含量≤0.2wt％，(Na2O+K2O)含量≤0.5wt％，(MgO+CaO)含量≤2wt％。
2.根据权利要求1所述的高铝质可塑料的制备方法，其特征在于所述γ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％。
3.根据权利要求1所述的高铝质可塑料的制备方法，其特征在于所述氧化钇微粉的Y2O3含量≥99wt％。
4.根据权利要求1所述的高铝质可塑料的制备方法，其特征在于所述ρ-氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％；ρ-Al2O3微粉的粒度为60～80μm。
5.根据权利要求1所述的高铝质可塑料的制备方法，其特征在于所述铝溶胶的Al2O3含量为25～30wt％。
6.一种高铝质可塑料，其特征在于所述高铝质可塑料是根据权利要求1～5项中任一项所述的高铝质可塑料的制备方法所制备的高铝质可塑料。
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