CN107285779A - 一种耐火可塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐火可塑料及其制备方法，属于耐火材料领域。本发明耐火可塑料按重量份数配比，进行取原料，然后将白玉刚、莫来石粉碎至颗粒直径为1～3mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯混合后，再加入结合剂，继续混合得到泥料，经干燥、包装入库，即可得到耐火可塑料。本发明的有益效果是：本发明耐火可塑料具有较佳的高温强度，同时具有较好的耐磨损性，值得推广与使用。

Description

一种耐火可塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火可塑料及其制备方法，属于耐火材料领域。

背景技术

耐火可塑料是不定形耐火材料的一个重要品种。耐火可塑料是用耐火骨料和粉料、生粘土和化学复合剂及外加剂，经配制混炼、挤压成砖坯状，并在包装贮存一定时间后仍具有良好的可塑性，可用捣打方法施工的一种耐火材料。

目前的耐火可塑料由于结合剂耐高温强度不佳，一般工作温度高于1000℃高温强度就急剧下降，没有很好的高温稳定性。如中国专利申请号CN201410083729.X公开了一种耐火可塑料及其用途，原料包括碳化硅、氧化铝粉、硅微粉、分散剂、促凝剂和结合剂，施工性能好、硬化速度适中，但是由于粘合强度差，高温强度不佳，抗热震稳定性一般，且耐磨损性差。中国专利申请号CN200810113826.3公开了一种单组分磷酸盐结合耐磨耐火可塑料的制备方法，以刚玉为主要原料，以氧化铝粉、刚玉粉、硅灰和硼酸为基质，以固体磷酸铝为结合剂，采用铝酸钙水泥做促硬剂，采用抑制剂抑制磷酸盐的鼓涨反应。该方法生产工艺简单，强度高保存期长，但是同样由于粘合强度差，高温强度不佳，抗热震稳定性一般。因此，开发一种高温强度佳、耐磨损性好的耐火可塑料对耐火材料的发展具有较大的推动作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统耐火可塑料高温强度不佳，耐磨损性差的弊端，提供了一种耐火可塑料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种耐火可塑料，包括以下重量份数的原料：

40～45份白玉刚、10～15份莫来石、10～15份氧化铝微粉、0.3～0.5份分散剂、3～5份二氧化锆、5～8份石墨烯和5～8份结合剂；

所述的结合剂是由以下步骤得到的：

（1）将100～200g聚二甲基硅氧烷在保护气体作用下，于420～430℃反应1～2h后，升温至460～480℃，继续反应40～50min，再自然冷却至室温，得到产物；

（2）向产物中加入200～300mL二甲苯，搅拌混合后过滤，得到滤液，将滤液浓缩，得到浓缩液，再将30～40g硼化锆粉碎后与浓缩液、100～200mL水混合，即得结合剂。

所述的白玉刚纯度为98%。

所述的莫来石纯度为99%。

所述的分散剂为聚丙烯酸钠。

所述的保护气体为氩气、氮气中的一种或两种。

所述的一种耐火可塑料的制备方法，具体制备步骤为：

（1）按重量份数配比，进行取原料；

（2）将白玉刚、莫来石粉碎至颗粒直径为1～3mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯，混合10～20min后，再加入结合剂，继续混合5～10min，得到泥料，将泥料干燥至含水率为0.3～0.5%后，包装入库，即可得到耐火可塑料。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明以聚碳硅烷和硼化锆作为结合剂，聚碳硅烷在高温下会裂解为碳化硅晶须，碳化硅晶须填充于耐火可塑料中可减小气孔，提高耐火可塑料的高温强度，耐火基料和石墨烯通过聚碳硅烷结合，经高温烧成后用碳化硅结合，碳化硅具有极高的结合强度，同时碳化硅高温氧化后可在耐火可塑料表面形成一层致密的、牢固结合的二氧化硅薄膜，且碳化硅还可与硼化锆在高温下反应形成二氧化锆-二氧化硅薄膜，从而进一步提高耐火可塑料的耐磨性能，加入石墨烯后可使耐火可塑料内部接触更加紧密，从而减小高温过程中因膨胀产生的应力，防止耐火可塑料疏松，进一步提高其高温强度。

具体实施方式

取100～200g聚二甲基硅氧烷加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中通入保护气体，控制保护气体的通入速率为10～15mL/min，再将三口烧瓶移入沙浴锅中，控制沙浴温度为420～430℃，保温反应1～2h后，升温至460～480℃，保温继续反应40～50min，反应结束后自然冷却至室温，得到产物，向产物中加入200～300mL二甲苯，搅拌混合10～15min后过滤，得到滤液，将滤液转入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩40～50min，得到浓缩液，即聚碳硅烷，取30～40g硼化锆加入到粉碎机中粉碎30～40min，得到硼化锆粉末，将硼化锆粉末、浓缩液和100～200mL水加入到烧杯中，搅拌混合15～20min后，得到结合剂，再按重量份数计，取40～45份白玉刚、10～15份莫来石、10～15份氧化铝微粉、0.3～0.5份分散剂、3～5份二氧化锆、5～8份石墨烯和5～8份结合剂，将白玉刚、莫来石加入到粉碎机中粉碎至颗粒直径为1～3mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯，搅拌混合10～20min后，再加入结合剂，继续搅拌混合5～10min，得到泥料，将泥料放入烘箱中，在75～85℃干燥至含水率为0.3～0.5%后，包装入库，即可得到耐火可塑料。所述的保护气体为氩气、氮气中的一种或两种。所述的分散剂为聚丙烯酸钠。

实例1

取100g聚二甲基硅氧烷加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中通入保护气体，控制保护气体的通入速率为10mL/min，再将三口烧瓶移入沙浴锅中，控制沙浴温度为420℃，保温反应1h后，升温至460℃，保温继续反应40min，反应结束后自然冷却至室温，得到产物，向产物中加入200mL二甲苯，搅拌混合10min后过滤，得到滤液，将滤液转入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩40min，得到浓缩液，即聚碳硅烷，取30g硼化锆加入到粉碎机中粉碎30min，得到硼化锆粉末，将硼化锆粉末、浓缩液和100mL水加入到烧杯中，搅拌混合15min后，得到结合剂，再按重量份数计，取40份白玉刚、10份莫来石、10份氧化铝微粉、0.3份分散剂、3份二氧化锆、5份石墨烯和5份结合剂，将白玉刚、莫来石加入到粉碎机中粉碎至颗粒直径为1mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯，搅拌混合10min后，再加入结合剂，继续搅拌混合5min，得到泥料，将泥料放入烘箱中，在75℃干燥至含水率为0.3%后，包装入库，即可得到耐火可塑料。所述的保护气体为氩气。所述的分散剂为聚丙烯酸钠。

实例2

取150g聚二甲基硅氧烷加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中通入保护气体，控制保护气体的通入速率为13mL/min，再将三口烧瓶移入沙浴锅中，控制沙浴温度为425℃，保温反应2h后，升温至470℃，保温继续反应45min，反应结束后自然冷却至室温，得到产物，向产物中加入250mL二甲苯，搅拌混合13min后过滤，得到滤液，将滤液转入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩45min，得到浓缩液，即聚碳硅烷，取35g硼化锆加入到粉碎机中粉碎35min，得到硼化锆粉末，将硼化锆粉末、浓缩液和150mL水加入到烧杯中，搅拌混合18min后，得到结合剂，再按重量份数计，取43份白玉刚、13份莫来石、13份氧化铝微粉、0.4份分散剂、4份二氧化锆、7份石墨烯和7份结合剂，将白玉刚、莫来石加入到粉碎机中粉碎至颗粒直径为2mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯，搅拌混合15min后，再加入结合剂，继续搅拌混合8min，得到泥料，将泥料放入烘箱中，在80℃干燥至含水率为0.4%后，包装入库，即可得到耐火可塑料。所述的保护气体为氮气。所述的分散剂为聚丙烯酸钠。

实例3

取200g聚二甲基硅氧烷加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中通入保护气体，控制保护气体的通入速率为15mL/min，再将三口烧瓶移入沙浴锅中，控制沙浴温度为430℃，保温反应2h后，升温至480℃，保温继续反应50min，反应结束后自然冷却至室温，得到产物，向产物中加入300mL二甲苯，搅拌混合15min后过滤，得到滤液，将滤液转入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩50min，得到浓缩液，即聚碳硅烷，取40g硼化锆加入到粉碎机中粉碎40min，得到硼化锆粉末，将硼化锆粉末、浓缩液和200mL水加入到烧杯中，搅拌混合20min后，得到结合剂，再按重量份数计，取45份白玉刚、15份莫来石、15份氧化铝微粉、0.5份分散剂、5份二氧化锆、8份石墨烯和8份结合剂，将白玉刚、莫来石加入到粉碎机中粉碎至颗粒直径为3mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯，搅拌混合20min后，再加入结合剂，继续搅拌混合10min，得到泥料，将泥料放入烘箱中，在85℃干燥至含水率为0.5%后，包装入库，即可得到耐火可塑料。所述的保护气体为氩气。所述的分散剂为聚丙烯酸钠。

对照例：河南某公司生产的耐火可塑料。

将上述实施例所得耐火可塑料与对照例的耐火可塑料进行检测，具体检测如下：

1、抗折强度：按照GB/T3001-2007进行测定；

2、耐压强度：按照GB/T5072-2008进行测定；

3、耐磨损性：采用高温耐磨试验机通过GB/T18301指标检测其耐磨损性。

结果如表一所示。

表一：

由上表可知，本发明耐火可塑料具有较佳的高温强度，同时具有较好的耐磨损性，对耐火材料的发展具有极大的推动意义。

Claims (6)

1.一种耐火可塑料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

40～45份白玉刚、10～15份莫来石、10～15份氧化铝微粉、0.3～0.5份分散剂、3～5份二氧化锆、5～8份石墨烯和5～8份结合剂；

所述的结合剂是由以下步骤得到的：

（1）将100～200g聚二甲基硅氧烷在保护气体作用下，于420～430℃反应1～2h后，升温至460～480℃，继续反应40～50min，再自然冷却至室温，得到产物；

（2）向产物中加入200～300mL二甲苯，搅拌混合后过滤，得到滤液，将滤液浓缩，得到浓缩液，再将30～40g硼化锆粉碎后与浓缩液、100～200mL水混合，即得结合剂。

2.根据权利要求1中所述的一种耐火可塑料，其特征在于，所述的白玉刚纯度为98%。

3.根据权利要求1中所述的一种耐火可塑料，其特征在于，所述的莫来石纯度为99%。

4.根据权利要求1中所述的一种耐火可塑料，其特征在于，所述的分散剂为聚丙烯酸钠。

5.根据权利要求1中所述的一种耐火可塑料，其特征在于，所述的保护气体为氩气、氮气中的一种或两种。

6.权利要求1～5中任一项所述的一种耐火可塑料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）按重量份数配比，进行取原料；

（2）将白玉刚、莫来石粉碎至颗粒直径为1～3mm后倒入混砂机中，再向混砂机中加入氧化铝微粉、分散剂、二氧化锆和石墨烯，混合10～20min后，再加入结合剂，继续混合5～10min，得到泥料，将泥料干燥至含水率为0.3～0.5%后，包装入库，即可得到耐火可塑料。