CN107324806A - 一种用于陶瓷耐火涂层复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，提供了一种用于陶瓷耐火涂层复合材料及制备方法，所述复合材料包括：有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂。本发明的复合材料，是以稀土氧化物、有机硅树脂和对苯二异氰酸酯为主要材料，同时，加入具有耐高温、耐磨作用的辅料，使得制备出的复合材料具有优异的耐火性能、耐磨性能。

Description

一种用于陶瓷耐火涂层复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体地，涉及一种用于陶瓷耐火涂层复合材料及制备方法。
背景技术
耐火涂层材料是涂抹在需要经受高温环境下使用的涂料，导热系数较低，可以有效防止高温对于基底材料的损伤，可用于作为陶瓷、玻璃、金属等涂层材料。现有的耐火涂层材料有无机型、有机型和无机有机混合型，每种类型的都具有一定优势和相应的不足。
在陶瓷和金属领域，在要求耐火性能的同时，对于涂层材料的耐磨性能也有一定要求，同时也要求涂层材料附着力好，坚硬，长时间使用能够不开裂不起泡，保持良好的耐久性能。
申请号为201210246699.0的专利文献“一种含有硫、硅、氮耐高温涂层的制备方法”，公开了一种涂层材料及其制备方法，该技术方案公开的耐高温涂层的制备方法较为简易，制备的涂层耐高温性能一般，具有一定的耐腐蚀性和耐候性，综合而言，这种涂层仅适用于一般材料的保护，对于陶瓷涂层，其性能尚不能满足要求。
因此，需要研发一种用于陶瓷的耐火涂层复合材料，该复合材料具有较好的耐火性能、耐磨性能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料及制备方法。
根据本发明的一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的原料：有机硅树脂22-46份、对苯二异氰酸酯18-35份、固化剂1.2-3.2份、稀土氧化物33-58份、纳米二氧化钛2-11份、高铝矾土4-10份、填料3-5份、鳞片石墨3-9份、粘结剂0.1-4份。
优选地，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的原料：有机硅树脂22-41份、对苯二异氰酸酯18-31份、固化剂1.2-2.2份、稀土氧化物33-55份、纳米二氧化钛2-6份、高铝矾土4-6份、填料3-4份、鳞片石墨3-5份、粘结剂0.1-2份。
优选地，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的原料：有机硅树脂31份、对苯二异氰酸酯22份、固化剂1.6份、稀土氧化物45份、纳米二氧化钛4份、高铝矾土5份、填料3份、鳞片石墨4份、粘结剂1.1份。
优选地，所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土11-26份、粒径为0.6-1mm的高铝粉12-19份、氧化镁6-21份、刚玉粉5-18份。
优选地，所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1-1.5：1。
优选地，所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
优选地，所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
本发明的另一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为600-800℃，煅烧的时间为1-3h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为0.1-1.2um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的8-11%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，是以稀土氧化物、有机硅树脂和对苯二异氰酸酯为主要材料，同时，加入具有耐高温、耐磨作用的辅料，使得制备出的复合材料具有优异的耐火性能、耐磨性能。此外，该复合材料的制备方法也不同于传统的方法，只是将各种添加剂简单混合固化，而本发明首先对稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨进行煅烧，而后粉碎，再将粉料与有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂进行均匀混合，即得。该方法保证了复合材料的耐火性能、耐磨性能，可有效保护陶瓷。
（2）本发明提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，该复合材料配方中添加的纳米二氧化钛具有很高的化学稳定性、热稳定性，可有效提高复合材料的耐火性能。
（3）本发明提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，该复合材料配方中添加的粘结剂由无机粘结剂和有机粘结剂复合而成，该粘结剂可以增强复合材料的结合力，使得复合材料具有良好的致密性以及力学强度，增加了耐磨性和耐腐蚀性。
（4）本发明提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，该复合材料配方中添加的固化剂，与有机硅树脂、对苯二异氰酸酯形成聚合物，该聚合物具有突出的耐高温、高强度、良好的耐磨性和化学稳定性等优点，提高了复合材料的耐高温、耐磨性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的组分：有机硅树脂46份、对苯二异氰酸酯18份、固化剂3.2份、稀土氧化物33份、纳米二氧化钛11份、高铝矾土4份、填料5份、鳞片石墨3份、粘结剂4份。
其中，所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土26份、粒径为0.6mm的高铝粉19份、氧化镁6份、刚玉粉18份。
其中，所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1.5：1。
其中，所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
其中，所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
本发明的另一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为800℃，煅烧的时间为1h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为1.2um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的11%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
实施例2
本实施例提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的组分：有机硅树脂22份、对苯二异氰酸酯35份、固化剂1.2份、稀土氧化物58份、纳米二氧化钛2份、高铝矾土10份、填料3份、鳞片石墨9份、粘结剂0.1份。
其中，所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土11份、粒径为1mm的高铝粉12份、氧化镁21份、刚玉粉5份。
其中，所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1：1。
其中，所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
其中，所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
本发明的另一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为600℃，煅烧的时间为3h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为0.1um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的8%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
实施例3
本实施例提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的组分：有机硅树脂41份、对苯二异氰酸酯18份、固化剂2.2份、稀土氧化物33份、纳米二氧化钛6份、高铝矾土4份、填料4份、鳞片石墨3份、粘结剂2份。
其中，所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土26份、粒径为1mm的高铝粉19份、氧化镁21份、刚玉粉18份。
其中，所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1.5：1。
其中，所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
其中，所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
本发明的另一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为800℃，煅烧的时间为3h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为1.2um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的11%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
实施例4
本实施例提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的组分：有机硅树脂22份、对苯二异氰酸酯31份、固化剂1.2份、稀土氧化物55份、纳米二氧化钛2份、高铝矾土6份、填料3份、鳞片石墨5份、粘结剂0.1份。
其中，所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土11份、粒径为0.6mm的高铝粉12份、氧化镁6份、刚玉粉5份。
其中，所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1.2：1。
其中，所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
其中，所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
本发明的另一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为700℃，煅烧的时间为2h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为0.6um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的9%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
实施例5
本实施例提供的一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的组分：有机硅树脂31份、对苯二异氰酸酯22份、固化剂1.6份、稀土氧化物45份、纳米二氧化钛4份、高铝矾土5份、填料3份、鳞片石墨4份、粘结剂1.1份。
其中，所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土15份、粒径为0.7mm的高铝粉15份、氧化镁18份、刚玉粉11份。
其中，所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1.2：1。
其中，所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
其中，所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
本发明的另一个方面提供一种用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为650℃，煅烧的时间为2h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为0.6um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的9%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
性能测试：
本实施例1-5制备的金属陶瓷复合材料最高耐热温度分别为1398℃、1420℃、1490℃、1520℃、1481℃、而普通的耐火材料最高耐热温度仅为1100℃。由此可见，本发明的金属陶瓷复合材料具有突出的耐火性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的原料：有机硅树脂22-46份、对苯二异氰酸酯18-35份、固化剂1.2-3.2份、稀土氧化物33-58份、纳米二氧化钛2-11份、高铝矾土4-10份、填料3-5份、鳞片石墨3-9份、粘结剂0.1-4份。
2.根据权利要求1所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的原料：有机硅树脂22-41份、对苯二异氰酸酯18-31份、固化剂1.2-2.2份、稀土氧化物33-55份、纳米二氧化钛2-6份、高铝矾土4-6份、填料3-4份、鳞片石墨3-5份、粘结剂0.1-2份。
3.根据权利要求2所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述用于陶瓷耐火涂层复合材料包括如下重量份数的原料：有机硅树脂31份、对苯二异氰酸酯22份、固化剂1.6份、稀土氧化物45份、纳米二氧化钛4份、高铝矾土5份、填料3份、鳞片石墨4份、粘结剂1.1份。
4.根据权利要求1所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述填料包括如下重量份数的原料：活性矾土11-26份、粒径为0.6-1mm的高铝粉12-19份、氧化镁6-21份、刚玉粉5-18份。
5.根据权利要求1所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的复合，所述无机粘结剂和有机粘结剂的质量比为1-1.5：1。
6.根据权利要求5所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述无机粘结剂为纳米氮化硅，所述有机粘结剂为聚乙烯缩戊酯。
7.根据权利要求1所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料，其特征在于：所述固化剂为二氨基二苯甲烷。
8.如权利要求1-7任一项所述的用于陶瓷耐火涂层复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤，
（1）按照权利要求1所述的重量份数称量有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨、粘结剂；
（2）将稀土氧化物、纳米二氧化钛、高铝矾土、填料、鳞片石墨混合在一起，放入高温炉进行煅烧，煅烧的温度为600-800℃，煅烧的时间为1-3h；
（3）煅烧之后，冷却至室温，取出，放入球磨机进行研磨，至粉料的平均粒径为0.1-1.2um；
（4）将有机硅树脂、对苯二异氰酸酯、固化剂、水和研磨后的粉料，依次放入水粉混合机中进行混合，所述水的量为所述粉料重量的8-11%，混合均匀后取出，再加入粘结剂，搅拌均匀，即可。
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