CN108164272A - 一种石英耐火材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石英耐火材料，包括如下组分：无机原料300‑360重量份；酸性添加剂15‑20重量份；粘接剂30‑40重量份；溶剂60‑80重量份。本发明具有粘接效果好、强度高以及熔化/分解温度高。

Description

一种石英耐火材料
技术领域
本发明涉及耐高温材料技术领域，具体涉及一种石英耐火材料。
背景技术
耐火度不低于1599℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。但仅以耐火度来定义已不能全面描述耐火材料了，1599℃并不是绝对的。现定义为凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料称为耐火材料。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的69%～60%。
酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅94%以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩，甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料，含有30%~46%的氧化铝，属弱酸性耐火材料，抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛。中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性较差，高温荷重变形温度较低。碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品，其热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高，抗酸碱和盐的侵蚀，尤其是弱酸碱具有较好的抵抗能力，不受金属和熔渣的润湿，质轻。广泛用作高温炉衬材料，也用作石油、化工的高压釜内衬。碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分，常用的是镁砖。含氧化镁80%~85%以上的镁砖，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。
耐火材料应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。在现有技术中，石英耐火材料的应用范围广泛，存在粘接效果不良的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种石英耐火材料，解决了石英耐火材料粘接效果不良的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种石英耐火材料，包括如下组分：
无机原料 300-360重量份；
酸性添加剂 15-20重量份；
粘接剂 30-40重量份；
溶剂 60-80重量份。
石英耐火材料中无机原料与粘接剂混合粘接在一起，其中无机原料具有良好的耐火性能和荷重软化温度高，酸性添加剂使得耐火材料对酸具有良好的抗蚀性，溶剂对环境无污染，与粘接剂相溶，使得石英耐火材料组分均匀分布，性能优良。
进一步优选地，包括如下组分：
无机原料 320重量份；
酸性添加剂 18重量份；
粘接剂 35重量份；
溶剂 70重量份。
进一步优选地，包括如下组分：
无机原料 340重量份；
酸性添加剂 15重量份；
粘接剂 40重量份；
溶剂 80重量份。
进一步地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 200-250重量份；
氧化锆 50-80重量份；
氧化钙 40-60重量份。
无机原料选择石英砂、氧化锆和氧化钙组成，不添加其余无机成分，依然可以使耐火材料具有相应的强度和耐火性能，氧化锆的加入使得耐火材料的抗热振性能优良，氧化钙为碱性原料，与酸性添加剂反应速率慢，碱性原料不易变质，且具有一定的对碱的抗蚀性。
石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。石英砂是重要的工业矿物原料，非化学危险品，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及防火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料，滤料等工业。石英砂所具有的独特的物理、化学特性，使得其在航空、航天、电子、机械以及当今飞速发展的IT产业中占有举足轻重的地位，特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。
氧化锆自然界的氧化锆矿物原料，主要有斜锆石和锆英石。锆英石系火成岩深层矿物，颜色有淡黄、棕黄、黄绿等，比重4.6－4.7，硬度7.5，具有强烈的金属光泽，可为陶瓷釉用原料。.氧化锆：主要用于压电陶瓷制品，日用陶瓷，耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。也用于生产钢及有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。可作为高效的高温隔热材料。2.氧化锆纤维：在航空航天、国防军工、原子能等领域，用来超高温隔热防护材料和陶瓷基复合增强材料；在陶瓷烧结、金属冶炼、高温分解、半导体制造、石英熔融等领域，用来制造耐高于1500℃以上高温的超高温工业窑炉、超高温实验电炉和其他超高温加热装置等；还可作为高温过滤材料和高温反应催化剂载体以及用作塑料、橡胶、乳胶等的惰性填充剂。3.用作塑料、橡胶、乳胶等的惰性填充剂、增量剂。适用于胶管、胶带、模压制品、挤出制品和鞋类等。也用作环氧胶黏剂及密封胶的填充剂。也是制造陶瓷、搪瓷和玻璃器皿的常用原料。4.用于制造功能陶瓷和结构陶瓷，或作研磨材料。5.因其折射率大、熔点高、耐蚀性强，故用于窑业原料。压电陶瓷制品有滤波器、扬声器超声波水声探测器等。还有日用陶瓷（ 工业陶瓷釉药） 、耐火材料、贵重金属熔炼用的锆砖及锆管等。还用于钢、有色金属、光学玻璃、二氧化锆纤维、化妆品中作颜料。
氧化钙是一种无机化合物，它的化学式是CaO，俗名生石灰。物理性质是表面白色粉末，不纯者为灰白色，含有杂质时呈淡黄色或灰色，具有吸湿性。可作填充剂，例如:用作环氧胶黏剂的填充剂；用作分析试剂，气体分析时用作二氧化碳吸收剂，光谱分析试剂，高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序，实验室氨气的干燥及醇类脱水等；用作原料，可制造电石、纯碱、漂白粉等，也用于制革、废水净化，氢氧化钙及各种钙化合物；可用作建筑材料、冶金助熔剂，水泥速凝剂，荧光粉的助熔剂；用作植物油脱色剂，药物载体，土壤改良剂和钙肥；还可用于耐火材料、干燥剂；可配制农机1、2号胶和水下环氧胶黏剂，还用作与2402树脂预反应的反应剂；用于酸性废水处理及污泥调质；还可用作锅炉停用保护剂，利用石灰的吸湿能力，使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥，防止腐蚀，适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护。
进一步优选地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 250重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 40重量份。
进一步地，所述酸性添加剂为硼酸。
硼酸，为白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶，有滑腻手感，无臭味。溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。大量用于玻璃(光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维)工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短溶融时间。
进一步地，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 25-30重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 3-5重量份；
改性水玻璃 2-5重量份。
粘接剂有酚醛树脂、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和改性水玻璃组成，其中酚醛树脂具有良好的粘接效果，改性水玻璃的粘度大；粘接剂与溶剂混合使得粘接剂更易于无机原料混合均匀，整体分散均匀，性能均匀。
酚醛树脂，是一种合成塑料，无色或黄褐色透明固体，因电气设备使用较多，也俗称电木。耐热性、耐燃性、耐水性和绝缘性优良，耐酸性较好，耐碱性差，机械和电气性能良好，易于切割，分为热固性塑料和热塑性塑料两类。合成时加入不同组分，可获得功能各异的改性酚醛树脂，具有不同的优良特性，如耐碱性、耐磨性、耐油性、耐腐蚀性等。
进一步地，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
进一步地，所述溶剂为乙酸乙酯。
乙酸乙酯无毒无害，粘接剂能更均匀的与无机原料粘接，使得耐火材料的粘接效果更好，强度更高。
乙酸乙酯又称醋酸乙酯。纯净的乙酸乙酯是无色透明具有刺激性气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。我们所说的陈酒很好喝，就是因为酒中含有乙酸乙酯。乙酸乙酯具有果香味。因为酒中含有少量乙酸，和乙醇进行反应生成乙酸乙酯。因为这是个可逆反应，所以要具有长时间，才会积累导致陈酒香气的乙酸乙酯。
本发明的有益效果是：
1.石英耐火材料中无机原料与粘接剂混合粘接在一起，其中无机原料具有良好的耐火性能和荷重软化温度高，酸性添加剂使得耐火材料对酸具有良好的抗蚀性，溶剂对环境无污染，与粘接剂相溶，使得石英耐火材料组分均匀分布，性能优良；
2.无机原料选择石英砂、氧化锆和氧化钙组成，不添加其余无机成分，依然可以使耐火材料具有相应的强度和耐火性能，氧化锆的加入使得耐火材料的抗热振性能优良，氧化钙为碱性原料，与酸性添加剂反应速率慢，碱性原料不易变质，且具有一定的对碱的抗蚀性；
3.粘接剂有酚醛树脂、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和改性水玻璃组成，其中酚醛树脂具有良好的粘接效果，改性水玻璃的粘度大；粘接剂与溶剂混合使得粘接剂更易于无机原料混合均匀，整体分散均匀，性能均匀；
4.乙酸乙酯无毒无害，粘接剂能更均匀的与无机原料粘接，使得耐火材料的粘接效果更好，强度更高。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
一种石英耐火材料，包括如下组分：
无机原料 320重量份；
酸性添加剂 18重量份；
粘接剂 35重量份；
溶剂 70重量份。
具体地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 230重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 40重量份。
具体地，所述酸性添加剂为硼酸。
具体地，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 28重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 4重量份；
改性水玻璃 3重量份。
具体地，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
具体地，所述溶剂为乙酸乙酯。
实施例1制备得到的耐火材料的熔化/分解为2150℃。
实施例2
一种石英耐火材料，包括如下组分：
无机原料 340重量份；
酸性添加剂 15重量份；
粘接剂 40重量份；
溶剂 80重量份。
具体地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 250重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 40重量份。
具体地，所述酸性添加剂为硼酸。
具体地，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 25重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 5重量份；
改性水玻璃 5重量份。
具体地，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
具体地，所述溶剂为乙酸乙酯。
实施例1制备得到的耐火材料的熔化/分解为2150℃。
实施例3
一种石英耐火材料，包括如下组分：
无机原料 300重量份；
酸性添加剂 15重量份；
粘接剂 30重量份；
溶剂 60重量份。
具体地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 200重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 50重量份。
具体地，所述酸性添加剂为硼酸。
具体地，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 25重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 3重量份；
改性水玻璃 2重量份。
具体地，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
具体地，所述溶剂为乙酸乙酯。
实施例1制备得到的耐火材料的熔化/分解为2150℃。
实施例4
一种石英耐火材料，包括如下组分：
无机原料 360重量份；
酸性添加剂 20重量份；
粘接剂 40重量份；
溶剂 80重量份。
具体地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 250重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 60重量份。
具体地，所述酸性添加剂为硼酸。
具体地，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 30重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 5重量份；
改性水玻璃 5重量份。
具体地，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
具体地，所述溶剂为乙酸乙酯。
实施例1制备得到的耐火材料的熔化/分解为2150℃。
实施例5
一种石英耐火材料，包括如下组分：
无机原料 320重量份；
酸性添加剂 18重量份；
粘接剂 35重量份；
溶剂 70重量份。
具体地，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 230重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 40重量份。
具体地，所述酸性添加剂为硼酸。
具体地，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 28重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 4重量份；
改性水玻璃 3重量份。
具体地，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
具体地，所述溶剂为乙酸乙酯。
实施例1制备得到的耐火材料的熔化/分解为2150℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种石英耐火材料，其特征在于，包括如下组分：
无机原料 300-360重量份；
酸性添加剂 15-20重量份；
粘接剂 30-40重量份；
溶剂 60-80重量份。
2.根据权利要求1所述的一种石英耐火材料，其特征在于，包括如下组分：
无机原料 320重量份；
酸性添加剂 18重量份；
粘接剂 35重量份；
溶剂 70重量份。
3.根据权利要求1所述的一种石英耐火材料，其特征在于，包括如下组分：
无机原料 340重量份；
酸性添加剂 15重量份；
粘接剂 40重量份；
溶剂 80重量份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种石英耐火材料，其特征在于，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 200-250重量份；
氧化锆 50-80重量份；
氧化钙 40-60重量份。
5.根据权利要求4所述的一种石英耐火材料，其特征在于，所述无机原料由如下组分组成：
石英砂 250重量份；
氧化锆 50重量份；
氧化钙 40重量份。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种石英耐火材料，其特征在于，所述酸性添加剂为硼酸。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种石英耐火材料，其特征在于，所述粘接剂由如下组分组成：
酚醛树脂 25-30重量份；
多亚甲基多苯基多异氰酸酯 3-5重量份；
改性水玻璃 2-5重量份。
8.根据权利要求7所述的一种石英耐火材料，其特征在于，所述改性水玻璃的密度为1.50g/cm3。
9.根据权利要求1-3任一项所述的一种石英耐火材料，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯。
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