CN112341223A - 一种用于矾土基耐火可塑料的保存剂及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于矾土基耐火可塑料的保存剂,由呈液态的A组分和呈粉体形态的B组分组成;所述A组分中各组分及重量配比为:羟基封端的聚二甲基硅氧烷500~700份、增塑剂100~50份、交联单体100~200份、多羟基低聚物2份、催化剂0.5~1.5份;B组分中各组分及重量配比为吸水高分子30~50份、多羟基高聚物300~500份;所述多羟基高聚物为笼型倍半硅氧烷、梯形倍半硅氧烷、羟基MQ树脂中任意两者的混合物。所述保存剂一方面能够阻止原料中的杂质与结合剂发生反应,另一方面能保持住水分,防止自由水的挥发,因此具有保存时间长,保存效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域,涉及一种保存剂,尤其涉及一种用于矾土基耐火可塑料的保存剂。
背景技术
耐火可塑料是用耐火骨料和粉料、生黏土和化学复合结合剂及外加剂,经配制混炼、挤压成砖坯状、包装储存一定时间后仍具有良好的可塑性,并可用捣固方法施工。按耐火骨料品种可分为黏土质、高铝质、莫来石质、刚玉质、铬质、碳化硅质和含锆质的耐火可塑料等。按结合剂种类可分为硫酸铝、磷酸、磷酸盐、水玻璃和树脂等结合的耐火可塑料等。可塑料的耐热震性较好,易施工,适用于各种加热炉、均热炉、退火炉、热风炉等,也可用于小型电弧炉的炉盖、高温炉的烧嘴等部位。
以磷酸作结合剂,用烧结矾土或刚玉作集料,加塑性耐火黏土和保存剂配制而成的塑性泥料称为磷酸结合可塑料。此种可塑料的特点是具有较好的中高温结合强度,耐磨性和抗热震性能好,广泛用于加热炉烧嘴,熔铝炉、竖窑加料口和高温旋风分离器等的内衬。
但是,可塑料原料中含有一些杂质,主要是以单质形态存在的金属铁(Fe),是耐火原料在破粉碎设备上加工时带入的。磷酸会与金属铁等杂质发生反应,产生氢气,使材料发生鼓胀,变得疏松多孔,不利于材料水分的保持,缩短材料保存期。即使可塑料经过了充分困料,这种反应还是会在材料的保存过程中继续进行。
因此,磷酸结合的可塑料缺点是保存期不够长,可塑料会发生硬化过早失去可塑性,一般保存期达不到三个月,甚至不到一个月或更短,这给可塑料的生产、运输、仓贮等带来了一定困难,并直接影响到施工作业和经济效益。
目前在本领域中通常添加草酸作为保存剂,例如中国专利:CN1119174公开的磷酸盐结合高铝可塑料,组成为(wt%):钠基膨润土5~10%,蓝晶石5%,其余为高铝主原料,高铝主原料的粒度组成为:3~lmm占37~45%,1~0.088mm占10~25%,<0.088mm占38~45%,外加:磷酸二氢铝4~9%,柠檬酸和草酸2~3%,其中草酸为0.5~1.5%,多元醇型非离子表面活性剂0.2~0.4%,保存期可以达到3~12个月。中国专利201310297896.X提供了一种耐磨可塑料及其生成方法,其中同样添加草酸作为保存剂。例如中国专利200910227630提供了一种抗铝液侵润的高铝可塑料及制备方法,采用了酸洗高铝原料等制备可塑料,外加浓度为75%的磷酸溶液8~12wt%和草酸0.8~2wt%。该专利添加抗铝液润湿剂是解决可塑料抗铝液侵润的问题,通过原料预酸洗工艺除去原料中的Fe等杂质,再辅以草酸作为保存剂延长可塑料的保存期。
目前在本领域中还有其他一些保存剂的相关报道,中国专利CN201310004596.8提供了一种长保存期磷酸结合高铝质可塑料及制备方法,所述高铝质可塑料中加入有添加剂,所述添加剂为缓蚀剂,所述缓蚀剂的加入量为上述原料总重量的1.0~3.0wt%。所述缓蚀剂是十二烷基苯磺酸钠,乙二胺四乙酸,重铬酸钠,葡萄糖酸钠,钼酸钠,三聚磷酸铝中的一种或两种任意重量比例的组合。该专利采用缓蚀剂加入到磷酸结合的可塑料中,可有效阻止Fe等杂质和磷酸的反应,延长可塑料的保存期,所用原料不用酸洗处理,工艺简单,生产效率高成本低且环保。该专利提供的磷酸结合的高铝质可塑料具有保存期长(可达6至12个月)、可塑性好(保存6~12个月后可塑性指数保持60%以上)、体积密度大、耐压强度高的特点,可以充分满足可塑料在现场的一系列应用,如衬体的频繁修补、紧急修补等。
现阶段所使用的保存剂的主要缺陷在于加入量都要高于1%的加入量,并且大量加入表面活性剂会造成出现微生物大量增生从而出现大量长毛的现象,而且多种保存剂基本都使用了相同的原理用酸性材料或者表活剂去控制Fe离子与磷酸的反应从而减少磷酸的消耗。这种方法虽然在一定条件下减缓了消耗但是会有两个问题出现首先Fe离子的量是随机的并不一定能够正好在范围类,所有就要超量加入,第二杂质并不是只有铁离子其他离子也会出现反应,原理上不是非常的具有普遍性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种专用于矾土基耐火可塑料的保存剂,所述保存剂一方面能够阻止原料中的杂质与结合剂发生反应,另一方面能保持住水分,防止自由水的挥发,因此具有保存时间长,保存效果好的优点。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为:
一种用于矾土基耐火可塑料的保存剂,由呈液态的A组分和呈粉体形态的B组分组成,A组分和B组分的使用质量比为0.2~0.5:0.2~0.5;
所述A组分中各组分及重量配比为:羟基封端的聚二甲基硅氧烷500~700份、增塑剂100~50份、交联单体100~200份、多羟基低聚物2份、催化剂0.5~1.5份;所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷为羟基含量高于2.5%、粘度在200~500cps的羟基封端的聚二甲基硅氧烷中的任意一种或两种以上;所述多羟基低聚物为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意二种自由基聚合的聚合物的一种,且聚合物分子量在350~1000之间;
B组分中各组分及重量配比为吸水高分子30~50份、多羟基高聚物300~500份;所述多羟基高聚物为笼型倍半硅氧烷、梯形倍半硅氧烷、羟基MQ树脂中任意两者的混合物。
所述增塑剂为磷酸三丁酯、正庚烷、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯中的一种或两种以上。
所述交联单体为甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷任意比例的混合物。
所述催化剂为醋酸锡、月桂酸铋,新癸酸铋、环烷酸铋、月桂酸锡中的一种或两种以上。
所述吸水高分子为羧基乙烯共聚物、聚乙烯醇两者按照10~100:1的比例混合的混合物。
本发明同时还提供了所述用于矾土基耐火可塑料的保存剂的制备方法,包括以下步骤:(1)、为先将羟基封端的聚二甲基硅氧烷、增塑剂、交联单体、多羟基低聚物加入动力混合机并开启真空混合均匀,当混合30min后加入催化剂并真空搅拌20min,然后灌装出料即得A组分;
(2)、先将吸水高分子、多羟基高聚物加入动力混合机并开启真空,当真空度达到0.8Mpa,开启搅拌,搅拌速度不得高于10r/min,当搅拌稳定后加热并保持温度控制在45~50℃保温3h后降温到室温并出料即得B组分。
本发明同时还提供了所述的用于矾土基耐火可塑料的保存剂的使用方法,包括以下步骤:先将液态的A组分与矾土基耐火原料混合并加入占总加入量的70%的结合剂,搅拌成均匀的半干料,密封静置24小时,A组分与矾土基耐火原料混合后在矾土基耐火原料表面形成一层保护层,可以阻止矾土基耐火原料中的杂质Fe2O3与结合剂发生反应;然后加入粉体形态的B组分以及剩余的30%的结合剂,搅拌成均匀的泥料后密封保存;B组分溶于结合剂中的水后可形成三维网状结构,并通过与H2O形成氢键的作用原理,保持住水分,防止自由水的挥发,从而起到保存的作用。
与现有技术相比,本发明提供的用于矾土基耐火可塑料的保存剂具有以下优点:在使用时,A、B组分与矾土基耐火原料混合后羟基封端的聚二甲基硅氧烷与增塑剂会吸附在矾土耐火材料的表面同时B组分中的多羟基高聚物会在交联剂的作用下与羟基封端聚二甲基硅氧烷、多羟基聚合物、交联成一种网状交联体,并形成保护层,在矾土基耐火原料表面形成一层保护层,由于多羟基高聚物属于一种半无机物起到填充孔道的作用同时由于核心的硅笼具有憎水性而形成空腔可以阻止离子的对外扩张,而同时多羟基聚合物的亲水性可以保证材料与磷酸的相亲性而不至于相分离。而主体材料为硅氧链可以很好的在磷酸中保持结构稳定从而起到阻止矾土基耐火原料中的杂质3与结合剂发生反应的作用;然后B组分中吸水高分子溶于结合剂中的水后可形成三维网状结构,并通过与H2O形成氢键的作用原理,保持住水分,防止自由水的挥发,从而综合的起到保存的作用。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例中所提供的用于矾土基耐火可塑料的保存剂,采用以下方法制备:
A组分制备工艺为先将粘度为2000cp的羟基封端的聚二甲基硅氧烷600份、增塑剂磷酸三辛酯50份、交联单体100份、有甲基丙烯酸羟乙酯丙烯酸羟丙酯共聚的分子量为350的多羟基低聚物2份加入动力混合机并开启真空混合均匀,当混合30min后加入催化剂月桂酸铋0.5份并真空搅拌20min,然后灌装出料既得A组分。
B组分制备工艺为将羧基乙烯共聚物、聚乙烯醇两者按照10:1的比例混合的吸水高分子30份、笼型倍半硅氧烷与梯形倍半硅氧烷混合得到的多羟基高聚物300份加入动力混合机并开启真空,当真空度达到0.8Mpa,开启搅拌,搅拌速度不得高于10r/min,当搅拌稳定后加热并保持温度控制在45~50℃保温3h后降温到室温并出料既得B组分。
将本实施例所得用于矾土基耐火可塑料的保存剂进行保存实验,先将液态的A组分与矾土基耐火原料混合并加入占总加入量的70%的结合剂(磷酸),搅拌成均匀的半干料,密封静置24小时;然后加入粉体形态的B组分以及剩余的30%的结合剂(磷酸),搅拌成均匀的泥料后密封保存。同时设置空白对照,对比结果如下表所示。
从上表中可以看出,添加有本实施例所制备的保存剂后,矾土基耐火可塑料的保存时间有了十足的提升。
实施例2
本实施例中所提供的用于矾土基耐火可塑料的保存剂,采用以下方法制备:
A组分制备工艺为先将粘度为5000cp的羟基封端的聚二甲基硅氧烷700份、增塑剂磷酸三辛酯50份、交联单体150份、有丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯共聚的分子量为700的多羟基低聚物2份加入动力混合机并开启真空混合均匀,当混合30min后加入催化剂醋酸锡1.5份并真空搅拌20min,然后灌装出料既得A组分。
B组分制备工艺为将羧基乙烯共聚物、聚乙烯醇两者按照40:1的比例混合的吸水高分子35份、笼型倍半硅氧烷与梯形倍半硅氧烷混合得到的多羟基高聚物500份加入动力混合机并开启真空,当真空度达到0.8Mpa,开启搅拌,搅拌速度不得高于10r/min,当搅拌稳定后加热并保持温度控制在45~50℃保温3h后降温到室温并出料既得B组分。
将本实施例所得用于矾土基耐火可塑料的保存剂进行保存实验,先将液态的A组分与矾土基耐火原料混合并加入占总加入量的70%的结合剂(磷酸),搅拌成均匀的半干料,密封静置24小时;然后加入粉体形态的B组分以及剩余的30%的结合剂(磷酸),搅拌成均匀的泥料后密封保存。同时设置空白对照,对比结果如下表所示。
从上表中可以看出,添加有本实施例所制备的保存剂后,矾土基耐火可塑料的保存时间有了十足的提升。
Claims (7)
1.一种用于矾土基耐火可塑料的保存剂,其特征在于:由呈液态的A组分和呈粉体形态的B组分组成,A组分和B组分的质量比为0.2~0.5:0.2~0.5;
所述A组分中各组分及重量配比为:羟基封端的聚二甲基硅氧烷500~700份、增塑剂100~50份、交联单体100~200份、多羟基低聚物2份、催化剂0.5~1.5份;所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷为羟基含量高于2.5%、粘度在2000~5000cps的羟基封端的聚二甲基硅氧烷中的任意一种或两种以上;所述多羟基低聚物为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意二种自由基聚合的聚合物的一种,且聚合物分子量在350~1000之间;
B组分中各组分及重量配比为吸水高分子30~50份、多羟基高聚物300~500份;所述多羟基高聚物为笼型倍半硅氧烷、梯形倍半硅氧烷、羟基MQ树脂中任意两者的混合物。
2.根据权利要求1所述的用于矾土基耐火可塑料的保存剂,其特征在于:所述增塑剂为磷酸三丁酯、正庚烷、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的用于矾土基耐火可塑料的保存剂,其特征在于:所述交联单体为甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的用于矾土基耐火可塑料的保存剂,其特征在于:所述催化剂为醋酸锡、月桂酸铋,新癸酸铋、环烷酸铋、月桂酸锡中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的用于矾土基耐火可塑料的保存剂,其特征在于:所述吸水高分子为羧基乙烯共聚物、聚乙烯醇两者按照10~100:1的比例混合的混合物。
6.一种权利要求1所述用于矾土基耐火可塑料的保存剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)、为先将羟基封端的聚二甲基硅氧烷、增塑剂、交联单体、多羟基低聚物加入动力混合机并开启真空混合均匀,当混合30min后加入催化剂并真空搅拌20min,然后灌装出料即得A组分;
(2)、先将吸水高分子、多羟基高聚物加入动力混合机并开启真空,当真空度达到0.8Mpa,开启搅拌,搅拌速度不得高于10r/min,当搅拌稳定后加热并保持温度控制在45~50℃保温3h后降温到室温并出料即得B组分。
7.一种权利要求1所述的用于矾土基耐火可塑料的保存剂的使用方法,其特征在于包括以下步骤:先将液态的A组分与矾土基耐火原料混合并加入占总加入量的70%的结合剂,搅拌成均匀的半干料,密封静置24小时,A组分与矾土基耐火原料混合后在矾土基耐火原料表面形成一层保护层,可以阻止矾土基耐火原料中的杂质与结合剂发生反应;然后加入粉体形态的B组分以及剩余的30%的结合剂,搅拌成均匀的泥料后密封保存;B组分溶于结合剂中的水后可形成三维网状结构,并通过与H2O形成氢键的作用原理,保持住水分,防止自由水的挥发,从而起到保存的作用。
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