CN112374910A - 一种用于耐火砖的表面处理防滑组分 - Google Patents

一种用于耐火砖的表面处理防滑组分 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于耐火砖表面处理的防滑剂组分，配方组成中含有碳酸钙10～75％，金属氧化物0.1～5％，合成树脂0.1～20％，其余用有机溶剂补足至100％。该配方应用到耐火砖表面后，防滑组分厚度为0.1～2mm时，可以提高耐火砖的摩擦系数，尤其是可以提高耐火砖面的持久摩擦效果和高温下的摩擦效果。

Description

一种用于耐火砖的表面处理防滑组分
技术领域
本发明属于耐火砖的表面处理技术领域，用于提高其表面防滑性能，具体涉及一种防滑剂及其组成。
背景技术
耐火砖是指可以在高温下承受物理，化学作用而不易损坏或不损坏的砖材料，称之为耐火砖。耐火砖是各种工业炉的基础材料之一，根据其所含主要组分的不同分为粘土砖、高铝砖、莫来石砖、刚玉砖、镁砖、镁碳砖和碳质耐火砖等。按制备工艺方法来划分可分为烧成砖、不烧砖、电熔砖(熔铸砖)和耐火隔热砖；按形状和尺寸可分为标准型砖、普通砖和特异型砖等。耐火砖可用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，并在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用。
耐火砖的生产中，通常需要加入有机物质以达到良好的性能，这会让砖面很光滑，例如工业中常用的镁碳砖，其制备原料除了高熔点的电熔镁砂或烧结镁砂，还要加入高熔点碳素材料石墨，以及粘合剂沥青类物质，压制成型后的砖面十分光滑。防火砖的生产，储运和使用过程中，都要涉及到耐火砖的搬运与转移，无论是人工方式，还是机械方式进行搬运，都会发生人或者物体与耐火砖表面的接触，这些表面光滑的耐火砖在搬运过程中，由于摩擦系数小，很容易发生脱落，不仅造成砖块本身的破损，更重要的是会对人员、机械和场地造成伤害。工业生产的耐火砖，砖体通常做成几公斤到几百公斤重，以几十公斤到几百公斤的砖块居多，较高的质量让砖块在搬运过程中的脱落风险变得更大。为了减少或者杜绝耐火砖在搬运和使用过程中的脱落风险，对耐火砖表面进行处理，提高表面的摩擦系数，可以有效提高搬运过程中的安全性，保证生产和搬运工作的顺利实施。防火砖在工业中使用时，有时需要建造成带弧度的装置，砖块由于其本身的重力，会出现脱落的风险，效果良好的防滑处理，可以避免该现象的发生。
关于防滑剂的文献报道很多，但是对于耐火砖表面进行处理，提高其表面摩擦系数的仅有2篇文献报道，专利JP57175785报道了用聚丙烯酸酯类的热固性树脂，在镁碳砖的表面涂层0.1～2mm，然后在高温下进行加热，以增加镁碳砖的表面粗糙度，防止使用过程中的脱落。JP57145090报道了用30～70％的合成树脂或者天然树脂，也可以加入醇类溶剂组成的配方，在镁碳砖的表面涂层0.1～0.8mm，以增加镁碳砖的表面粗糙度，防止使用过程中的脱落。以上文献报道的方法是仅用树脂作为防滑组分，用于防火砖表面处理后以增加砖面粗糙度，为了达到良好的防滑效果，需要涂0.1～2mm厚度的防滑层，这需要使用大量的树脂，带来了较高的使用成本，也带来了很大的环境问题，在使用过程中通常要求涂层之后采用加热工艺固化，以达到良好的防滑效果，增加了能源的消耗，加热工艺增加了操作工艺，不仅带来操作成本上升，也降低了生产效率。
用于各种用途的防滑剂报道较多，专利KR2008079234报道了用丙烯酸酯类树脂中加入碳酸钙和硅砂，用于路面的防滑处理。专利CN109535894报道了使用丙烯酸酯类树脂进行木制地板的防滑处理。专利CN108822355报道了采用乙烯类树脂，橡胶，碳酸钙，氧化钙和有机酸盐作为防滑剂使用。专利CN109970466报道了一种环保砖面防滑剂及其制备方法，报道采用有机酸的体系中，加入无机盐，金属氧化物，热膨胀微囊和水组成的体系，应用于瓷砖、大铺石、水磨石、大理石、釉面砖、陶瓷和木地板表面，添加到砖块表面后加热到110～130℃处理，处理的表面被有机酸腐蚀产生很多微型凹槽，热膨胀微胶囊膨胀后卡紧鱼凹槽的侧壁并沿凹槽外凸起，使砖面形成大量的微型凸起，以提高砖面的耐摩擦力，提到金属氧化物为纳米级的二氧化硅和二氧化钛，吸附在热膨胀微胶囊的表面。CN109970466报道的配方组成中使用了纳米级的二氧化硅和二氧化钛，其粘附于热膨胀微囊的表面以增加热膨胀微囊的重量，而且无机氧化物粉末具有润滑性，从而热膨胀微囊在使用防滑剂过程中陷入微型凹槽内，二氧化硅和二氧化钛的作用是增加质量和润滑，该专利报道的配方组成复杂，微囊等技术的使用将显著增加成本，热处理工艺也会带来成本的增加。以上这些文献公开的防滑剂组份，都是以树脂，碳酸钙等作为主要的防滑组分，适用于常见材料的防滑性能提高。由于工业防火砖的砖体质量大，表面很光滑，且多是用在高温场所，以上公开的防滑剂配方体系并不适合用于工业耐火砖的防滑处理。
本发明以树脂，碳酸钙和溶剂为基础配方，并加入金属氧化物，有效提升了防滑剂在工业耐火砖表面的防滑性能，相比已经公开的配方组成，本发明公开的配方组成有效增加砖面抗摩擦的持久性能，以及在高温下的抗摩擦效果。
发明内容
本发明公开的技术方案，旨在于提供一种防火砖用的表面处理组份，提高砖的表面防滑效果，其组成含有树脂，碳酸钙，金属氧化物和溶剂。
本发明的显著优势是适用于耐火砖的表面防滑。
本发明的显著优势是适用于耐火砖的表面防滑，可以提高耐火砖的持久防滑性能。
本发明的显著优势是适用于耐火砖在高温下的防滑。
本发明公开的防滑组分具有组成简单，制备方法简便的特点。
本发明公开的防滑组分使用时操作简单，没有高温加热等工艺，具有良好的经济性和环保性。
本发明的技术方案如下：
一种耐火砖表面处理的防滑配方组分，其特征在于：含有碳酸钙10～75％，金属氧化物0.1～5％，合成树脂0.1～20％，其余用有机溶剂补足至100％。
进一步地，一种耐火砖表面处理的防滑配方组分，其特征在于：含有碳酸钙30～65％，金属氧化物0.5～3％，合成树脂1～15％，其余用有机溶剂补足至100％。
进一步地，耐火砖工业中常见的耐火砖，包括耐火粘土砖、高铝砖、硅砖和镁碳砖。
进一步地，其中碳酸钙包括重质碳酸钙，轻质碳酸钙，胶体碳酸钙和晶体碳酸钙中的一种或者多种，碳酸钙的粒径范围为100～2000目之间。
进一步地，金属氧化物为氧化铜，氧化亚铜，氧化锌，氧化镁，氧化铁，氧化亚铁，四氧化三铁，氧化锆和氧化铝的一种或者多种的混合物，氧化物的粒径范围为150～3000目之间。
进一步地，合成树脂为聚醋酸乙烯酯，聚丙烯酸树脂，树脂的分子量范围为0.5～100万，可以是一种树脂，也可以是不同分子量相同结构的树脂，也可以是不同树脂的和不同水解度聚醋酸乙烯酯的组合物。其中的聚醋酸乙烯酯包括醋酸乙烯酯的聚合物，也包括聚合后的水解产物，水解度为0～99％之间。聚丙烯酸树脂是指含有丙烯酸单体的聚合物，分子量范围在0.5～100万之间。
进一步地，其中的有机溶剂为醇类溶剂，包括一元醇和多元醇，例如甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，乙二醇，二乙二醇，乙二醇单甲醚和甘油等。
进一步地，本发明公开的组分制备方法是将计量好的树脂、溶剂、碳酸钙和金属氧化物加入后，温度在-10～120℃之间，搅拌1～300min后得到。
进一步地，本发明公开的配方用途是耐火砖的表面处理，用于改善耐火砖的防滑性能，具体使用方式包括喷涂，涂刷和浸渍。在使用中，本发明的防滑剂组成可以直接用于喷涂，涂刷和浸渍，也可以用有机溶剂稀释后再进行喷涂，涂刷和浸渍。本发明处理后的防滑组分在砖面的厚度为0.1～2mm，指的是喷涂后防滑剂固体物质在砖块表面的沉积厚度。
在用本发明公开的组分处理耐火砖时，配方中挥发的溶剂通过吸收装置进行处理，回收得到的液体组分，可以继续套用。
本发明公开的耐火砖表面处理的防滑剂组成，通过树脂，溶剂，碳酸钙和金属氧化物的组成，提供了一种性能良好的防火砖的防滑剂，具有成本低廉，制备容易，使用方便和环保安全的特性。相比于普通的防滑剂，本发明中的配方组成中由于金属氧化物的加入，有效提高了防摩擦的持久性以及在高温下的防摩擦效果，并且具有良好的经济型和环保型。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
制备实例1
称取无水乙醇560.0g，氧化锆10.0g(粒径为1000目)，树脂聚醋酸乙烯酯(平均分子量为5万)30.0g，轻质碳酸钙400.0g(粒径为1000目)，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，在20～25℃下，搅拌60min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
制备实例2
称取甲醇288.0g，氧化铜2.0g(粒径为400目)，苯丙树脂(平均分子量为1万，其中苯乙烯：丙烯酸丁酯的质量比为3：1)10.0g，轻质碳酸钙200.0g(粒径为200目)，重质碳酸钙500.0g，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，用冰水浴保持温度在0～5℃，搅拌120min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
制备实例3
称取甲醇275.0g，氧化铁45.0g(粒径为500目)，聚醋酸乙烯酯(平均分子量为10万，)180.0g，轻质碳酸钙500.0g(粒径为2500目)，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，用油浴加热至回流下，搅拌100min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
制备实例4
称取乙二醇540.0g，氧化锌20.0g(粒径为1000目)，聚醋酸乙烯酯(PVA1788)20.0g，聚丙烯酸乙酯20.0g平均分子量为0.8万)，轻质碳酸钙300.0g(粒径为1000目)，晶体碳酸钙100.0g，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，用油浴加热到100～105℃，搅拌260min,观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
制备实例5
称取丁醇540.0g，三氧化二铁20.0g(粒径为1800目)，丙烯酸树脂(平均分子量为50万，单丙烯酸乙酯：甲基丙烯酸甲酯的质量比为4：1)20.0g，聚丙烯酸乙酯20.0g，胶体碳酸钙400.0g(粒径为800目)，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，用油浴加热到在40～50℃下，搅拌60min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
制备实例6
称取甲醇335.0g，四氧化三铁15.0g(粒径为1250目)，聚醋酸乙烯酯(平均分子量10万)50.0g，轻质碳酸钙600.0g(粒径为2500目)，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，在20～25℃下，搅拌20min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
制备实例7
称取甘油540.0g，乙二醇单甲醚，氧化亚铜5.0g(粒径为1500目)，氧化镁3.0g，聚醋酸乙烯酯(平均分子量80万)20.0g，聚丙烯酸乙酯20.0g，晶体碳酸钙400.0g(粒径为250目)，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，用油浴加热到在90～95℃，搅拌40min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
对比例1
称取无水乙醇560.0g，树脂聚醋酸乙烯酯(平均分子量为5万)30.0g，轻质碳酸钙410.0g(粒径为1000目)，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，在20～25℃下，搅拌60min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
对比例2
称取甲醇335g，二氧化钛15.0g，聚醋酸乙烯酯(平均分子量10万)50.0g，轻质碳酸钙600.0g，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，在20～25℃下，搅拌20min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
对比例3
称取甲醇900g，聚醋酸乙烯酯(平均分子量10万)100.0g，将称量好的物料投入到2L的三口烧瓶中，在20～25℃下，搅拌90min，观察搅拌均匀后，倒出物料备用。
防滑性能测试
砖面经多次摩擦后的表面摩擦系数
按照实施例1方法制备的样品，用喷涂设备均匀的喷涂到3块500kg重的镁碳砖上，保证在砖面沉积的固体物厚度为0.5mm，然后在每个砖块上选择一个面，在这个面上画出1200mm*400mm的面积，然后分别用50kg的镁碳砖，确保其中一个面积是400mm*400mm，用这个面在500kg砖块上画出的长方形，沿着长从头到尾分别滑动，在3块砖上分别滑动5次，10次，20次，然后用电锯在长方形的中部锯下来一块200mm*200mm摩擦过的砖面，厚度是20mm，另外锯下来一块未经摩擦的喷涂后的200mm*200mm砖面，厚度是20mm，为0次摩擦的砖面。
其余的实施例样品和对比例的样品重复以上的操作，得到0次，5次，10次，20次摩擦后的砖块样品。锯下1块未喷雾的光滑砖面，同样为200mm*200mm的砖面，厚度是20mm。对这些制备得到的砖块样品进行静态摩擦系数和动态摩擦系数。测试方法为GB4100-2006陶瓷砖中的附录M，摩擦系数的测定，测试仪器为摩擦系数仪MXD-02。测试的结果见表1。
表1.摩擦系数的结果
Figure BDA0002611001930000091
可以发现本发明公开的添加金属氧化物的配方，可以明显提高的砖块表面的持久摩擦效果。
高温加热后的摩擦系数
选择实施例1，实施例6，对比例1，对比例2和对比例3的样品喷涂过的50kg镁碳砖，喷涂后表面厚度是0.5mm，以及实施例1喷涂过的50kg镁碳砖，喷涂后表面厚度是1.6mm。这些砖放入1700℃的炉子内，保温12h，然后拿出来晾至室温，选择一个面，从其中间锯下来一块200mm*200mm的砖面，厚度是20mm，进行摩擦力的测试。测试方法为GB 4100-2006陶瓷砖中的附录M，摩擦系数的测定，测试仪器为摩擦系数仪MXD-02。具体结果见表2。
表2.高温加热后的摩擦系数
Figure BDA0002611001930000101
可以发现本发明公开的添加金属氧化物的配方，可以明显提高的砖块表面的高温加热后的摩擦系数。

Claims (9)

1.一种用于耐火砖表面处理的防滑配方组分，其特征在于：含有碳酸钙10～75％，金属氧化物0.1～5％，合成树脂0.1～20％，其余用有机溶剂补足至100％。
2.根据权利要求1所述，一种耐火砖表面处理的防滑配方组分，进一步的优选为：含有碳酸钙30～65％，金属氧化物0.5～3％，合成树脂1～15％，其余用有机溶剂补足至100％。
3.根据权利要求1所述，耐火砖为工业中常见的耐火砖，包括耐火粘土砖、高铝砖、硅砖和镁碳砖。
4.根据权利要求1所述，碳酸钙包括重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙中的一种或者多种，碳酸钙的粒径范围为100～2000目之间。
5.根据权利要求1所述，金属氧化物为包括氧化铜、氧化亚铜、氧化锌、氧化镁、氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、氧化锆和氧化铝的一种或者多种的混合物，氧化物的粒径范围为150～3000目之间。
6.根据权利要求1所述，合成树脂为聚醋酸乙烯酯，聚丙烯酸树脂，树脂的分子子量范围为0.5～100万，可以是一种树脂，也可以是不同分子量的相同树脂，也可以是不同类型树脂的组合物。
7.根据权利要求1所述，其中的有机溶剂为醇类溶剂。
8.根据权利要求1所述，制备方法是将称量好的溶剂，碳酸钙，金属氧化物和聚醋酸乙烯酯加入后，温度在-10～120℃之间，搅拌1～300min。
9.根据权利要求1所述，本发明配方组合应用于耐火砖的表面处理，用于改善耐火砖的防滑性能，具体使用方式包括喷涂，涂刷和浸渍，处理后的防滑组分在砖面的厚度为0.1～2mm。
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