CN112759375A - 一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料及其制备工艺 - Google Patents

一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，由如下重量份原料制成：25‑35份氧化锆/石墨复合纤维，20‑40份改性六方氮化硼，50‑75份烧结莫来石，3‑5份硅微粉，0.1‑0.5份减水剂，10‑15份电熔棕刚玉，20‑30份碳化硅；本发明公开了一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料的制备工艺。本发明通过氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼作为骨料，六方氮化硼具有较高的热导率，能够赋予最终制备出的浇注料优异的热导率，而且改性六方氮化硼层间分离，当与细料混合时，能够均匀的与细料进行混合，防止混合不均，导致最终制备出的浇注料不稳定，热导率下降。

Description

一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种浇注料，具体为一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料及其制备工艺。
背景技术
在耐火材料的应用中，不定形耐火材料具有投资少、能耗省、制成之整体衬体热震稳定性好、气密性好、能修补炉衬等优点，因此它与耐火砖等定性耐火材料相比，应用更为广泛。浇注料是目前生产和使用最广泛的一种不定形耐火材料，主要用于高炉、热风炉、垃圾焚烧炉、化工等水泥领域，其中还可用于构筑加热炉内衬等整体构筑物；其优质品种也可用于冶炼炉，工业上常使用的耐火浇注料主要有铝酸盐浇注料、水玻璃浇注料和磷酸盐浇注料等。
中国发明专利CN101337801B公开了一种耐磨浇注料，它包含如下重量份数的组分：0-1mm的瓷粒15-25份、1-5mm的瓷粒10-20份、1-5mm煅烧红柱石颗粒35-55份、1000目的α氧化铝微粉4-6份、硅微粉3-5份、纯铝酸钙水泥4-5份、硅酸盐类减水剂0.1-0.3份、水5-7份。该发明还公开了上述耐磨浇注料的制备方法。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料及其制备工艺。
本发明所要解决的技术问题：
（1）现有技术制备出的氧化锆纤维体积收缩大，纤维强度低，而且石墨无法均匀的分散在有机溶剂中，所以通过石墨与氧化锆制备出的复合纤维，不具有稳定性；
（2）现有的碳化硅浇注料耐磨性能差，而且不具有高吸收率、高热导率，应用范围窄，无法应用于多种特殊环境。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，由如下重量份原料制成：25-35份氧化锆/石墨复合纤维，20-40份改性六方氮化硼，50-75份烧结莫来石，3-5份硅微粉，0.1-0.5份减水剂，10-15份电熔棕刚玉，20-30份碳化硅；
该耐磨浇注料由如下方法制成：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为1-5mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、减水剂、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48-64h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400-500℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
进一步地，所述改性六方氮化硼由如下方法制成：
步骤S1、将正丁醇、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺按照1∶1∶1的重量比进行混合，制得混合溶剂，之后将六方氮化硼加入混合溶剂中，之后转移至超声仪中超声20h，控制超声仪的功率为140W，制得处理后的六方氮化硼；
步骤S2、将处理后的六方氮化硼加入球磨罐中，加入6-氨基己酸和去离子水，之后依次放入4mm和2mm的玛瑙球，密封球磨罐分别球磨10h，控制球料比为25∶1，球磨速度为1000r/min，制得改性六方氮化硼；
步骤S3、将改性后六方氮化硼加入去离子水中，超声1h，抽滤，之后再次加入去离子水中，超声1h，重复三次。
步骤S1中将正丁醇、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺按照1∶1∶1的重量比进行混合制备出一种混合溶剂，该混合溶剂为一种有机溶剂，该有机溶剂具有较强的极性，其表面能较大，与六方氮化硼具有较强的相互作用力，能够克服六方氮化硼层与层之间的范德华力，能够将六方氮化硼稳定的分散在混合溶剂中；步骤S2中将处理后的六方氮化硼加入球磨罐中，分别通过玛瑙球进行球磨，球磨过程中六方氮化硼层间会产生弯折，增大六方氮化硼层间的距离，之后6-氨基己酸能够进入六方氮化硼层间，进一步将层间分离，而且6-氨基己酸上含有大量氨基，通过1000r/min的转速进行球磨能够使六方氮化硼的边缘产生缺陷，进而与氨基连接，加入去离子水是因为当六方氮化硼层间分离时，去离子水能进入层间起到缓冲作用；
进一步地，所述氧化锆/石墨复合纤维由如下方法制成：
（1）将石墨加入圆底烧瓶中，加入硝酸钠和质量分数98%浓硫酸，在3℃冰浴中搅拌15min，加入氯酸钾，继续搅拌30min，之后40℃水浴加热，反应3h，加入去离子水并置于80℃油浴下反应30min，加入20%过氧化氢水溶液继续反应10min，之后抽滤、洗涤、干燥，制得氧化石墨，控制石墨、硝酸钠、98%浓硫酸、氯酸钾和20%过氧化氢水溶液的重量比为1∶0.5∶20∶0.1∶3；
（2）将氧氯化锆、乙酰丙酮和乙二胺混合加入无水乙醇中，加入硝酸钇，通入氮气排出空气，55℃水浴加热并以120r/min的转速磁力搅拌5h，抽滤，制得滤液，将氧化石墨加入去离子水中制得悬浮液，将悬浮液和滤液混合通过静电纺丝，制得前驱体纤维，控制氧氯化锆、乙酰丙酮、乙二胺和硝酸钇的重量比为1∶1.2∶1∶0.02，控制氧氯化锆和氧化石墨的重量比为5∶1；
（3）将前驱体纤维进行热处理，先以2℃/min的速率升温至150℃，保温2h，之后以1℃/min的速率升温至450℃，保温2h，之后以0.5℃/min的速率升温至600℃，保温4h，制得氧化锆/石墨复合纤维。
石墨之间存在超强的范德华力和共轭作用力，容易形成三维结构，使其在有机相以及水相溶剂中分散性较差，步骤（1）中将石墨在氯酸钾和体积分数20%过氧化氢水溶液等作用下制备出一种氧化石墨，该氧化石墨能够分散在水中也可以分散在有机溶剂中，而且该氧化石墨表面增加了丰富的含氧官能团，不易发生团聚；步骤（2）中通过氧氯化锆、乙酰丙酮、乙二胺和硝酸钇之间反应、过滤，得到滤液，其中乙酰丙酮作为络合剂，乙二胺作为促进剂，滤液实际为氧化锆前驱体纺丝液，之后与氧化石墨悬浮液混合，通过静电纺丝制得前驱体纤维，氧化石墨表面具有大量含氧官能团，能够均匀的分散在无水乙醇中，混合后氧化石墨之间增大的距离使得氧化石墨能够充分的与氧化锆前驱体纺丝液混合，制得的前驱体纤维具有较高的稳定性，之后通过热处理制得氧化锆/石墨复合纤维；本发明制备出的氧化锆/石墨复合纤维既具有氧化锆本身优异的耐高温，耐腐蚀以及耐磨等性能，又具有石墨纤维优异的机械强度等优点。
进一步地，所述硅微粉硅微粉的粒度小于1μm，硅微粉中SiO2的含量大于等于90%，所述电熔棕刚玉的粒度小于3mm，所述碳化硅的粒度小于0.06mm。
进一步地，所述减水剂为柠檬酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或几种。
一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料的制备工艺，包括如下步骤：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为1-5mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、减水剂、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48-64h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400-500℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料。
本发明的有益效果：
（1）本发明一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，以氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼作为骨料，以碳化硅等作为细料，改性六方氮化硼在制备过程中，步骤S1中将正丁醇、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺按照1∶1∶1的重量比进行混合制备出一种混合溶剂，该混合溶剂为一种有机溶剂，该有机溶剂具有较强的极性，其表面能较大，与六方氮化硼具有较强的相互作用力，能够克服六方氮化硼层与层之间的范德华力，能够将六方氮化硼稳定的分散在混合溶剂中；步骤S2中将处理后的六方氮化硼加入球磨罐中，分别通过玛瑙球进行球磨，球磨过程中六方氮化硼层间会产生弯折，增大六方氮化硼层间的距离，之后6-氨基己酸能够进入六方氮化硼层间，进一步将层间分离，而且6-氨基己酸上含有大量氨基，通过1000r/min的转速进行球磨能够使六方氮化硼的边缘产生缺陷，进而与氨基连接，加入去离子水是因为当六方氮化硼层间分离时，去离子水能进入层间起到缓冲作用；
（2）氧化锆/石墨复合纤维在制备过程中石墨之间存在超强的范德华力和共轭作用力，容易形成三维结构，使其在有机相以及水相溶剂中分散性较差，步骤（1）中将石墨在氯酸钾和20%过氧化氢水溶液等作用下制备出一种氧化石墨，该氧化石墨能够分散在水中也可以分散在有机溶剂中，而且该氧化石墨表面增加了丰富的含氧官能团，不易发生团聚；步骤（2）中通过氧氯化锆、乙酰丙酮、乙二胺和硝酸钇之间反应、过滤，得到滤液，其中乙酰丙酮作为络合剂，乙二胺作为促进剂，滤液实际为氧化锆前驱体纺丝液，之后与氧化石墨悬浮液混合，通过静电纺丝制得前驱体纤维，氧化石墨表面具有大量含氧官能团，能够均匀的分散在无水乙醇中，混合后氧化石墨之间增大的距离使得氧化石墨能够充分的与氧化锆前驱体纺丝液混合，制得的前驱体纤维具有较高的稳定性，之后通过热处理制得氧化锆/石墨复合纤维，解决了现有技术制备出的氧化锆纤维体积收缩大，而且纤维强度低，而且石墨无法均匀的分散在有机溶剂中，所以通过石墨与氧化锆制备出的复合纤维，不具有稳定性的技术问题；
（3）本发明制备出的氧化锆/石墨复合纤维既具有氧化锆本身优异的耐高温，耐腐蚀以及耐磨等性能，又具有石墨纤维优异的机械强度等优点，本发明通过氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼作为骨料，六方氮化硼具有较高的热导率，能够赋予最终制备出的浇注料优异的热导率，而且改性六方氮化硼层间分离，当与细料混合时，能够均匀的与细料进行混合，防止混合不均，导致最终制备出的浇注料不稳定，热导率下降，而且氧化锆/石墨复合纤维具有高吸收率，所以能够赋予制备出的浇注料具有较高的吸收率，解决了现有的碳化硅浇注料耐磨性能差，而且不具有高吸收率、高热导率，应用范围窄，无法应用于多种特殊环境。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，由如下重量份原料制成：25份氧化锆/石墨复合纤维，20份改性六方氮化硼，50份烧结莫来石，3份硅微粉，0.1份柠檬酸钠，10份电熔棕刚玉，20份碳化硅；
该耐磨浇注料由如下方法制成：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为3mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、柠檬酸钠、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
改性六方氮化硼由如下方法制成：
步骤S1、将正丁醇、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺按照1∶1∶1的重量比进行混合，制得混合溶剂，之后将六方氮化硼加入混合溶剂中，之后转移至超声仪中超声20h，控制超声仪的功率为140W，制得处理后的六方氮化硼；
步骤S2、将处理后的六方氮化硼加入球磨罐中，加入6-氨基己酸和去离子水，之后依次放入4mm和2mm的玛瑙球，密封球磨罐分别球磨10h，控制球料比为25∶1，球磨速度为1000r/min，制得改性六方氮化硼；
步骤S3、将改性后六方氮化硼加入去离子水中，超声1h，抽滤，之后再次加入去离子水中，超声1h，重复三次。
氧化锆/石墨复合纤维由如下方法制成：
（1）将石墨加入圆底烧瓶中，加入硝酸钠和98%浓硫酸，在3℃冰浴中搅拌15min，加入氯酸钾，继续搅拌30min，之后40℃水浴加热，反应3h，加入去离子水并置于80℃油浴下反应30min，加入20%过氧化氢水溶液继续反应10min，之后抽滤、洗涤、干燥，制得氧化石墨，控制石墨、硝酸钠、98%浓硫酸、氯酸钾和20%过氧化氢水溶液的重量比为1∶0.5∶20∶0.1∶3；
（2）将氧氯化锆、乙酰丙酮和乙二胺混合加入无水乙醇中，加入硝酸钇，通入氮气排出空气，55℃水浴加热并以120r/min的转速磁力搅拌5h，抽滤，制得滤液，将氧化石墨加入去离子水中制得悬浮液，将悬浮液和滤液混合通过静电纺丝，制得前驱体纤维，控制氧氯化锆、乙酰丙酮、乙二胺和硝酸钇的重量比为1∶1.2∶1∶0.02，控制氧氯化锆和氧化石墨的重量比为5∶1；
（3）将前驱体纤维进行热处理，先以2℃/min的速率升温至150℃，保温2h，之后以1℃/min的速率升温至450℃，保温2h，之后以0.5℃/min的速率升温至600℃，保温4h，制得氧化锆/石墨复合纤维。
实施例2
一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，由如下重量份原料制成：28份氧化锆/石墨复合纤维，25份改性六方氮化硼，60份烧结莫来石，4份硅微粉，0.3份柠檬酸钠，12份电熔棕刚玉，22份碳化硅；
该耐磨浇注料由如下方法制成：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为3mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、柠檬酸钠、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
实施例3
一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，由如下重量份原料制成：30份氧化锆/石墨复合纤维，35份改性六方氮化硼，70份烧结莫来石，4份硅微粉，0.4份柠檬酸钠，14份电熔棕刚玉，28份碳化硅；
该耐磨浇注料由如下方法制成：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为3mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、柠檬酸钠、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48-64h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400-500℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
实施例4
一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，由如下重量份原料制成：35份氧化锆/石墨复合纤维，40份改性六方氮化硼，75份烧结莫来石，5份硅微粉，0.5份柠檬酸钠，15份电熔棕刚玉，30份碳化硅；
该耐磨浇注料由如下方法制成：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为3mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、柠檬酸钠、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
对比例1
本对比例与实施例1相比，用六方氮化硼代替改性六方氮化硼，制备方法如下所示：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为3mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、柠檬酸钠、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
对比例1
本对比例与实施例1相比，用氧化锆纤维代替氧化锆/石墨复合纤维，制备方法如下所示：
第一步、将氧化锆纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为3mm，制得氧化锆纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、柠檬酸钠、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48-64h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400-500℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
对比例1
本对比例为市场中一种耐磨浇注料。
对实施例1-4和对比例1-3浇注料的耐磨性、热导率和吸收率进行检测，结果如下表所示；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从上表1中能够看出实施例1-4的耐磨性在2.4-2.6cm3之间，1100℃热导率在17.58-17.62（W·M-1·K-1)之间，1100℃下吸收率在0.82-0.84之间；对比例1-3的耐磨性2.8-3.5cm3之间，1100℃热导率在16.68-17.50（W·M-1·K-1)之间，1100℃下吸收率在0.68-0.80之间。所以本发明通过氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼作为骨料，六方氮化硼具有较高的热导率，能够赋予最终制备出的浇注料优异的热导率，而且改性六方氮化硼层间分离，当与细料混合时，能够均匀的与细料进行混合，防止混合不均，导致最终制备出的浇注料不稳定，热导率下降，而且氧化锆/石墨复合纤维具有高吸收率，所以能够赋予制备出的浇注料具有较高的吸收率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，其特征在于，由如下重量份原料制成：25-35份氧化锆/石墨复合纤维，20-40份改性六方氮化硼，50-75份烧结莫来石，3-5份硅微粉，0.1-0.5份减水剂，10-15份电熔棕刚玉，20-30份碳化硅；
该耐磨浇注料由如下方法制成：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为1-5mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、减水剂、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48-64h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400-500℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该耐磨浇注料。
2.根据权利要求1所述的一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，其特征在于，所述改性六方氮化硼由如下方法制成：
步骤S1、将正丁醇、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺按照1∶1∶1的重量比进行混合，制得混合溶剂，之后将六方氮化硼加入混合溶剂中，之后转移至超声仪中超声20h，控制超声仪的功率为140W，制得处理后的六方氮化硼；
步骤S2、将处理后的六方氮化硼加入球磨罐中，加入6-氨基己酸和去离子水，之后依次放入4mm和2mm的玛瑙球，密封球磨罐分别球磨10h，控制球料比为25∶1，球磨速度为1000r/min，制得改性六方氮化硼；
步骤S3、将改性后六方氮化硼加入去离子水中，超声1h，抽滤，之后再次加入去离子水中，超声1h，重复三次。
3.根据权利要求1所述的一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，其特征在于，所述氧化锆/石墨复合纤维由如下方法制成：
（1）将石墨加入圆底烧瓶中，加入硝酸钠和98%浓硫酸，在3℃冰浴中搅拌15min，加入氯酸钾，继续搅拌30min，之后40℃水浴加热，反应3h，加入去离子水并置于80℃油浴下反应30min，加入20%过氧化氢水溶液继续反应10min，之后抽滤、洗涤、干燥，制得氧化石墨，控制石墨、硝酸钠、98%浓硫酸、氯酸钾和20%过氧化氢水溶液的重量比为1∶0.5∶20∶0.1∶3；
（2）将氧氯化锆、乙酰丙酮和乙二胺混合加入无水乙醇中，加入硝酸钇，通入氮气排出空气，55℃水浴加热并以120r/min的转速磁力搅拌5h，抽滤，制得滤液，将氧化石墨加入去离子水中制得悬浮液，将悬浮液和滤液混合通过静电纺丝，制得前驱体纤维，控制氧氯化锆、乙酰丙酮、乙二胺和硝酸钇的重量比为1∶1.2∶1∶0.02，控制氧氯化锆和氧化石墨的重量比为5∶1；
（3）将前驱体纤维进行热处理，先以2℃/min的速率升温至150℃，保温2h，之后以1℃/min的速率升温至450℃，保温2h，之后以0.5℃/min的速率升温至600℃，保温4h，制得氧化锆/石墨复合纤维。
4.根据权利要求1所述的一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，其特征在于，所述硅微粉硅微粉的粒度小于1μm，硅微粉中SiO2的含量大于等于90%，所述电熔棕刚玉的粒度小于3mm，所述碳化硅的粒度小于0.06mm。
5.根据权利要求1所述的一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料，其特征在于，所述减水剂为柠檬酸钠、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或几种。
6.一种高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉碎研磨，直至其粒度为1-5mm，制得氧化锆/石墨复合纤维和改性六方氮化硼粉末；
第二步、将氧化锆/石墨复合纤维、改性六方氮化硼粉末、烧结莫来石、硅微粉、减水剂、电熔棕刚玉和碳化硅加入搅拌罐内，混合搅拌30min；
第三步、加入去离子水，并升温至60℃，在此温度下以450r/min的转速搅拌2h，之后注入模具中，带模具养护48h，之后脱模养护48-64h，干燥；
第四步、以5℃/min的升温速度升温至400-500℃，在此温度下保温5h，之后以8℃/min的升温速度升温至1400℃，保温4h，冷却，制得该高吸收率、高热导率碳化硅耐磨浇注料。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005262069A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Art Kagaku:Kk ジルコニア光触媒および製造方法
CN101239829A (zh) * 2008-03-11 2008-08-13 郑州市鑫磊冶金材料有限公司 高性能耐火耐磨复合材料
US20090309252A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-17 Century, Inc. Method of controlling evaporation of a fluid in an article
CN101712816A (zh) * 2009-11-24 2010-05-26 武汉因福瑞新材料有限公司 下转换频移红外辐射强化涂料及其制备方法
CN102491770A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 安徽瑞泰新材料科技有限公司 一种耐磨耐火浇注料
CN104311056A (zh) * 2014-10-08 2015-01-28 宁夏天纵泓光余热发电技术有限公司 莫来石纤维耐火浇注料
CN106045542A (zh) * 2016-07-25 2016-10-26 宜兴市中环耐火材料有限公司 循环流化床锅炉用抗高温蠕变耐磨浇注料
CN106588043A (zh) * 2016-11-29 2017-04-26 新化县名丰耐火材料有限公司 一种耐高温高导热红外辐射匣钵用复合材料及其制备方法
CN107055491A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 武汉理工大学 一种利用尿素辅助超声制备六方氮化硼纳米片的方法
CN107090326A (zh) * 2017-04-21 2017-08-25 四川碳世界科技有限公司 一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油及其制备方法
CN107324296A (zh) * 2017-08-16 2017-11-07 中国科学技术大学 六方氮化硼的改性方法及羟基改性氮化硼
CN108503373A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 宝山钢铁股份有限公司 高炉铁口修复用耐火浇注料
CN109020585A (zh) * 2017-06-12 2018-12-18 五冶集团上海有限公司 一种耐磨浇注料及其制备和使用方法
CN109608209A (zh) * 2018-12-21 2019-04-12 郑州安联凯实业有限公司 一种高导热高耐磨耐火材料的生产方法
CN110396731A (zh) * 2019-04-25 2019-11-01 北京航空航天大学 一种仿生高强高韧纳米复合纤维的制备方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005262069A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Art Kagaku:Kk ジルコニア光触媒および製造方法
CN101239829A (zh) * 2008-03-11 2008-08-13 郑州市鑫磊冶金材料有限公司 高性能耐火耐磨复合材料
US20090309252A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-17 Century, Inc. Method of controlling evaporation of a fluid in an article
CN101712816A (zh) * 2009-11-24 2010-05-26 武汉因福瑞新材料有限公司 下转换频移红外辐射强化涂料及其制备方法
CN102491770A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 安徽瑞泰新材料科技有限公司 一种耐磨耐火浇注料
CN104311056A (zh) * 2014-10-08 2015-01-28 宁夏天纵泓光余热发电技术有限公司 莫来石纤维耐火浇注料
CN106045542A (zh) * 2016-07-25 2016-10-26 宜兴市中环耐火材料有限公司 循环流化床锅炉用抗高温蠕变耐磨浇注料
CN106588043A (zh) * 2016-11-29 2017-04-26 新化县名丰耐火材料有限公司 一种耐高温高导热红外辐射匣钵用复合材料及其制备方法
CN108503373A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 宝山钢铁股份有限公司 高炉铁口修复用耐火浇注料
CN107090326A (zh) * 2017-04-21 2017-08-25 四川碳世界科技有限公司 一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油及其制备方法
CN107055491A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 武汉理工大学 一种利用尿素辅助超声制备六方氮化硼纳米片的方法
CN109020585A (zh) * 2017-06-12 2018-12-18 五冶集团上海有限公司 一种耐磨浇注料及其制备和使用方法
CN107324296A (zh) * 2017-08-16 2017-11-07 中国科学技术大学 六方氮化硼的改性方法及羟基改性氮化硼
CN109608209A (zh) * 2018-12-21 2019-04-12 郑州安联凯实业有限公司 一种高导热高耐磨耐火材料的生产方法
CN110396731A (zh) * 2019-04-25 2019-11-01 北京航空航天大学 一种仿生高强高韧纳米复合纤维的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐荻等: "《钢铁工业节能减排新技术5000问 下 轧钢系统分册》", 31 July 2009, 中国科学技术出版社 *

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