CN113636850B - 一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料及预制件的制备方法 - Google Patents

一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料及预制件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种刚玉‑尖晶石窑口耐火浇注料及预制件的制备方法，包括刚玉粉100份、尖晶石40~60份、氯化羟铝10~20份、环氧改性聚倍半硅氧烷5~15份、硼酸1~5份以及氧化钨1~5份；其中，所述环氧改性聚倍半硅氧烷单个分子中的环氧基的数量大于8个。本发明中的刚玉‑尖晶石窑口耐火浇注料相较于传统的耐火浇注料而言，其抗热震性、耐磨性和耐碱性大大提升，同时对于热辐射具有良好的反射效果，从而能够使得辐射能能够被充分反射利用，从而达到隔热保温的效果，从而有助于降低水泥窑内部的能耗的作用。

Description

一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料及预制件的制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料及预制件的制备方法。
背景技术
窑口专用耐火浇注料是指针对窑口及湿法窑链条带等部位这种特殊位置而选用的耐火材料。特别是前窑口耐火衬，使用温度在1100℃左右，需要承受急冷、急热气流冲击，高温水泥熟料磨损和高温有害气体碱腐蚀等，使用条件十分苛刻。
现有技术中的耐火浇注料通常采用一定量的高铝水泥作为缔结剂，然而其需要加入较多的水进行水化反应导致在浇注过程中会存在一定量的游离水，使得在烧结过程中浇注料内部会出现组织的晶体转化，导致水泥失去胶结作用，力学性能大大降低。
同时，在水泥材料中会引入较高含量的CaO，其会与Al2O3形成低熔相物质，导致其耐高温性能也同样变差，因而会在使用过程中出现开裂、剥落和磨蚀等毁损现象。故为了使得耐火材料具有良好的抗热震性、耐磨性和耐碱性，需要进一步降低甚至避免使用水泥。
例如申请号为CN201811437211.6的一种水泥窑用低温耐磨浇注料，其主要由以下质量百分数的组分组成：粒径为5~10mm的均化铝矾土骨料12％~30％，粒径为3~5mm的均化铝矾土骨料11％~28％，粒径为1~3mm的棕刚玉15％~35％，粒径为0~1mm的棕刚玉15％~25％，SiO2微粉4％~6％，均化矾土微粉8％~13％，白刚玉粉3％~6％，α-Al2O3微粉3％~6％，纯铝酸钙水泥7％~12％。该发明中添加了较大量的铝酸钙水泥，因此无法适应高温条件下的使用，因而只能适用于低温环境。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的耐火浇注料的抗热震性、耐磨性和耐碱性较差的缺陷，提供了一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料及预制件的制备方法以克服上述缺陷。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石40~60份、氯化羟铝10~20份、环氧改性聚倍半硅氧烷5~15份、硼酸1~5份以及氧化钨1~5份；
其中，所述环氧改性聚倍半硅氧烷单个分子中的环氧基的数量大于8个。
本发明中的窑口耐火浇注料其主体成为刚玉以及尖晶石，其两者主要成分为Al2O3以及MgO，其两者具有良好的化学稳定性，其为碱性混合物，能够更好的抵抗K2O、Na2O等碱性气体的侵蚀。其次，其两者的热稳定性能极佳，相较于传统的水泥耐火浇注料而言，其耐热性能大大提升，其能够在1600℃下保持稳定。同时其硬度高，具有良好的耐磨性能。
此外，本发明在浇注料中还添加有一定的氯化羟铝，其为无机高分子化合物，分子主链能够以无机纤维的形式均匀分散在浇注料内部，从而为浇注料起到增韧增强的作用。同时其分子中带有数量较多的羟基，其能够起到桥架作用，为浇注料中的各个组分起到良好的吸附牵引作用，从而提升了浇注料中各组分的连接紧密性，同时在烧结之后残留的Al2O3骨架则会与刚玉以及尖晶石形成一个整体，提高了力学性能。
由于本发明中没有添加水泥，因此其制品的强度可能会大幅下降，因此本发明还添加有一定量的环氧改性聚倍半硅氧烷以克服上述问题。本发明中的环氧改性聚倍半硅氧烷其主体为由Si-O交替连接的硅氧骨架组成的笼形无机内核，其中Si-O键能为445.2KJ/mol，因此要想破坏POSS内核中的键所需能量较大从而赋予杂化材料良好的热稳定性和力学性能。同时，笼形的无机内核其尺寸仅为纳米级，是二氧化硅结构的最小形成结构，相较于传统的二氧化硅粉末而言且其尺寸更加细微，因此其强化作用相较于一般的二氧化硅而言更加明显。
在其八个顶角上Si原子所连接的环氧基团能够作为侨联基团，与浇注料中的各个组分发生侨联作用，尤其是对于其中的氯化羟铝以及游离水，在常温下烷氧基能够在碱性条件下发生开环交联反应，从而能够使得各组分之间相互缔结形成体型的交联网络结构化。同时，本发明中的环氧改性聚倍半硅氧烷单个分子中的环氧基的数量大于8个，因此其具有极大的交联密度，因此进一步提升了相互之间的连接稳定性。
此外在高温下，其中的二氧化硅骨架能够与Al2O3以及MgO等形成陶瓷结合，促进了浇注料制品的烧结。同时，本发明采用环氧改性聚倍半硅氧烷从而取代了含有CaO成分的水泥的加入，从而真正的杜绝了CaO成分与Al2O3之间的无效反应，提升了热稳定性。
硼酸的加入能够作为第二交联剂起到次级交联中心的作用，与环氧改性聚倍半硅氧烷相互配合，提升了交联网络的交联密度。同时，在烧结过程中，硼原子能够插入到Al2O3、MgO以及SiO2之中形成热稳定性极佳的含硼的惰性陶瓷化合物，提升了其耐热稳定性。
而加入氧化物能够对水泥窑工作时内部的热辐射波段具有较高的反射率，从而能够使得辐射能能够被充分反射利用，从而达到隔热保温的效果，从而有助于降低水泥窑内部的能耗的作用。
作为优选，环氧改性聚倍半硅氧烷的结构式如下式（一）所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
式（一）。
本发明中的环氧改性聚倍半硅氧烷单个分子中含有数量巨大的环氧结构（单个分子中含有24个环氧基），因此其能够在各个方向上大大提升交联密度，从而形成的交联互传网络结构能够将浇注料中的各个组分进行固定，提升了耐火浇注料的烧结前以及烧结后的力学性能。
作为优选，所述环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
所述的制备方法包括以下步骤：
（S.1）将正硅酸四乙酯在五水合四甲基氢氧化铵的催化下水解缩合，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后再加入二甲基氯硅烷进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷;
（S.2）将步骤（S.1）中得到的笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷与乙烯基三甲氧基硅烷在铂催化剂的催化下发生硅氢加成反应，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）将步骤（S.2）中得到的液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷与二甲基氯硅烷在氯化铁的催化下反应，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）将步骤（S.3）中得到的液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷与1,2-环氧-4-乙烯基环己烷在铂催化剂的催化下发生硅氢加成反应，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
其整体合成反应如下式（二）所示：
Figure 287542DEST_PATH_IMAGE003
式（二）。
作为优选，所述步骤（S.1）中正硅酸四乙酯、五水合四甲基氢氧化铵以及二甲基氯硅烷三者之间的摩尔比为1：（1~1.5）：（1.5~2）。
作为优选，所述步骤（S.2）中笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：（9~12），反应温度为85~105℃。
作为优选，所述步骤（S.3）中液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷与二甲基氯硅烷的摩尔比为1：（25~30），反应温度在45~65℃之间。
作为优选，所述步骤（S.4）中液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷与1,2-环氧-4-乙烯基环己烷的的摩尔比为1：（25~30），反应温度为85~105℃。
一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方称取如上所述耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）向混合料中加入水，搅拌均匀后浇入模具中，分层震实、静置、脱模得到浇注料坯料；
（3）将浇注料坯料进行热烧结处理，得到刚玉-尖晶石窑口耐火砖。
作为优选，所述步骤（2）中耐火浇注料与水的重量比为100：（5~8）。
本发明中的耐火浇注料中水的加入量为耐火浇注料的重量的5~8%，其能够使得耐火浇注料在具有较高的浇注密度以及可施工性的前提下，能够有效的减少浇注过程中的游离水的含量，防止游离水与浇注料内部会出现组织的晶体转化，从而出现粘结失效的问题。
作为优选，所述步骤（3）中热烧结处理为阶梯升温，解体升温程序如下：
热固化：110~150℃下，保温0.5~1.5h；
预烧：400~600℃下，保温2~3h；
后烧：800~1050℃下，保温3~5h。
本发明中的热烧结采用阶梯升温的方式，其中在热固化阶段，其能够使得浇注料内部的环氧基能够与氯化羟铝、硼酸以及水中的羟基发生反应，从而固化形成体型的交联网络。同时，在此温度下，一部分未反应的水则会被蒸发，减少了浇注料中残存的水的含量，减少了对体系结构与力学性能的影响。同时，在预烧阶段，其中的有机基团能够被进一步分解，从而能够在其内部缩合形成碳化硼、二氧化硅、碳化硅、硼化硅等微观结构，进一步提升了其热稳定性。在后烧阶段各组分之间则会转变成陶瓷化合物，进一步提升了其热力学以及机械性能。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明中的刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料相较于传统的耐火浇注料而言，其抗热震性、耐磨性和耐碱性大大提升；
（2）本发明中的耐火浇注料对于热辐射具有良好的反射效果，从而能够使得辐射能能够被充分反射利用，从而达到隔热保温的效果，从而有助于降低水泥窑内部的能耗的作用；
（3）本发明中的刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料的使用方法简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石40份、氯化羟铝10份、环氧改性聚倍半硅氧烷5份、硼酸1份以及氧化钨1份。
其中：环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
（S.1）将6.24g正硅酸四乙酯（0.03mol）以及5.43g五水合四甲基氢氧化铵（0.03mol）溶于50ml甲醇中，然后向其中加入0.54ml蒸馏水（0.03mol），室温水解缩合10h，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后向其中滴加4.23g二甲基氯硅烷（0.045mol）溶于20ml正己烷的溶液，进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷；
（S.2）取1.015g笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（0.001mol）与1.33g乙烯基三甲氧基硅烷（0.009mol）溶于50ml甲苯中，85℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应8h，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取2.2g液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与2.35g二甲基氯硅烷（0.025mol）溶于50ml甲苯中，加入催化剂量的氯化铁，45℃催化下反应8h，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取3.26g液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与3.1g 1,2-环氧-4-乙烯基环己烷（0.025mol）溶于50ml甲苯，85℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应10h，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方称取耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）称取耐火浇注料质量5%的水，首次向混合料中加入耐火浇注料质量4.5%的水，搅拌10min后，继续加入剩余的水，继续搅拌直至混合均匀，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到浇注料坯料；
（3）将浇注料坯料进行阶梯升温热烧结处理，升温程序如下：
热固化：110℃下，保温1.5h；
预烧：400℃下，保温3h；
后烧：800℃下，保温5h，自然冷却后得到刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料预制件。
实施例2
一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石40~60份、氯化羟铝10~20份、环氧改性聚倍半硅氧烷5~15份、硼酸1~5份以及氧化钨1~5份。
其中：环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
（S.1）将6.24g正硅酸四乙酯（0.03mol）以及8.15g五水合四甲基氢氧化铵（0.045mol）溶于50ml甲醇中，然后向其中加入0.54ml蒸馏水（0.03mol），室温水解缩合18h，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后向其中滴加4.7g二甲基氯硅烷（0.05mol）溶于20ml正己烷的溶液，进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷；
（S.2）取1.015g笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（0.001mol）与1.78g乙烯基三甲氧基硅烷（0.012mol）溶于50ml甲苯中， 105℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应4h，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取2.2g液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与2.82g二甲基氯硅烷（0.03mol）溶于50ml甲苯中，加入催化剂量的氯化铁， 65℃催化下反应3h，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取3.26g液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与3.72g 1,2-环氧-4-乙烯基环己烷（0.03mol）溶于50ml甲苯， 105℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应5h，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方称取耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）称取耐火浇注料质量8%的水，首次向混合料中加入耐火浇注料质量7%的水，搅拌10min后，继续加入剩余的水，继续搅拌直至混合均匀，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到浇注料坯料；
（3）将浇注料坯料进行阶梯升温热烧结处理，升温程序如下：
热固化： 150℃下，保温0.5h；
预烧： 600℃下，保温2h；
后烧： 1050℃下，保温3h，自然冷却后得到刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料预制件。
实施例3
一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石50份、氯化羟铝15份、环氧改性聚倍半硅氧烷10份、硼酸3份以及氧化钨2.5份。
其中：环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
（S.1）将6.24g正硅酸四乙酯（0.03mol）以及6.335g五水合四甲基氢氧化铵（0.035mol）溶于50ml甲醇中，然后向其中加入0.54ml蒸馏水（0.03mol），室温水解缩合16h，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后向其中滴加5.64g二甲基氯硅烷（0.06mol）溶于20ml正己烷的溶液，进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷；
（S.2）取1.015g笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（0.001mol）与1.48g乙烯基三甲氧基硅烷（0.01mol）溶于50ml甲苯中95℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应6h，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取2.2g液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与2.44g二甲基氯硅烷（0.026mol）溶于50ml甲苯中，加入催化剂量的氯化铁，55℃催化下反应5h，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取3.26g液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与3.22g 1,2-环氧-4-乙烯基环己烷（0.026mol）溶于50ml甲苯，95℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应8 h，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方称取耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）称取耐火浇注料质量6%的水，首次向混合料中加入耐火浇注料质量5%的水，搅拌10min后，继续加入剩余的水，继续搅拌直至混合均匀，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到浇注料坯料；
（3）将浇注料坯料进行阶梯升温热烧结处理，升温程序如下：
热固化：135℃下，保温1h；
预烧：500℃下，保温3h；
后烧：950℃下，保温4h，自然冷却后得到刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料预制件。
实施例4
一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石45份、氯化羟铝12份、环氧改性聚倍半硅氧烷8份、硼酸2份以及氧化钨4份。
其中：环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
（S.1）将6.24g正硅酸四乙酯（0.03mol）以及7.24g五水合四甲基氢氧化铵（0.04mol）溶于50ml甲醇中，然后向其中加入0.54ml蒸馏水（0.03mol），室温水解缩合13h，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后向其中滴加5.17g二甲基氯硅烷（0.055mol）溶于20ml正己烷的溶液，进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷；
（S.2）取1.015g笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（0.001mol）与1.63g乙烯基三甲氧基硅烷（0.011mol）溶于50ml甲苯中，90℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应6h，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取2.2g液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与2.54g二甲基氯硅烷（0.027mol）溶于50ml甲苯中，加入催化剂量的氯化铁，50℃催化下反应6h，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取3.26g液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与3.35g 1,2-环氧-4-乙烯基环己烷（0.027mol）溶于50ml甲苯，90℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应9h，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方称取耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）称取耐火浇注料质量7%的水，首次向混合料中加入耐火浇注料质量5%的水，搅拌10min后，继续加入剩余的水，继续搅拌直至混合均匀，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到浇注料坯料；
（3）将浇注料坯料进行阶梯升温热烧结处理，升温程序如下：
热固化：125℃下，保温1h；
预烧：450℃下，保温3h；
后烧：880℃下，保温5h，自然冷却后得到刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料预制件。
实施例5
一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石55份、氯化羟铝18份、环氧改性聚倍半硅氧烷14份、硼酸4份以及氧化钨3份。
其中：环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
（S.1）将6.24g正硅酸四乙酯（0.03mol）以及6.88g五水合四甲基氢氧化铵（0.038mol）溶于50ml甲醇中，然后向其中加入0.54ml蒸馏水（0.03mol），室温水解缩合12h，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后向其中滴加4.51g二甲基氯硅烷（0.048mol）溶于20ml正己烷的溶液，进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷；
（S.2）取1.015g笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷（0.001mol）与1.41g乙烯基三甲氧基硅烷（0.0095mol）溶于50ml甲苯中，100℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应5h，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取2.2g液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与2.73g二甲基氯硅烷（0.029mol）溶于50ml甲苯中，加入催化剂量的氯化铁，60℃催化下反应5.5h，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）取3.26g液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷（0.001mol）与3.60g 1,2-环氧-4-乙烯基环己烷（0.029mol）溶于50ml甲苯，100℃在铂催化剂的催化下，发生硅氢加成反应7h，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方称取耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）称取耐火浇注料质量6%的水，首次向混合料中加入耐火浇注料质量4%的水，搅拌10min后，继续加入剩余的水，继续搅拌直至混合均匀，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到浇注料坯料；
（3）将浇注料坯料进行阶梯升温热烧结处理，升温程序如下：
热固化：145℃下，保温1.5h；
预烧：550℃下，保温2.5h；
后烧：1000℃下，保温4.5h，自然冷却后得到刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料预制件。
对比例1
一种耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石50份、铝酸盐水泥20份、羧酸减水剂5份。
耐火预制件的制备方法：将上述原料混合后，加入耐火浇注料8%的水，混合均匀，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到预制件坯料，然后800℃下烧结8h，自然冷却得到预制件。
对比例2
一种耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石50份、铝酸盐水泥10份、二氧化硅微粉10份、羧酸减水剂5份。
耐火预制件的制备方法：将上述原料混合后，第一次加入耐火浇注料质量6%的水，混合均匀，然后再加入耐火浇注料质量2%的水，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到预制件坯料，然后800℃下烧结8h，自然冷却得到预制件。
对比例3
一种耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石50份，二氧化硅微粉15份，所述二氧化硅微粉事先用5wt%硅烷偶联剂KH-560处理。
耐火预制件的制备方法：将上述原料混合后，第一次加入耐火浇注料质量6%的水，混合均匀，然后再加入耐火浇注料质量2%的水，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到预制件坯料，然后500℃下保温5h，升温至1000℃保温3h，自然冷却得到预制件。
对比例4
一种耐火浇注料，包括刚玉粉100份、尖晶石50份，二氧化硅微粉15份，迈图EPON1001F固体双酚A型环氧树脂5份。
耐火预制件的制备方法：将上述原料混合后，第一次加入耐火浇注料质量6%的水，混合均匀，然后再加入耐火浇注料质量2%的水，然后浇入模具中，使用振捣棒分层震实、静置、脱模得到预制件坯料，然后150℃下保温2h，升温至500℃下保温5h，升温至1000℃保温3h，自然冷却得到预制件。
将实施例1~5以及对比例1~4中的耐火浇注料及其耐火浇注料预制件进行测试，测试结果如下表1所示。
表1实施例1~5以及对比例1~4性能测试结果
Figure 417172DEST_PATH_IMAGE004
从上表数据可知，本发明实施例1~5中的耐火浇注料其无论在抗折强度、耐压强度、加热永久线变化、常温磨损量等方面均具有明显的优势。与对比例1相比较，由于对比例1中添加了较多的铝酸盐水泥，因此其力学性能以及耐热性能均远不如本发明中的技术方案。而从对比例2中可知，通过减少铝酸盐水泥的用量，并适当使用二氧化硅微粉进行补强，能够有效提升耐火浇注料的力学性能以及耐火性能。而实施例3以及实施例4中则将二氧化硅微粉对铝酸盐水泥进行了全部替换，同时实施例3中的二氧化硅进行硅烷偶联剂处理，而实施例4中则加入了一定量的环氧树脂，其两者虽然具有一定的提升作用，但其效果仍然不如本发明中的技术方案，说明本发明中的环氧改性聚倍半硅氧烷相较于传统的二氧化硅粉末而言，且其尺寸更加细微，因此其强化作用相较于一般的二氧化硅而言更加明显。
此外，还对实施例1~5以及对比例1~4中的耐火浇注料及其耐火浇注料预制件用lambda 950型紫外-可见分光光度计对涂层在波长300～2500nm的红外反射率进行测试，测试结果如下表2所示。
表2 实施例1~5以及对比例1~4红外反射率测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE005
上表数据中可知，本发明在添加有一定量的氧化钨之后，其能够大大增加耐火浇注料对于红外线的反射率，从而能够使得辐射能能够被充分反射利用，从而达到隔热保温的效果，从而有助于降低水泥窑内部的能耗的作用。

Claims (9)

1.一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，其特征在于，包括刚玉粉100份、尖晶石40~60份、氯化羟铝10~20份、环氧改性聚倍半硅氧烷5~15份、硼酸1~5份以及氧化钨1~5份；
其中，所述环氧改性聚倍半硅氧烷单个分子中的环氧基的数量大于8个；
所述环氧改性聚倍半硅氧烷的结构式如下式（一）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式（一）。
2.根据权利要求1所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，其特征在于，所述环氧改性聚倍半硅氧烷的制备方法如下：
所述的制备方法包括以下步骤：
（S.1）将正硅酸四乙酯在五水合四甲基氢氧化铵的催化下水解缩合，得到笼形八聚四甲基铵硅酸盐，然后再加入二甲基氯硅烷进行取代反应，得到笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷；
（S.2）将步骤（S.1）中得到的笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷与乙烯基三甲氧基硅烷在铂催化剂的催化下发生硅氢加成反应，得到液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷；
（S.3）将步骤（S.2）中得到的液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷与二甲基氯硅烷在氯化铁的催化下反应，得到液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷；
（S.4）将步骤（S.3）中得到的液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷与1,2-环氧-4-乙烯基环己烷在铂催化剂的催化下发生硅氢加成反应，得到环氧改性聚倍半硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，其特征在于，所述步骤（S.1）中正硅酸四乙酯、五水合四甲基氢氧化铵以及二甲基氯硅烷三者之间的摩尔比为1：（1~1.5）：（1.5~2）。
4.根据权利要求2所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，其特征在于，所述步骤（S.2）中笼形八聚（二甲基硅氧基）倍半硅氧烷与乙烯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：（9~12），反应温度为85~105℃。
5.根据权利要求2所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，其特征在于，所述步骤（S.3）中液态烷氧基功能化聚倍半硅氧烷与二甲基氯硅烷的摩尔比为1：（25~30），反应温度在45~65℃之间。
6.根据权利要求2所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火浇注料，其特征在于，所述步骤（S.4）中液态硅氢功能化聚倍半硅氧烷与1,2-环氧-4-乙烯基环己烷的摩尔比为1：（25~30），反应温度为85~105℃。
7.一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照配方称取如权利要求1~6中任意一项所述耐火浇注料，混合均匀后备用；
（2）向耐火浇注料中加入水，搅拌均匀后浇入模具中，分层震实、静置、脱模得到坯料；
（3）将浇注料坯料进行热烧结处理，得到耐火浇注料预制件。
8.根据权利要求7所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中耐火浇注料与水的重量比为100：（5~8）。
9.根据权利要求7所述的一种刚玉-尖晶石窑口耐火预制件的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中热烧结处理为阶梯升温，阶梯升温程序如下：
热固化：110~150℃下，保温0.5~1.5h；
预烧：400~600℃下，保温2~3h；
后烧：800~1050℃下，保温3~5h。
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