CN1693255A - 珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途 - Google Patents

珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途 Download PDF

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本发明是一种珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途，可有效解决珍珠岩或蛭石单独在高温下使用时存在耐火度、使用温度及强度等问题。本发明是膨胀珍珠岩和膨胀蛭石为主要原料，它们先单独与填充料、结合剂制成膨胀珍珠岩复合料和膨胀蛭石复合料，然后二者混合并加入结合剂，混匀制球，而成珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料，该材料还能够作为隔热材料单独使用；或向该材料中加入不同的结合剂制成型材、或向该材料中加入结合剂及促凝剂制成浇注料或喷涂料使用，由于采用多层复合技术，不仅提高了材料的耐火度、使用温度及强度，而且有低的导热系数，开发出高温下使用性能好的复合材料，能作为高温窑炉的隔热层或永久层使用。

Description

珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途
(一)技术领域：
本发明涉及一种隔热材料，尤其是珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途。
(二)背景技术：
珍珠岩是一种火山玻璃质岩石，在快速加热条件下，它的体积发生膨胀成为一种低容重多孔材料，称膨胀珍珠岩，它的导热系数低，是一种好的隔热材料。蛭石是一种层状硅酸盐岩石，在快速加热条件下，体积也发生膨胀，称膨胀蛭石，也具有导热系数低的特性，是一种好的隔热材料。在《耐火材料实用手册》(钱之荣、范广举主编，冶金工业出版社1992.9)P162-166、P416-421中对于珍珠岩、蛭石的性能及制品都做了较详细的叙述。经该书所述可知，它们的耐火度、使用温度都不高。例如使用温度大都在700～800℃，最高使用温度也只是1000℃，可认为仅只适合于低温或中温炉窑及加热管道的状况下使用。况且，它们都是单独用作隔热材料。在使用中，发现蛭石材料的性能不甚稳定，易脆，影响到使用的寿命。珍珠岩材料的性能则较稳定。价格上蛭石材料比珍珠岩材料贵。众所周知，高温窑炉是能耗大户，它们的节能是迫在眉睫。如果能够利用珍珠岩与蛭石二者的导热系数低的特性，并依靠二者性质方面的互补性，进行复合，综合使用，开发出适合于高温窑炉使用的优质隔热材料，达到节能降耗的新型产品，岂不是一件美事。
(三)发明内容：
针对上述情况，本发明的目的是提供一种珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途，既可有效利用珍珠岩和蛭石它们的导热系数低的特性，又能有效地解决其强度、耐火度、使用温度不高等问题。也就是说，本发明将要解决的技术问题是，用膨胀珍珠岩及膨胀蛭石为主要原料，选择填充料及结合剂进行多层次复合，开发出高耐火度，高使用温度及好的强度的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途。
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及其用途，所要解决的问题是采用以下技术方案解决的：
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料是以膨胀珍珠岩和膨胀蛭石为主要原料，它们先单独与填充料、结合剂制成膨胀珍珠岩复合料和膨胀蛭石复合料，然后二者混合并加入结合剂混匀制球。其具体步骤如下：
①膨胀珍珠岩复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀珍珠岩70～10％与高铝质填充料30～90％混匀成混合料，再加入为混合料重量的3～5％的无机结合剂，搅拌5～10分钟，制成颗粒＜5mm的球状料，再加入球状料重量的0.5～1％的有机纤维，于40～60℃热状态下混合成复合料；
②膨胀蛭石复合料制备：其配料以重量百分数计：以颗粒为0～3.0mm的膨胀蛭石80～10％与铝镁质填充料20～90％混匀，再加入为其重量的5～1％的有机结合剂混匀成复合料；
③以等重量的膨胀珍珠岩复合料与膨胀蛭石复合料混合，同时加入二者总重的8～10％的无机溶胶结合剂搅拌混匀，压制成颗粒＜10mm的球，于100～160℃下进行干燥，制成珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料。以上组分中，所述的高铝质填充料是由160～180目的特级铝矾土熟料粉与170～180目的软质粘土粉混匀制成，其重量百分数分别为80％与20％；所述的无机结合剂是纸浆废液；所述的有机纤维是聚乙烯纤维或聚丙烯纤维，直径2～3um，长度2～5cm；所述的铝镁质填充料是用120目以下的制砖镁砂粉与160目以下的特级铝矾土熟料粉混匀制成，其重量百分数分别是20％与80％；所述的有机结合剂是聚乙烯醇，所述的有机溶胶结合剂是由硅溶胶与αAL2O3粉混合搅拌制成，其重量百分数分别为90～95％与10～5％。
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料的用途是：该材料能够作为隔热材料单独使用；或向该材料中加入结合剂制成型材；或向该材料中加入结合剂及促凝剂制成浇注料或喷涂料，其具体方式如下：①向珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料中加入为其重量的3～8％的无机溶胶结合剂，用液压成型机压制成型材；②向珍珠岩与蛭石的多层复合材料中加入为其重量的10～25％的硅铝溶胶混合后，再加入该混合料重量的5～8％的氟硅酸钠为促凝剂，或再加入为该混合料重量的1～2％的工业用石膏粉为促凝剂混合，可以制成浇注料或喷涂料。
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料的主要理化指标如下：AL2O342-46％、SiO248-44％、MgO4～6％、
导热系数：热面800℃＜0.10～0.08W/m.k
材料的容重：600～900kg/m3
制成制品后的常温耐压强度＞20Mpa
抗折强度＞2Mpa
制成制品后的导热系数：热面800℃＜0.13～0.17W/m.k
使用温度：1400～1500℃，
耐火度＞1790℃
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料所使的特级铝矾土粉的主要理化指标为：AL2O3＞85％、Fe2O3＜2.0％、耐火度＞1790℃；所使用的软质粘土粉的理化指标是：AL2O3＞36％、SiO2 44％、Fe2O3＜2.6％、耐火度＞1750℃。
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料与已有技术相比较，其有益效果是：由于本发明是采用了多层复合技术，首先是对膨胀珍珠岩和膨胀蛭石采取单独复合，使它们具有外层复合壳体，使之在耐火度、使用温度及强度方面都有改善和提高，同时又保持了原有的部分气孔，仍不失其隔热性能。然后又实施两者的复合，进而实现了它们材料性能的互补，克服了已有技术的诸如耐火度、使用温度低等问题。获得了耐火度＞1790℃，使用温度1400～1500℃，制品强度＞20Mpa，抗折强度＞2Mpa，高性能的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料。本发明可以作为高温窑炉的隔热层及永久层使用。由于蛭石的价高于珍珠岩约一半，两者复合后使得本发明的生产成本相对较低。
(四)具体实施方式：
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料是以膨胀珍珠岩和膨胀蛭石为主要原料，它们先单独与填充料、结合剂制成膨胀珍珠岩复合料和膨胀蛭石复合料，然后二者混合并加入结合剂、混匀，制球而成，本发明的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料，该材料的用途是，该材料能够作为隔热材料单独使用；或向该材料中加入结合剂制成型材；或向该材料中加入结合剂及促凝剂制成浇注料或喷涂料，通过以下实施例对本发明的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料及用途进一步予以描述：
实施例1：
本发明的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料按下述步骤实施：
①膨胀珍珠岩复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀珍珠岩70％与高铝质填充料30％混匀成混合料，再加入为混合料重量3～5％的无机结合剂，搅拌10～15分钟，制成颗粒＜5mm的球状料，再加入为球状料重量的0.5％的有机纤维，于40～60℃热状态下混合成复合料；
②膨胀蛭石复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀蛭石80％与铝镁质填充料20％混匀，再加入为其重量的5％的有机结合剂混匀成复合料；
③以等重量的膨胀珍珠岩复合料与膨胀蛭石复合料混合，同时加入二者总重的8％的无机溶胶结合剂搅拌混匀，压制成颗料＜10mm的球，于100～160℃下进行干燥，制成膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料。
实施例2：
本发明的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料按下述步骤实施：
①膨胀珍珠岩复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗料为0～3.0mm的膨胀珍珠岩40％与高铝质填充料60％混匀成混合料，再加入为混合料重量的3～5％的无机结合剂，搅拌10～15分钟，制成颗料＜5mm的球状料再加入为球状料重量的0.8％的有机纤维，于40～60℃热状态下混合成复合料；
②膨胀蛭石复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀蛭石55％与铝镁填充料45％混匀成混合料，再加入为该混合料重量的3％的有机结合剂混匀成复合料；
③以等重量的膨胀珍珠岩复合料与膨胀蛭石复合料混合，同时加入二者总重量的10％的无机溶胶结合剂搅拌混匀，压制成颗粒＜10mm的球，于100～160℃下进行干燥，制成珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料。
实施例3：
本发明的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料按下述步骤实施：
①膨胀珍珠岩复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀珍珠岩20％与高铝质填充料80％混匀成混合料，再加入混合料重量的3～5％的无机结合剂，搅拌10～15分钟，制成颗粒＜5mm的球状料，再加入为球状料重量的1％的有机纤维，于40～60℃热状态下混合成复合料；
②膨胀蛭石复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀蛭石25％与铝镁质填充实75％，混匀成混合料，再加入为该混合料1％的有机结合剂混匀成复合料；
③以等重量的膨胀珍珠岩复合料与膨胀蛭石复合料混合，同时加入二者总重的9％的无机溶胶结合剂搅拌均匀，压制成颗粒＜10mm的球，于100～160℃下进行干燥，制成珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料。
实施例4：
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料的用途是：①向珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料中加入其重量的4％的无机溶胶结合剂，混合均匀，用液压成型机压制成型材；②向珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料中加入其重量的15％的硅铝溶胶，混合后，再加入该混合料重量的5％的氟硅酸钠作为促凝剂，或加入该混合料重量的1％的工业用石膏粉作为促凝剂，混合，可以制成浇注料或喷涂料。
实施例5：
本发明所述的珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料的用途是：①向珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料中加入其重量的8％的无机溶胶结合剂，混合均匀，用液压成型机压制成型材；②向珍珠岩与蛭石多层的复合隔热材料中加入其重量的25％的硅铝溶胶，混合后，再加入该混合料重量的8％的氟硅酸钠作为促凝剂，或加入该混合料重量的2％的工业用石膏粉作为促凝剂，混合，可以制成浇注料或喷涂料。

Claims (9)

1、一种珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：以膨胀珍珠岩和膨胀蛭石为主要原料，它们先单独与填充料、结合剂制成膨胀珍珠岩复合料和膨胀蛭石复合料，然后二者再混合加入结合剂混匀制球复合而成，其具体步骤如下：
①膨胀珍珠岩复合料制备：其配料以重量百分数计，用颗粒为0～3.0mm的膨胀珍珠岩70～10％与高铝质填充料30～90％混匀成混合料，再加入为混合料重量的3～5％的无机结合剂，搅拌10～15分钟，制成颗粒＜5mm的球状料，再加入为球状料重量的0.5～1％的有机纤维，于40～60℃热状态下混合成复合料；
②膨胀蛭石复合料制备：其配料以重量百分数计，以颗粒为0～3.0mm的膨胀蛭石80～10％与铝镁质填充料20～90％混匀，再加入为该混合料重量的5～1％的有机结合剂混匀成复合料；
③以等重量的膨胀珍珠岩复合料与膨胀蛭石复合料混合，同时加入二者总重的8～10％的无机溶胶结合剂搅拌混匀，压制成颗粒＜10mm的球，于100～160℃下进行干燥，制成珍珠岩与蛭石的多层复合隔热材料。
2、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：所述的高铝质填充料是由160～180目的特级铝矾土熟料粉与170～180目的软质粘土粉混匀制成，其重量百分数分别为80％与20％。
3、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：所述的无机结合剂是纸浆废液。
4、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：所述的有机纤维是聚乙烯纤维或聚丙烯纤维，直径2～3um，长度2～5cm。
5、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：所述的铝镁质填充料是用120目以下的制砖镁砂粉与160目以下的特级铝矾土熟料粉混匀制成，其重量百分数分别是20％与80％。
6、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：所述的有机结合剂是聚乙烯醇。
7、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料，其特征在于：所述的无机溶胶结合剂是由硅溶胶与αAL2O3粉混合搅拌制成，其重量百分数分别为90～95％与10～5％。
8、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料的用途，其特征在于：该材料能够作为隔热材料单独使用。
9、根据权利要求1所述的膨胀珍珠岩与膨胀蛭石的多层复合隔热材料的用途，其特征在于：①向该材料中加入其重量的3～8％的无机溶胶结合剂，混合均匀，用液压成型机压制成型材；②向该材料中加入为其重量的10～25％的硅铝溶胶，混合后，再加入为该混合料重量的5～8％的氟硅酸钠作为促凝剂，或加入该混合料重量的1～2％的工业用石膏粉作为促凝剂、混合制成浇注料或喷涂料。
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