一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法。以氧化鋁空心球?yàn)楣橇?，以氧化鋁微粉為基質(zhì)料，向氧化鋁微粉中加入水、發(fā)泡劑，通過(guò)混合發(fā)泡，向空心球磚基質(zhì)料中引入氣孔，得到多孔基質(zhì)；利用發(fā)泡漿料中有機(jī)單體和交聯(lián)劑在引發(fā)劑和催化劑作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)泡漿料固化，經(jīng)靜置、脫模，得到多孔基質(zhì)與空心球骨料組成的坯體；將坯體經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)，得到輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚；本發(fā)明制備的空心球隔熱制品密度低(600—1000㎏/m3)，熱導(dǎo)率低(0.36—0.83W·m-1·K-1)，隔熱效果好，蓄熱小，節(jié)能效果顯著。
【專利說(shuō)明】一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的備方法，屬于輕質(zhì)隔熱耐火材料領(lǐng) 域。 技術(shù)背景
[0002] 節(jié)能降耗已成為當(dāng)今全社會(huì)共同努力的方向，使用隔熱耐火材料是窯爐工業(yè)實(shí)現(xiàn) 節(jié)能降耗的重要措施之一。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源短缺的矛盾日益突出，這對(duì)隔熱耐 火材料的節(jié)能效果提出更高要求。
[0003] 在眾多輕質(zhì)隔熱耐火材料中，氧化鋁空心球制品具有使用溫度高、耐火性能優(yōu)良、 熱震穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高溫窯爐工作內(nèi)襯。氧化鋁空心球制品通常以氧化鋁空 心球作為骨料，以氧化鋁細(xì)粉作為基質(zhì)，添加適量結(jié)合劑，經(jīng)成型、干燥和燒成制備而成。燒 成以及工作過(guò)程的高溫環(huán)境使得基質(zhì)部分發(fā)生燒結(jié)作用呈致密化，這導(dǎo)致了氧化鋁空心球 制品密度較高(通常160〇kg/ m3左右，1200 °C熱導(dǎo)率2.0 W.nT^IT1左右)，通過(guò)文獻(xiàn)檢 索，未發(fā)現(xiàn)密度小于1000 kg /m3的氧化鋁空心球制品。高密度使得氧化鋁空心球制品熱導(dǎo) 率較高，蓄熱大，升溫降溫速率較慢，造成高溫窯爐工業(yè)能耗大、生產(chǎn)效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚的制備方法， 制備的空心球隔熱磚密度600-1000 kg /m3,熱導(dǎo)率〇. 36- 0. 83W · πΓ1 · Γ1，與傳統(tǒng)氧化鋁 空心球隔熱磚相比，具有熱導(dǎo)率低、蓄熱小、隔熱效果好、密度低等特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明完成發(fā)明任務(wù)采用的技術(shù)方案是：以氧化鋁空心球?yàn)楣橇?，以氧化鋁微 粉為基質(zhì)料，向氧化鋁微粉中加入水、發(fā)泡劑，通過(guò)混合發(fā)泡，向空心球磚基質(zhì)料中引入氣 孔，得到多孔基質(zhì)；利用發(fā)泡漿料中有機(jī)單體和交聯(lián)劑在引發(fā)劑和催化劑作用下發(fā)生聚 合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)泡漿料固化，經(jīng)靜置、脫模，得到多孔基質(zhì)與空心球骨料組成的坯體；將坯 體經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)，得到輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚；制備的輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚密度 600-1000 kg /m3,熱導(dǎo)率 〇· 36 - 0· 83W · πΓ1 · Γ1。
[0006] 一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚的制備方法，以氧化鋁空心球和氧化鋁微粉為基本 原料，首先向氧化鋁微粉中加入水、分散劑、有機(jī)單體、交聯(lián)劑、催化劑，球磨混合〇.5-2h， 加入發(fā)泡劑，攪拌發(fā)泡，向基質(zhì)中引入氣泡，得到發(fā)泡漿料；然后向發(fā)泡漿料中加入氧化鋁 空心球和引發(fā)劑充分混合至均勻，在引發(fā)劑和催化劑作用下，有機(jī)單體和交聯(lián)劑發(fā)生聚合 反應(yīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)泡漿料固化，并靜置12-24h后進(jìn)行脫模，得到多孔基質(zhì)與空心球骨料組成的坯 體； 將坯體放入恒溫恒濕干燥箱干燥，溫度、濕度分別控制在40-60°C、60-90%，干燥時(shí)間為 48-96h ;在普通干燥箱進(jìn)行干燥的溫度控制在80-110°C，干燥時(shí)間為36-48h ;干燥后對(duì)坯 體進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)工藝，以〇. 5-Γ C/min的速率升溫，并于450-650° C保溫0. 5-lh ;然 后以1-3° C/min的速率升溫，并于1600-1700° C保溫3-6h，自然冷卻至室溫。
[0007] 所述的氧化鋁空心球、氧化鋁微粉的質(zhì)量百分比分別為50-65%、35-50%，氧化鋁空 心球和氧化鋁微粉純度均>98%，其中氧化鋁空心球密度為600-800 kg /m3,粒徑〇. 5-3mm，氧 化鋁微粉粒度〈44 μ m。
[0008] 所述的水加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的15-20%。
[0009] 所述的分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙二醇基聚合物FS10、聚羧酸脂基聚合物FS20、 聚丙烯酸鈉中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的〇. 5-2%。
[0010] 所述的發(fā)泡劑為十-燒基硫酸納、十-燒基硫酸按、十-燒基苯橫酸納和十-燒 基硫酸三乙醇胺中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的1 -2%。
[0011] 所述的有機(jī)單體為丙烯酰胺AM、甲基丙烯酰胺MAM中的一種，加入量為氧化鋁微 粉質(zhì)量的3-10%。
[0012] 所述的交聯(lián)劑為亞甲基雙丙烯酰胺MBAM、二丙烯基酒石酸二酰胺DATDA中的一 種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的〇. 5-2%。
[0013] 所述的催化劑為N，N，N'，N' -四甲基乙二胺TEMED，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的 0· 05-0. 3%。
[0014] 所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì) 量的 0. 5 - 5%。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較的有益效果如下： 以氧化鋁空心球?yàn)楣橇?，以氧化鋁微粉為基質(zhì)料，添加發(fā)泡劑攪拌發(fā)泡，向基質(zhì)中引入 氣孔，最終獲得密度為600-1000 kg /m3的氧化鋁空心球隔熱制品； 本發(fā)明利用發(fā)泡漿料中有機(jī)單體和交聯(lián)劑在引發(fā)劑和催化劑作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，實(shí) 現(xiàn)漿料固化，得到多孔基質(zhì)與空心球骨料組成的坯體。
[0016] 本發(fā)明所制備的氧化鋁空心球隔熱磚與傳統(tǒng)氧化鋁空心球隔熱磚相比，密度低 (600-1000 kg /m3)、熱導(dǎo)率低（〇· 36-0. 83W ?πΓ1 ·〇、隔熱效果好、蓄熱小，作為高溫窯爐的 內(nèi)襯材料，在高溫下長(zhǎng)期使用，實(shí)現(xiàn)高溫工業(yè)節(jié)能降耗。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 給出的實(shí)施例中氧化鋁空心球和氧化鋁微粉純度均>98%，其中氧化鋁空心球粒徑 0. 5-3mm，氧化鋁微粉粒度〈44 μ m ;為避免重復(fù)，以下實(shí)施例中不再累述。
[0018] 實(shí)施例1 將5000g氧化鋁微粉，750g水，100g六偏磷酸鈉，250g丙烯酰胺AM50g亞甲基雙丙烯 酰胺MBAM，2. 5gN，N，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺TEMED放入球磨罐中，以20r/min的轉(zhuǎn)速行星球 磨0. 5h，得到漿料；然后向漿料中加入50g十二烷基硫酸鈉，攪拌發(fā)泡，得到發(fā)泡漿料，最后 向發(fā)泡漿料中加入5000g氧化鋁空心球和50g過(guò)硫酸銨攪拌至均勻后注入模具，靜置12h， 脫模。脫模后的坯體置于恒溫恒濕烘箱中，溫度濕度分別為40° C和60%，干燥60h，然后轉(zhuǎn) 入80°C的普通干燥箱中干燥48h。烘干后的坯體以l°C/min的升溫速率升至450°C保溫 〇. 5h，然后以Γ C/min的升溫速率升至1600° C并保溫6h，得到氧化鋁空心球隔熱制品，其密 度是 1000 kg /m3，1200°C 熱導(dǎo)率是 0· 83 W · πΓ1 · Γ1。
[0019] 實(shí)施例2 將4500g氧化鋁微粉，765g水，67. 5g聚乙二醇基聚合物FS10, 135g甲基丙烯酰胺 MAM，22. 5g二丙烯基酒石酸二酰胺DATDA，6. 75gN，Ν，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺TEMED放入球 磨罐中，以40r/min的轉(zhuǎn)速行星球磨lh，得到楽料；然后向楽料中加入67. 5g十二燒基硫酸 銨，攪拌發(fā)泡，得到發(fā)泡漿料，最后向發(fā)泡漿料中加入5500g氧化鋁空心球和22. 5g過(guò)硫酸 鉀攪拌至均勻后注入模具，靜置16h，脫模。脫模后的坯體置于恒溫恒濕烘箱中，溫度濕度分 別為55° C和70%，干燥80h，然后轉(zhuǎn)入90° C的普通干燥箱中干燥36h。烘干后的坯體以2° C/ min的升溫速率升至600° C保溫lh，然后以2° C/min的升溫速率升至1700° C并保溫3h，得 到氧化鋁空心球隔熱制品，其密度是900 kg /m3，1200°C熱導(dǎo)率是0. 75W · πΓ1 · Γ1。
[0020] 實(shí)施例3 將4000g氧化鋁微粉，720g水，40g聚羧酸脂基聚合物FS20, 280g丙烯酰胺ΑΜ，60 g二 丙烯基酒石酸二酰胺DATDA，4gN，N，Ν'，Ν'-四甲基乙二胺TEMED，放入球磨罐中，以30r/min 的轉(zhuǎn)速行星球磨1. 5h，得到漿料；然后向漿料中加入72g十二烷基苯磺酸鈉，攪拌發(fā)泡，得 到發(fā)泡漿料，最后向發(fā)泡漿料加入6000g氧化鋁空心球和120g過(guò)硫酸鈉攪拌至均勻后注入 模具，靜置18h，脫模。脫模后的坯體置于恒溫恒濕烘箱中，溫度濕度分別為50° C和80%，干 燥96h，然后轉(zhuǎn)入100°C的普通干燥箱中干燥40h。烘干后的坯體以1. 5°C/min的升溫速率 升至650° C保溫0. 8h，然后以1. 5° C/min的升溫速率升至1680° C并保溫5h，得到氧化鋁空 心球隔熱制品，其密度是800 kg /m3，1200° C熱導(dǎo)率是0. 57 W · πΓ1 · Γ1。
[0021] 實(shí)施例4 將3500g氧化鋁微粉，700 g水，17. 5g聚丙烯酸鈉，350g甲基丙烯酰胺MAM，70g亞甲 基雙丙烯酰胺MBAM，10. 5gN，N，Ν'，Ν' -四甲基乙二胺TEMED，放入球磨罐中，以50r/min的 轉(zhuǎn)速行星球磨2h，得到漿料；然后向漿料中加入70g十二烷基硫酸三乙醇胺，攪拌發(fā)泡，得 到發(fā)泡漿料，最后向發(fā)泡漿料中加入6500g氧化鋁空心球和175g過(guò)硫酸鉀攪拌至均勻后注 入模具，靜置24h，脫模。脫模后的坯體置于恒溫恒濕烘箱中，溫度濕度分別為60°C和90%， 干燥48h，然后轉(zhuǎn)入110°C的普通干燥箱中干燥45h。烘干后的坯體以0. 5°C/min的升溫速 率升至500° C保溫0. 5h，然后以3° C/min的升溫速率升至1650° C并保溫3h，得到氧化鋁空 心球隔熱制品，其密度是600 kg /m3，1200° C熱導(dǎo)率是0. 36 W · πΓ1 · Γ1。
【權(quán)利要求】
1. 一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于：以氧化鋁空心球?yàn)楣?料，以氧化鋁微粉為基質(zhì)料，向氧化鋁微粉中加入水、發(fā)泡劑，通過(guò)混合發(fā)泡，向空心球磚基 質(zhì)料中引入氣孔，得到多孔基質(zhì)；利用發(fā)泡漿料中有機(jī)單體和交聯(lián)劑在引發(fā)劑和催化劑作 用下發(fā)生聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)泡漿料固化，經(jīng)靜置、脫模，得到多孔基質(zhì)與空心球骨料組成的 坯體；將坯體經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)，得到輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚；制備的輕質(zhì)氧化鋁空心球隔 熱磚密度 600-1000 kg /m3,熱導(dǎo)率 〇· 36 - 0· 83W · πΓ1 · Γ1。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱磚的制備方法，其特征在于：以氧 化鋁空心球和氧化鋁微粉為基本原料，首先向氧化鋁微粉中加入水、分散劑、有機(jī)單體、交 聯(lián)劑、催化劑，球磨混合〇. 5-2h，加入發(fā)泡劑，攪拌發(fā)泡，向基質(zhì)中引入氣泡，得到發(fā)泡漿料； 然后向發(fā)泡漿料中加入氧化鋁空心球和引發(fā)劑充分混合至均勻，在引發(fā)劑和催化劑作用 下，有機(jī)單體和交聯(lián)劑發(fā)生聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)泡漿料固化，并靜置12-24h后進(jìn)行脫模，得到 多孔基質(zhì)與空心球骨料組成的坯體； 將坯體放入恒溫恒濕干燥箱干燥，溫度、濕度分別控制在40-60° C、60-90%，干燥時(shí)間為 48-96h ;在普通干燥箱進(jìn)行干燥的溫度控制在80-110°C，干燥時(shí)間為36-48h ;干燥后對(duì)坯 體進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)工藝，以〇. 5-Γ C/min的速率升溫，并于450-650° C保溫0. 5-lh ;然 后以1-3° C/min的速率升溫，并于1600-1700° C保溫3-6h，自然冷卻至室溫。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的氧化鋁空心球、氧化鋁微粉的質(zhì)量百分比分別為50-65%、35-50%，氧化鋁空心球和氧 化鋁微粉純度均>98%，其中氧化鋁空心球密度為600-800 kg /m3,粒徑〇. 5-3mm，氧化鋁微粉 粒度〈44 μ m。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的水加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的15-20%。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的分散劑為六偏磷酸鈉、聚乙二醇基聚合物FS10、聚羧酸脂基聚合物FS20、聚丙烯酸 鈉中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的〇. 5-2%。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的發(fā)泡劑為十-燒基硫酸納、十-燒基硫酸按、十-燒基苯橫酸納和十-燒基硫酸二 乙醇胺中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的1-2%。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的有機(jī)單體為丙烯酰胺AM、甲基丙烯酰胺MAM中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的 3-10%。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的交聯(lián)劑為亞甲基雙丙烯酰胺MBAM、二丙烯基酒石酸二酰胺DATDA中的一種，加入量 為氧化鋁微粉質(zhì)量的〇. 5-2%。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在于 所述的催化劑為Ν，Ν，Ν'，Ν'-四甲基乙二胺TEMED，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的0. 05-0. 3%。
10. 如權(quán)利要求1或2所述的一種輕質(zhì)氧化鋁空心球隔熱制品的制備方法，其特征在 于所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀中的一種，加入量為氧化鋁微粉質(zhì)量的 0· 5 - 5%。
【文檔編號(hào)】C04B38/02GK104193394SQ201410434384
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】陳闊, 袁波, 王剛, 韓建燊, 董賓賓 申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司