本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種包含有不銹鋼的復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中很多地方都需要用到高強(qiáng)度、高韌性的耐火材料，如在焙燒爐內(nèi)需要鋪設(shè)有固定形態(tài)的耐火隔離材料、在高溫反應(yīng)設(shè)備下鋪設(shè)耐火隔離層、在高溫反應(yīng)釜周?chē)罱ǜ魺岱雷o(hù)層用于保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員等等?，F(xiàn)有技術(shù)中在實(shí)驗(yàn)室中使用的隔熱材料與市面上發(fā)售的材料較為類(lèi)似，多使用纖維質(zhì)絕熱氈或者用耐火材料燒制的黏土磚等材料，盡管現(xiàn)有技術(shù)中的材料也能夠起到一定的絕熱效果，但是應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室中時(shí)還是存在很多問(wèn)題，主要問(wèn)題如下：1、絕熱氈或者耐火黏土磚的強(qiáng)度都不高，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度較差，尤其不耐受長(zhǎng)期使用，更換較為頻繁。在某些實(shí)驗(yàn)室中需要在地面鋪設(shè)耐火磚，然后還需要在磚地上放置儀器設(shè)備，往往就需要耐火磚能夠有較高的強(qiáng)度；2、抗熱震能力低，即抗溫度急劇變化而不被破壞的能力。目前現(xiàn)有技術(shù)中的這些次啊聊往往是由無(wú)機(jī)礦物材料壓制成的，抗熱震能力較差；3、重?zé)€(xiàn)變化大，上述耐火材料加熱至高溫后，其尺寸容易發(fā)生不可逆變化，尤其是絕熱氈和黏土磚，長(zhǎng)期經(jīng)受高溫-冷卻急速變化的環(huán)境后，絕熱氈和黏土磚極易發(fā)生粉碎、碎裂、開(kāi)口等情況。重?zé)€(xiàn)變化較大尤其影響當(dāng)耐火材料應(yīng)用于如焙燒爐等內(nèi)部需要隔熱材料的地方，容易導(dǎo)致焙燒爐內(nèi)部容積發(fā)生變化從而導(dǎo)致如爐門(mén)無(wú)法關(guān)閉、隔熱材料制件產(chǎn)生較大縫隙影響隔熱效果等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明中針對(duì)傳統(tǒng)的耐火材料進(jìn)行了改進(jìn)，將不銹鋼材料引入到耐火材料的燒制過(guò)程中，使制備出的耐火復(fù)合材料具備不銹鋼的高強(qiáng)度及抗震能力，配合特殊配比的耐火料漿進(jìn)行澆注、壓制、烘干，制備出一種強(qiáng)度高、抗熱震能力好、加熱后尺寸穩(wěn)定的耐熱性好的耐火復(fù)合材料。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下步驟予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明中提供一種包含不銹鋼的耐火復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將質(zhì)量份為60-90的硅溶膠、10-25的氫氧化鉀、25-45的硅酸鋁纖維、10-20的氧化鋯微粉混合，攪拌均勻后在1000-2500r/min條件下分散2-4小時(shí)，其中硅溶膠的質(zhì)量濃度為50-55%；

步驟二：將質(zhì)量份為90-100的高嶺土、15-20的二氧化鈦、20-45的二氧化硅氣凝膠微粉、10-20的瓜爾膠、8-10的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉混合攪拌均勻；

步驟三：在40-50℃水浴中，將步驟二中的混合物加入到步驟一制備的溶液中，在250-500r/min條件下機(jī)械攪拌，加入去離子水，直至混合料漿在剪切速率為60-70S^-1時(shí)的黏度為180-480mPa·s；

步驟四：將不銹鋼方孔網(wǎng)和不銹鋼纖維氈疊放在一起，向不銹鋼纖維氈表面澆注步驟三中制得的礦物料漿，使料漿在不銹鋼纖維氈表面均勻覆蓋，每平方厘米礦物料漿的澆筑量為0.6 -1.2mL；

步驟五：向步驟四中的不銹鋼纖維氈上再鋪設(shè)一層不銹鋼方孔網(wǎng)制成坯體，在真空度為10^-3-10^-2Pa、溫度為45-80℃條件下，向坯體表面施加0.8-4MPa的壓力壓制12-24小時(shí)，在180-220℃條件下烘干24-48小時(shí)，即得到所需耐火墻磚。

本發(fā)明的技術(shù)方案中采用將不銹鋼方孔網(wǎng)和不銹鋼纖維氈疊放形成耐火墻磚的主體支撐體，然后制備耐火性能好的料漿進(jìn)行澆注，然后壓制成型、烘干。本發(fā)明中，首先將硅溶膠、氫氧化鉀、硅酸鋁、氧化鋯微粉纖維制成堿性混合液，然后將高嶺土、二氧化鈦、二氧化硅氣凝膠微粉、瓜爾膠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉混合攪拌均勻制成礦物混合物，然后把上述制備得到的礦物混合物加入到堿性混合液中，這一步驟中，邊攪拌邊緩慢添加混合物，記錄剪切速率為60-70S^-1時(shí)的黏度，最后可少量加入去離子水進(jìn)行最后的調(diào)節(jié)，直至混合料漿在剪切速率為60-70S^-1時(shí)的黏度為180-480mPa·s，該黏度范圍是本方案中最為適宜的料漿澆注黏度，黏度過(guò)小則影響后續(xù)墻磚成型，黏度過(guò)大則料漿難以滲入不銹鋼纖維氈中。

進(jìn)一步優(yōu)選料漿制備過(guò)程中原材料的質(zhì)量份，步驟一中硅溶膠、氫氧化鉀、硅酸鋁纖維、氧化鋯的質(zhì)量份分別為80-85、12-18、35-40、10-12。

進(jìn)一步優(yōu)選原料，步驟一中氧化鋯微粉粒度范圍為30-60μm，步驟二中二氧化硅氣凝膠微粉粒度范圍為30-60μm，二氧化硅氣凝膠比表面積為300-450m²/g，密度為58-62kg/m³。

進(jìn)一步地，步驟三中混合料漿在60-70S^-1時(shí)的黏度為325-460mPa·s最佳。

進(jìn)一步地，步驟四中不銹鋼纖維氈表面積為12-20cm²。不銹鋼纖維氈的表面積選擇與成型效果有關(guān)，過(guò)小和過(guò)大都不利于成型。

進(jìn)一步地，步驟四中不銹鋼纖維氈鋪設(shè)的層數(shù)為2-20層。不銹鋼纖維氈的主要作用是留存澆注的無(wú)機(jī)料漿、形成耐火材料的內(nèi)部骨架，不銹鋼纖維氈鋪設(shè)的層數(shù)與實(shí)際使用的要求有關(guān)，按所需耐火材料的厚度來(lái)選擇，一般僅包含一層的不銹鋼纖維氈無(wú)法成型，多于20層的不銹鋼纖維氈則在壓制的過(guò)程中容易導(dǎo)致壓不緊密，易分層，而且心部無(wú)法烘干。

進(jìn)一步地，步驟四中不銹鋼方孔網(wǎng)的層數(shù)為2-4層。不銹鋼方孔網(wǎng)主要作用是支撐耐火墻磚的外形，便于成型和壓制，其層數(shù)也與實(shí)際使用的要求有關(guān)，一般可按照所需耐火材料的硬度和耐沖擊性能來(lái)選擇，不銹鋼方孔網(wǎng)的層數(shù)越多，其硬度和耐沖擊性能越好，但不宜超過(guò)4層，層數(shù)過(guò)多會(huì)造成壓制過(guò)程中不銹鋼材料外漏凸出。

進(jìn)一步地，步驟五中壓制的壓力為2.5-4MPa，步驟5中烘干溫度為210℃。因本發(fā)明中的耐火材料中引入了不銹鋼材料，所以其壓制壓力和烘干溫度與普通現(xiàn)有技術(shù)中的耐火材料不同，尤其是壓力比一般無(wú)機(jī)材料制備過(guò)程中壓制耐火磚的壓力略大。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明提供了一種新型的包含有不銹鋼材料的耐火材料的制備方法；

2、本發(fā)明中針對(duì)傳統(tǒng)的絕熱氈以及耐火黏土磚進(jìn)行了改進(jìn)，將不銹鋼材料引入到耐火材料的燒制過(guò)程中，使制備出的耐火材料布局具有固定結(jié)構(gòu)，而且具備不銹鋼的高強(qiáng)度及抗震能力。

3、本發(fā)明中的耐火料漿中通過(guò)調(diào)配堿性混合液液和無(wú)機(jī)礦物混合物的組分及黏度，使制備出的耐火材料耐高溫性能好、遇高溫后尺寸穩(wěn)定性好。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

1、填充料漿的制備

將硅溶膠、氫氧化鉀、硅酸鋁、氧化鋯微粉纖維按照下表所示質(zhì)量份配比進(jìn)行混合，然后在1800r/min條件下分散2小時(shí)。

將高嶺土、二氧化鈦、二氧化硅氣凝膠微粉、瓜爾膠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉按照下表所示質(zhì)量份配比進(jìn)行混合，攪拌均勻。

上述料漿制備過(guò)程中使用的材料皆為市售產(chǎn)品，其中硅溶膠的質(zhì)量濃度為53%，氫氧化鉀、硅酸鋁選擇化學(xué)純?cè)噭?，氧化鋯微粉、高嶺土、二氧化鈦在實(shí)施例中選擇顆粒粒度在30-40μm范圍內(nèi)的粉體。二氧化硅氣凝膠微粉粒度選擇為48μm，二氧化硅氣凝膠比表面積為410m²/g，密度為60kg/m³。

將堿性混合液與礦物混合物制備好以后進(jìn)行混合調(diào)制，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)堿性混合液3-7號(hào)與礦物混合物配合使用時(shí)加工性能最佳，在本實(shí)施例中采用6號(hào)堿性混合液配比與5號(hào)礦物混合物的配比。

在45℃水浴中，將5號(hào)礦物混合物添加至6號(hào)堿性混合液中，在450r/min條件下機(jī)械攪拌，邊攪拌邊緩慢添加混合物，記錄剪切速率為60-70S^-1時(shí)的黏度，最后可少量加入去離子水進(jìn)行最后的調(diào)節(jié)，直至混合料漿在剪切速率為70S^-1時(shí)的黏度為395mPa·s，制得料漿。

2、耐火復(fù)合材料的制備

將1層不銹鋼方孔網(wǎng)和4層不銹鋼纖維氈疊放在一起，向不銹鋼纖維氈表面澆注上述步驟中制得的礦物料漿，使料漿在不銹鋼纖維氈表面均勻覆蓋，每平方厘米礦物料漿的澆注量為0.8mL。

再向上述步驟中的不銹鋼纖維氈上再鋪設(shè)一層不銹鋼方孔網(wǎng)制成坯體，在真空度為10^-3Pa、溫度為65℃條件下，向坯體表面施加4MPa的壓力壓制24小時(shí)，在210℃條件下烘干46小時(shí)，即得到所需耐火墻磚。本實(shí)施例中選擇的不銹鋼纖維氈表面積為15cm²。

本實(shí)施例中制備得到的包含不銹鋼的耐火復(fù)合材料適合應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的焙燒爐中，該耐火復(fù)合材料可耐受高達(dá)1600℃的高溫，具備高強(qiáng)度及好的抗震能力，尤其是遇高溫后尺寸穩(wěn)定性佳。

根據(jù)上述實(shí)施例的方案可作出各種變化以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室中對(duì)不同耐火墻磚的需求，如可增大混合料漿的黏度至420 mPa·s以上，增加不銹鋼纖維氈的疊放層數(shù)，增加每平方厘米的料漿澆筑量，這樣制成的耐熱復(fù)合材料強(qiáng)度更大，耐沖擊性能尤其佳，可在實(shí)驗(yàn)櫥窗中堆砌起來(lái)制作成保護(hù)體，用于屏蔽易燃易爆化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)意外所造成的破壞和傷害。

最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。