耐火粘合剂体系制造技术

一种含有无水溶剂、亲油性流变改性剂和耐火骨料的耐火材料配方表现出非热塑性行为且在10℃至180℃的温度范围下保持可塑性和可成形性。所述亲油性流变改性剂可有效地与所述溶剂相粘合以产生凝胶状结构，其具有含中度至高度极性的有机溶剂特性。一种用季脂肪酸胺处理过的层状硅酸盐粘土可被用作所述亲油性流变改性剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
(a)
本专利技术涉及用于需要特定的粘塑性特性的应用中的耐火材料骨料体系或配方。这种体系或配方可以用作，例如，出铁口无水炮泥；一种低粘度的有机液体与一种亲油性流变改性剂相结合使用以向材料赋予所需的稠度，以使其可被有效地使用。可塑性是指受外力作用而经历非可逆的形状变化的材料形变的术语。热塑性材料为随着温度的升高而变得更软和可塑性更高，但随着温度的降低返回至更硬、更像固体的状态的材料。粘塑性材料或宾汉姆材料在低(剪切)应力下表现得像刚性体一样，但在高(剪切)应力下则像粘性流体一样流动。煤焦油或石油焦油和沥青或酚醛树脂的混合物已在耐火材料骨料体系或配方中使用。这些焦油、沥青或树脂与大量的细颗粒物相结合，这增加了流体摩擦并产生了非常有粘性的热塑性材料。其结果为具有假塑性特性的材料，其具有模拟真正的粘塑性材料的稠度，且该材料可通过在本领域中熟知的泥炮和其他设备来实现对打开出铁的高炉出铁口的封闭。这些材料表现出高度的热塑性行为但并非真正的粘塑性材料。高粘度液体随着其温度变化表现出大的粘度变化；该特性被赋予含有其的混合物。用传统的材料难以制备一种在冷态能用泥炮打得动且在受热时足够硬以堵住铁口中的铁水的配方。传统配方还表现出因为液体含量的原因其可塑性范围非常窄。增加传统配方的操作范围的一种方法为添加大量的细粉。这导致了颗粒之间的通道的限制，由这种配方制成的耐火制品在投入使用时使得热解的气体更难于逸出。对于本专利技术的应用来说，热塑性材料可克服在两端均受限的实用范围。当前的出铁口炮泥有含煤焦油和煤焦油沥青的，或含石油焦油和石油沥青的，有时两者含或不含酚醛树脂及有机溶剂。当材料受热时，该类型的粘合剂体系形成可塑性，这在应用温度时向材料提供了软的粘土状的稠度。应用范围的温度下限为混合物太硬以至于无法由泥炮推动且沿出铁口向内流动以将其堵塞的温度。在一些情况下，混合物的硬度导致“铁口浅”，该堵塞的状况不具有所需深度，或在极端情况下，导致泥炮甚至无法将炮泥打出炮口的情况。应用范围的温度上限为混合物由于挥发物的蒸发、聚合或混合物的有机部分的碳化而开始固化的温度点。在含水的体系中，在本领域中熟知的是通过使用水在耐火体系中形成粘塑性，其具有低粘度和低热塑性性质。然而，含水体系具有由于液体含量的小变化而表现出大的塑性变化的缺点。含水体系还有与铁水发生爆炸性反应的特性。水活化流变改性剂如粘土当分散在含水环境中时，发生松散的交互作用以赋予耐火材料以粘土状粘弹性的稠度。这种体系在本领域中是熟知的，但尚未应用至非水性耐火体系的出铁口炮泥中。流变改性剂在与非水性溶剂一起使用时与其与水一起使用时的表现不同。在非水性体系中控制固固交互的过程与在水中控制那些交互的过程有很大的不同。另外，存在对液体广泛的选择，其具有广泛的特性范围，这要在非水/固体耐火体系的生产中进行考虑。
技术实现思路
本专利技术涉及用于需要特定的粘塑性特性的应用中的耐火骨料体系或配方。该体系或配方可通过采用非水性低粘度液体和与液体交互以产生用于粘土的初始应用所需的粘塑性的亲油性流变改性剂来进行改性，例如，用于高炉出铁口炮泥的改性。本专利技术的耐火材料配方因液体加入量的变化而引起的材料从泥炮口所需要的压力的变化表现出比原有技术的配方更小的偏差。本专利技术的耐火配方的应用温度通常在或位于10℃和125℃之间。本专利技术的耐火配方的最终使用温度通常为约1540℃，即熔融铁水的温度，但应用在铁合金时则可以高得多。根据本专利技术的耐火配方可包括无水液体、耐火骨料和亲油性流变改性剂，如有机粘土或聚合物。无水液体可具有在10℃下测量的小于10,000、5,000、3,000或1500厘泊的粘度。无水液体可具有在10℃下测量的大于1、10或100厘泊的粘度。其可选自多元不饱和脂肪、脂肪烃、芳香烃、醇、醛、酯、酮及其组合。可用于无水液体中的材料包括妥尔油、乙二醇、甘油、丙二醇、亚麻子油、大豆油及其组合。无水液体可按2wt％(含)～40wt％(含)、3wt％～35wt％或4wt％～30wt％的范围的量呈现于含液体配方，即液体和固体的总体配方中。低的粘度和热塑性值为无水液体的所需特性。当遇到温度从65℃(150℉)至10℃(50℉)的下降时，某些合适的无水液体表现出在10～6,000厘泊(cP)范围中的粘度增加。作为从10℃至100℃的温度变化的结果，某些合适的液体表现出小于2、4、6、8、10或50倍的粘度变化。作为合适的无水液体的丙二醇在温度从27℃至49℃表现出从35厘泊至10厘泊的粘度下降。其他合适的无水液体在27℃可能具有小于50,000cP、小于40,000cP或小于30,000cP的粘度。按液体和固体的总配方的百分比计，亲油性流变改性剂可按0.2wt％(含)～50wt％(含)、0.5wt％～45wt％、0.5wt％～20wt％、0.5wt％～10wt％、0.5wt％～5wt％、1wt％～40wt％、1wt％～20wt％、1wt％～5wt％、1wt％～4wt％或2wt％～35wt％的范围中的量存在于配方中。亲油性流变改性剂可含有有机粘土、层状硅酸盐、蒙皂石、水辉石、蒙脱石及其组合。在功能方面，亲油流变改性剂可有效地与液体相粘合以产生凝胶状结构，其具有含中度至高度极性的有机溶剂，如二醇、酯、酮、乙二醇醚、醇以及一些极性芳香族有机化合物。亲油性流变改性剂与合适的液体的组合的配方的挤出压力，与原有技术的配方相比，其挤出压力随液体量变化而变化的较小。有机粘土是一种用季脂肪酸胺处理的层状硅酸盐粘土。处理过程包括用较大的季铵阳离子取代天然的无机可交换金属阳离子。低粘度液体的添加造成大的阳离子散开。这种与骨料的排斥效应利于粘塑性材料的形成。本专利技术的配方可包括一种聚合物或多种聚合物。聚合物为一种类型的化学化合物或由许多重复结构组成的化合物的混合物。重复结构为由共价化学键连接在一起的低分子质量的分子。聚合物的生物示例包括多糖、纤维素和糖蛋白。聚合物的天然存在的示例包括琥珀、羊毛、丝和天然橡胶。合成聚合物包括氯丁橡胶、尼龙、聚氯乙烯和聚乙烯。可用于本专利技术的配方中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮。以液体和固体的总体配方的百分比计，聚合物组成可0.2wt％(含)～50wt％(含)、0.5wt％(含)～45wt％(含)、1wt％(含)～40wt％(含)、2wt％(含)～35wt％(含)。树脂为一种特殊类型的聚合物，这是因为它们是热固性或热塑性聚合物。有许多类型的树脂以液体和粉末形式存在。一些示例(但不限于)为线性酚醛树脂、甲阶酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、环氧-聚酯混合树脂、聚氨酯树脂、聚酯和丙烯酸树脂。按液体和固体的总配方的百分比计，树脂组成可0.2wt％(含)～50wt％(含)、0.5wt％(含)～45wt％(含)、1wt％(含)～40wt％(含)、2wt％(含)～35wt％(含)。耐火骨料可包括棕刚玉、铝矾土、粘土、硅砂、硅石、硅微粉和碳化硅。在本专利技术的一些实施例中，除了硅石以外的耐火骨料组成耐火骨料的重量的至少15％。在本专利技术的一些实例中，耐火骨料按5wt％(含)～90wt％(含)、8wt％(含)～85wt％(含)、10wt％(含)～80wt％(含)或75wt％(含)～97wt％(含)的范围中的量存在于含液体配方即液体和固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐火骨料配方，其包括：耐火骨料；无水液体；和亲油性流变改性剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 US 61/994,3051.一种耐火骨料配方，其包括：耐火骨料；无水液体；和亲油性流变改性剂。2.根据权利要求1所述的配方，其中所述无水液体选自由多元不饱和脂肪、脂肪烃、芳香烃、醇、醛、酯、酮及其组合所组成的组群。3.根据权利要求1所述的配方，其中所述无水液体选自由妥尔油、乙二醇、甘油、丙二醇、亚麻子油、大豆油及其组合所组成的组群。4.根据权利要求1所述的配方，以液体和固体的总体配方的百分比计，其中所述无水液体按2wt％(含)～40wt％(含)的范围的量添加于所述配方中。5.根据权利要求1所述的配方，其中对应于从10℃至100℃的温度变化，所述无水液体表现出小于10倍的粘度变化。6.根据权利要求1所述的配方，以液体和固体的总体配方的百分比计，所述亲油性流变改性剂按0.2wt％(含)～50wt％(含)的范围的量添加于所述配方中。7.根据权利要求1所述的配方，其中所述亲油性流变改性剂选自由有机粘土、层状硅酸盐、蒙皂石、水辉石、蒙脱石及其组合所组成的组群。8.根据权利要求1所述的配方，其中所述亲油性流变改性剂包括有机粘土。9.根据权利要求1所述的配方，其还包括聚合物。10.根据权利要求1所述的配方，其还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·W·斯滕德拉，赖安·赫尔歇，
申请(专利权)人：维苏威坩埚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US