一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料制造技术

本发明专利技术提供了一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料，包括以下重量份的原料：氧化铝乳液15‑25份；陶瓷纤维10‑30份；纤维分散剂溶液1‑5份；絮凝剂溶液1‑5份；抗收缩添加剂1‑3份；水45‑65份。所述氧化铝乳液，以薄水铝石为氧化铝来源。本发明专利技术以陶瓷纤维为骨架，以薄水铝石提供氧化铝，配制氧化铝稳定乳液，可获得固含量高、pH值稳定的氧化铝乳液，通过溶胶凝胶法提供纳米氧化铝，活性高，可与纤维尽快形成莫来石相，提高涂料强度及抗侵蚀能力。配方中粉料添加剂含量很低，不会在低温阶段产生掉粉问题。通过对涂料成分及生产工艺的优化，显著提升了涂料的抗侵蚀、抗风速、抗热震性能，改善了涂料受环境侵蚀严重、易掉粉问题，显著提升窑炉陶瓷纤维炉衬使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料
本专利技术属于耐火纤维材料领域，具体涉及一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料及其制备方法。
技术介绍
目前，陶瓷纤维在各种窑炉隔热耐火方面应用广泛，比如在玻璃退火炉、玻璃熔炉等玻璃窑炉，金属冶金炉、加热炉、锻造炉等热处理炉，隧道窑、梭式窑等陶瓷烧成窑炉，裂解炉、焦化炉等石油化工行业窑炉。陶瓷纤维在应用过程中被加工成模块、纤维板等作为保温炉衬，尤其陶瓷纤维模块直接应用与热面接触。陶瓷纤维收缩率低、保温效果好、化学稳定性好，但是直接与热面接触时，热面环境恶劣，比如风速高（30米/秒以上）、气氛复杂、冷热震较强，容易导致陶瓷纤维侵蚀、掉渣等导致保温效果降低，甚至影响窑炉整体寿命。为解决此问题市面上出现了专门用于耐火纤维表面的热防护涂料，在陶瓷纤维模块表面进行涂覆形成模块的保护层，从而提高陶瓷纤维使用寿命。比如专利CN102617159A、专利CN102603319A和专利CN109054467A等均提供了一种陶瓷纤维表面涂料的生产方法，但在长期的使用过程中，上述高温防护涂料抗侵蚀能力差、掉渣等问题，尤其高温烟道复杂环境中。因此，需要研制一种能抵抗恶劣环境侵蚀的保温涂料，确保高温环境下抵抗环境侵蚀不掉渣，延长保温涂料及陶瓷纤维炉衬使用寿命。
技术实现思路
针对目前陶瓷纤维涂料使用过程中，受环境侵蚀严重、易掉粉的问题，本专利技术提供一种陶瓷纤维涂料，在高温环境下能够抵抗环境侵蚀不掉渣，有效延长保温涂料及陶瓷纤维炉衬使用寿命。本专利技术的另一目的是提供一种上述涂料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料，包括以下重量份的原料：。所述氧化铝乳液，以拟薄水铝石为氧化铝来源。优选的，所述氧化铝乳液的制备过程为：将拟薄水铝石配制成30%-50%wt的溶液，加入稳定剂调节溶液pH在4-5。所述稳定剂选自HNO3、HCl、柠檬酸、丙烯酸乳液中的一种或多种。所述丙烯酸乳液中丙烯酸的固含量为38%-42%。其他稳定剂均为市售分析纯。所述陶瓷纤维选自高铝型、含锆型、多晶氧化铝陶瓷纤维中的一种或多种的混合。优选的，高铝型陶瓷纤维的Al2O3≧52wt%，Al2O3+SiO2≧98.5wt%。含锆型陶瓷纤维的Al2O3+SiO2+ZrO2≧99wt%。多晶氧化铝纤维的Al2O3≧72wt%。所述陶瓷纤维的直径为1-15微米，长度为1-30毫米。所述纤维分散剂溶液为固含量1%-5%的分散剂溶液；所述分散剂选自聚丙烯酰胺和纤维素中的一种或者两种。所述纤维絮凝剂溶液为固含量5%-10%的絮凝剂溶液；所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或者多种。所述抗收缩添加剂选自红柱石、蓝晶石、尖晶石、硅酸镁铝和高铝矾土中的一种或多种。所述涂料中的水含量为55%-65%，干燥后Al2O3含量≥70%（X射线荧光光谱法）。上述陶瓷纤维涂料还包括硬化剂，所述硬化剂在喷涂时添加，添加量为涂料质量的5%-15%。所述硬化剂为铝系硬化剂，其Al2O3含量15%-20%wt。上述陶瓷纤维涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）将拟薄水铝石与水混合搅拌，配置成拟薄水铝石溶液，并添加稳定剂，得到稳定的氧化铝乳液；（2）将纤维分散剂与水混合搅拌，制成纤维分散剂溶液，然后加入陶瓷纤维进行分散搅拌，得到纤维悬浮液；（3）将絮凝剂与水混合搅拌，制成絮凝剂溶液；再将纤维悬浮液与氧化铝乳液混合搅拌，搅拌过程中加入絮凝剂溶液，得到混合液；（4）在上述混合液中加入抗收缩添加剂，并搅拌均匀，得到涂料。优选的，上述步骤中搅拌速度为500-800r/min，搅拌时间为5-30min。本专利技术具有以下优点：本专利技术以陶瓷纤维为骨架，以拟薄水铝石提供氧化铝，配制氧化铝稳定乳液，可获得固含量高、pH值稳定的氧化铝乳液，通过溶胶凝胶法提供纳米氧化铝，活性高，可与纤维尽快形成莫来石相，提高涂料强度及抗侵蚀能力。添加抗收缩添加剂，缓解高温环境下产生的收缩问题。另外，配方中粉料添加剂含量很低，不会在低温阶段产生掉粉问题。通过对涂料成分及生产工艺的优化，显著提升了涂料的抗侵蚀、抗风速、抗热震性能，改善了涂料受环境侵蚀严重、易掉粉问题，显著提升窑炉陶瓷纤维炉衬使用寿命。附图说明图1是实施例1制备的氧化铝扫描电镜图片；图2是实施例2制备的氧化铝扫描电镜图片；图3是实施例3制备的氧化铝扫描电镜图片；图4是实施例4制备的氧化铝扫描电镜图片；图5是实施例1涂料和市售涂料的腐蚀对比图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。实施例1陶瓷纤维涂料的制备（1）配置固含量5%的纤维素分散剂溶液和固含量10%的聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，搅拌器转速为800r/min，搅拌时间为30min；（2）按照重量份进行原料的混配，将拟薄水铝石16重量份配置成40%溶液，添加HNO3作为稳定剂，控制pH在4-5，600r/min搅拌15min，配置成稳定的氧化铝乳液；氧化铝的扫描电镜图如图1所示，粒径40-50nm的颗粒状纳米氧化铝堆叠形成0.5-2μm类球状颗粒，0.5-2μm类球状颗粒继续堆叠成约50μm的氧化铝大颗粒；（3）将15重量份的高铝纤维（Al2O3≧52%wt，Al2O3+SiO2≧98.5%wt，2-6μm×10-20mm），加入3重量份固含量5%的纤维素分散剂，加入25重量份的水，将纤维搅拌分散打散，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为25min；（4）将步骤（2）和步骤（3）中得到的样品混合，同时加入1重量份固含量10%的聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，混合搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为15min；（5）步骤（4）中得到的样品中加入1重量份的蓝晶石粉和1重量份尖晶石粉，混合搅拌均匀，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为5min，得到成品涂料，涂料含水率65%；XRF检测的Al2O3含量为72.35%。实施例2陶瓷纤维涂料的制备（1）配置固含量5%的纤维素分散剂溶液和固含量5%的聚氧化乙烯絮凝剂溶液，搅拌器转速为800r/min，搅拌时间为30min；（2）按照重量份进行原料的混配，将拟薄水铝石21重量份配置成50%溶液，添加HCl作为稳定剂，控制pH在4-5，600r/min搅拌15min，配置成稳定的氧化铝乳液；氧化铝的扫描电镜图如图2所示，粒径20-50nm的颗粒状纳米氧化铝堆叠形成0.5-2μm类球状颗粒，0.5-2μm类球状颗粒继续堆叠成约50μm的氧化铝大颗粒；（3）将20重量份的含锆型陶瓷铝纤维（Al2O3+SiO2+ZrO2≧99%wt，10-15μm×5-10mm），加入4重量份固含量5%的纤维素分散剂，加入13重量份的水，将纤维搅拌分散打散，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种包含纳米氧化铝的陶瓷纤维涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

。


2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维涂料，其特征在于，所述氧化铝乳液，以拟薄水铝石为氧化铝来源。


3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维涂料，其特征在于，所述氧化铝乳液的制备过程为：将拟薄水铝石配制成30wt%-50wt%的溶液，加入稳定剂调节溶液pH在4-5。


4.根据权利要求3所述的陶瓷纤维涂料，其特征在于，所述稳定剂选自HNO3、HCl、柠檬酸、丙烯酸乳液中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的陶瓷纤维涂料，其特征在于，所述陶瓷纤维选自高铝型、含锆型、多晶氧化铝陶瓷纤维中的一种或多种的混合；
所述高铝型陶瓷纤维的Al2O3≧52wt%，Al2O3+SiO2≧98.5wt%；所述含锆型陶瓷纤维的Al2O3+SiO2+ZrO2≧99wt%；所述多晶氧化铝纤维的Al2O3≧72wt%；
所述陶瓷纤维的直径为1-15微米，长度为1-30毫米。


6.根据权利要求1所述的陶瓷纤维涂料，其特征在于，所述纤维分散剂溶液为固含量1%-5%的分散剂溶液；所述分散剂选自聚丙烯酰胺和纤维素中的一种或者两种；
所述纤维絮凝剂溶液为固含量5%-10%的絮凝剂溶液；所述絮...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，蔡铭放，刘勇，李森，
申请(专利权)人：山东民烨耐火纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37