一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷及其制备方法，涉及结构陶瓷技术领域。本发明专利技术在制备铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷时，首先将聚对苯二甲酸乙二醇酯进行纺丝制成中空涤纶纤维，用盐酸对中空涤纶纤维进行酸解后，再与羟甲基三甲氧基硅反应制得改性涤纶纤维，将钛酸钾晶须和改性涤纶纤维结合形成复合纤维，骨料、活性氧化铝微粉、活性二氧化硅微粉、硅铝溶胶结合剂、纯铝酸钙水泥、复合纤维、减水剂搅拌成湿料后浇注养护后烘炉制得制备铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷。本发明专利技术制备的铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷具有优良的抗压性能和耐高温金属侵蚀性能。能和耐高温金属侵蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及结构陶瓷
，具体为一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]硬铝合金主要是以Al
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Zn
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Mg
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Cu系为主的合金，现如今，由于硬铝合金具有密度低、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点，被广泛应用于航空工业及民用工业等领域，因此硬铝合金的生产工艺是我们急需研究的问题。
[0003]不定形浇注料经浇注成型并烘烤烧结处理后，得到用于铝工业炉用的耐火陶瓷内衬材料。在铝熔化炉生产运行过程中，耐火陶瓷内衬常发生损毁，特别是某些特定的部位，如炉门框位置，由于铝熔炼过程中需要频繁的开启炉门进行扒渣，机械碰撞导致门槛磨损，冷热冲击导致开裂，往往半年就需要停炉维修。停炉后再施工的浇注料需经过7～10天升温烘烤后形成陶瓷内衬，方可再次投产。而对于新建的铝工业窑炉，常规浇注料需经过25～30天烘烤才能投产。如何提高铝工业炉用耐火陶瓷内衬的耐高温金属侵蚀性能、缩短烘炉及维修周期，是铝熔化炉使用过程中迫切需要解决的问题。本专利技术制得的铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷具有良好的抗压性能并耐高温和金属侵蚀，从而具有更长久的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷是由骨料、活性氧化铝微粉、活性二氧化硅微粉、硅铝溶胶结合剂、纯铝酸钙水泥、复合纤维、减水剂和水搅拌成湿料后浇注养护后烘炉制得；所述复合纤维是由改性涤纶纤维和钛酸钾晶须结合制得。
[0007]作为优化，所述改性涤纶纤维是将聚对苯二甲酸乙二醇酯进行纺丝制成中空涤纶纤维，用盐酸对中空涤纶纤维进行酸解后，再与羟甲基三甲氧基硅反应制得。
[0008]作为优化，所述钛酸钾晶须是由纳米二氧化钛和氢氧化钾溶液反应制得。
[0009]作为优化，所述铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法包括以下制备步骤：
[0010](1)将酸解后的中空涤纶纤维、羟甲基三甲氧基硅和质量分数50～60％的硫酸溶液按质量比1：1：10～1：2：15混合均匀，在80～90℃，1500～2000r/min搅拌反应10～15min，过滤并用纯水洗涤3～5次，制得改性涤纶纤维；
[0011](2)将钛酸钾晶须置于0.8～1％的盐酸中处理3～5min，过滤并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥4～6h，将酸处理后的钛酸钾晶须、改性涤纶纤维和质量分数3～5％的氢氧化钠溶液按质量比1：1：5～1：1：7混合均匀，在20～30℃，500～800r/min搅拌20～30min，过滤并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥4～6h，制得复合纤维；
[0012](3)将骨料、活性氧化铝微粉、活性二氧化硅微粉、硅铝溶胶结合剂、纯铝酸钙水泥、复合纤维、减水剂按质量比40：3：3：1：1：0.5：0.1～70：10：10：5：3：1：0.5混合均匀，加入骨料质量0.06～0.08倍的纯水搅拌成湿料，浇注在预先制作的腔体模具中，通过强制振动棒辅助排气，表面收光成型后养护12～18h后，脱模并静置10～12h后烘炉，依次在120～150℃烘炉24～120h，在200～250℃烘炉24～120h，在700～800℃烘炉12～48h，在1000～1100℃烘炉6～8h，制得铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷。
[0013]作为优化，步骤(1)所述中空涤纶纤维的制备方法为：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和N,N
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二甲基乙酰胺按质量比1：3～1：4混合均匀，在55～65℃，200～400r/min搅拌3～5h，再置于55～65℃，1～10Pa的真空烘箱静置消泡20～24h制得铸膜液，将铸膜液倒入55～65℃的纺丝罐中进行纺丝，在0.15～0.17MPa的氮气的压力下将铸膜液从直径0.1mm的喷丝头被挤出，将聚乙二醇从直径0.05mm的喷丝头中心空腔同步挤出并对外侧进行支撑，用24～26℃的自来水进行凝固浴，凝固浴时间10～15s后，置于纯水中浸泡15～20min，在
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10～
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1℃，1～10Pa干燥6～8h，制备而成。
[0014]作为优化，步骤(1)所述酸解的方法为：将中空涤纶纤维在30～40℃的质量分数3～5％的盐酸溶液中浸泡8～10min，取出后在纯水中浸洗3～5min，在
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10～
‑
1℃，1～10Pa干燥6～8h。
[0015]作为优化，步骤(2)所述钛酸钾晶须的制备方法为：将纳米二氧化钛和质量分数50～60％的氢氧化钾按质量比1：6～1：8混合均匀，在180～200℃反应4～5h，冷却至室温后过滤，并用纯水洗涤3～5次，在100～120℃干燥2～3h，制备而成。
[0016]作为优化，步骤(3)所述骨料为莫来石、高铝矾土、焦宝石、刚玉中的一种或几种混合，骨料粒度小于5mm。
[0017]作为优化，步骤(3)所述硅铝溶胶结合剂是由硅酸溶胶HS
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30和铝溶胶XZ
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1128按质量比1：1混合均匀配制而成。
[0018]作为优化，步骤(3)所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠一种或几种混合。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0020]本专利技术在制备铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷时，是将骨料、活性氧化铝微粉、活性二氧化硅微粉、硅铝溶胶结合剂、纯铝酸钙水泥、复合纤维、减水剂和水搅拌成湿料后浇注养护后烘炉制得铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷。
[0021]首先，将聚对苯二甲酸乙二醇酯进行纺丝制成中空涤纶纤维，用盐酸对中空涤纶纤维进行酸解后，再与羟甲基三甲氧基硅反应进行改性，中空结构在烘烤阶段可作为通道，在烘炉子时避免快速是水导致衬体爆裂和产生内部气泡，从而提高铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的抗压强度，改性后改性涤纶纤维表面的硅羟基能和钛酸钾晶须形成硅氧键连接形成复合纤维，同时避免改性涤纶纤维表面碳化产生的碳素使钛酸钾晶须力学性能下降，使用时组分中的硅铝溶胶结合剂、活性氧化铝微粉、活性氧化硅微粉等活性组分相互反应，并生成莫来石相以片状或柱状晶体均匀分散在基体中并与钛酸钾晶须产生结合提高抗压强度，同时有效阻隔热应力和微裂纹的扩散，改善材料的热震稳定性能，从而提高材料耐高温金属侵蚀性能。
[0022]其次，硅铝溶胶结合剂遇水后可改善浇注料的施工流动性，相比常规铝酸盐水泥结合的浇注料，具有更低的施工用水量，具有更少的结晶水，在施工后的烘烤阶段，大大缩
短烘烤时间，从而缩短了烘烤周期并节省烘烤费用，此外，较低的施工用水量，可以减少烘烤阶段的失水及气孔产生，使得耐火陶瓷具有优异的中温强度，从而提高材料耐高温金属侵蚀性能和抗压强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷是由骨料、活性氧化铝微粉、活性二氧化硅微粉、硅铝溶胶结合剂、纯铝酸钙水泥、复合纤维、减水剂和水搅拌成湿料后浇注养护后烘炉制得；所述复合纤维是由改性涤纶纤维和钛酸钾晶须结合制得。2.根据权利要求1所述的一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述改性涤纶纤维是将聚对苯二甲酸乙二醇酯进行纺丝制成中空涤纶纤维，用盐酸对中空涤纶纤维进行酸解后，再与羟甲基三甲氧基硅反应制得。3.根据权利要求1所述的一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述钛酸钾晶须是由纳米二氧化钛和氢氧化钾溶液反应制得。4.根据权利要求1所述的一种铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法，其特征在于，所述铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷的制备方法包括以下制备步骤：(1)将酸解后的中空涤纶纤维、羟甲基三甲氧基硅和质量分数50～60％的硫酸溶液按质量比1：1：10～1：2：15混合均匀，在80～90℃，1500～2000r/min搅拌反应10～15min，过滤并用纯水洗涤3～5次，制得改性涤纶纤维；(2)将钛酸钾晶须置于0.8～1％的盐酸中处理3～5min，过滤并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥4～6h，将酸处理后的钛酸钾晶须、改性涤纶纤维和质量分数3～5％的氢氧化钠溶液按质量比1：1：5～1：1：7混合均匀，在20～30℃，500～800r/min搅拌20～30min，过滤并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥4～6h，制得复合纤维；(3)将骨料、活性氧化铝微粉、活性二氧化硅微粉、硅铝溶胶结合剂、纯铝酸钙水泥、复合纤维、减水剂按质量比40：3：3：1：1：0.5：0.1～70：10：10：5：3：1：0.5混合均匀，加入骨料质量0.06～0.08倍的纯水搅拌成湿料，浇注在预先制作的腔体模具中，通过强制振动棒辅助排气，表面收光成型后养护12～18h后，脱模并静置10～12h后烘炉，依次在120～150℃烘炉24～120h，在200～250℃烘炉24～120h，在700～800℃烘炉12～48h，在1000～1100℃烘炉6～8h，制得铝工业炉用快速烘烤结构陶瓷。5.根据权利要求4所述的一种铝工业炉用快...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔垂周，黄先德，宋学斌，
申请(专利权)人：江苏瑞复达高温新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：