本发明属于陶瓷材料制备,具体地说,是一种陶瓷纤维绳自修复增强剂及其制备方法。
背景技术:
1、陶瓷纤维制品具有保温隔热、缓冲冲击等作用,在工业炉窑中具有重要作用。在长期使用过程中,陶瓷纤维表面会变得粗糙,弹性变差,保温隔热功能降低,这是因为纤维制品中的细晶逐渐长大或者发生晶型转变,造成纤维体积发生变化;当细晶长大或者晶型转变积累到一定程度时,纤维内的体积变化产生的应力增大导致纤维断裂甚至完全粉化。现有的研究中,中国专利cn105237001a公开了一种原位生成氮化铝的干熄焦炉用浇注料及其制备方法,公开45~65wt% 的莫来石、15~35wt% 的碳化硅、2~8wt%的铝粉、0~5wt% 的铝硅合金粉、0~2wt% 的单质硅粉、4~6wt% 的α- 氧化铝微粉、2~4wt% 的硅微粉和4~6wt% 的铝酸钙水泥为原料,以占原料0.1~0.3wt% 的催化剂、0.2~0.5wt% 的防水化剂和0.1~0.3wt% 的减水剂为添加剂;再按上述百分含量,先将铝粉、铝硅合金粉、催化剂和防水化剂预混,得到预混料;然后将预混料、减水剂和其余原料混合,搅拌均匀,即得原位生成氮化铝的干熄焦炉用浇注料。中国专利cn 117720338a公开了一种沟盖用耐火浇注料及制备方法,以不同组分的轻质莫来石、烧结莫来石、蓝晶石、粉煤灰、活性氧化铝微粉、硅灰、铝酸钙水泥以及减水剂制备浇注料的方法。上述方法通常作为耐火浇注料进行浇注使用。
2、也有采用喷涂的方法在陶瓷纤维制品表面喷涂一层涂料,涂料层保护陶瓷纤维制品使之不与高温直接接触,以提高陶瓷纤维制品形状的稳定性和抗粉化剥落的能力,从而达到延长纤维制品寿命的目的。
3、但是,目前此类方法常用于不受外力作用的耐火纤维内衬上。陶瓷纤维绳是纤维制品中的一种,除具有常规陶瓷纤维制品的特点外还具有强度高、韧性好和可塑性强等优点,常用于工业炉窑中的幕帘或者炉门密封等。陶瓷纤维绳的工作环境,决定其时常会受到挤压、冷热交替冲击等作用,因此,前述涂层并不适合增强陶瓷纤维绳的抗粉化能力。因此已知的陶瓷纤维制品存在着上述种种不便和问题。
技术实现思路
1、本发明的目的,在于提出一种不同原料种类,更为主要的是原料粒径大小和原料作用不同的陶瓷纤维自修复增强剂。其原料采用细粉形式(粒径小于0.09mm),且无需对其中的铝硅合金粉末进行防水化处理。其目的一是为了利用铝硅合金粉水化反应生成气体,(如公式1所示,主要为铝硅合金中的铝与水发生反应生成气体),使气体逸出产生的气孔在陶瓷纤维绳自修复增强剂中形成疏松结构以利于保持陶瓷纤维绳内部空间结构。再者,是为了保持纤维绳的空间结构,使其能够在工作温度范围内在催化剂作用下使未完全水化的铝硅合金粉生成陶瓷纤维实现纤维绳的自修复。还有,无需对气氛环境进行严格规定,即本发明中陶瓷纤维绳自修复增强剂的使用气氛环境同于纤维绳的使用气氛环境。
2、al+h2o alooh+h2 (公式1)
3、本发明的另一目的,在于提出一种密封效果长久、减少更换次数的陶瓷纤维绳自修复增强剂的制备方法。
4、为实现上述目的,本发明的技术解决方案是:
5、一种陶瓷纤维绳自修复增强剂,由以下质量百分比的各组分混合后外加20~40wt%的硅溶胶5~15wt%的水制成:莫来石粉40~65wt%、氧化铝微粉15~25wt%、铝硅合金粉2~8wt%、蓝晶石粉2~10wt%、硅微粉10~16wt%、短切纤维1~5wt%、铝酸钙水泥2~5wt%、球黏土1~3wt%、催化剂0.1~0.3wt%(外加)、减水剂0.1wt%~0.3wt%(外加)。
6、本发明的陶瓷纤维绳自修复增强剂还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
7、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述莫来石粉为烧结莫来石粉或者电熔莫来石粉。
8、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述莫来石粉的粒径为≤0.088mm。
9、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述氧化铝微粉粒径为≤5μm。
10、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述铝硅合金粉中硅含量≥2%,铝硅合金粉粒径为≤0.045mm。
11、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述蓝晶石粉粒径≤0.88mm。
12、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述硅微粉中sio2的含量≥92%,硅微粉粒径为≤0.6μm。
13、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述短切纤维选自短切氧化铝陶瓷纤维、短切钢纤维、短切莫来石纤维中的一种或一种以上。
14、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述短切纤维的直径为≤40μm,短切纤维的长度为≤5mm。
15、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述球黏土粒径为≤0.044mm。
16、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述催化剂选自纳米铁粉、纳米镍粉、纳米钴粉中的一种或一种以上。
17、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述减水剂选自无机减水剂中的三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或一种以上。
18、前述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其中所述硅溶胶为碱性硅溶胶,sio2的含量为20~30%,粒径为≤580nm。
19、一种陶瓷纤维绳自修复增强剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
20、 a、将氧化铝微粉、硅微粉混合并球磨6~12h后得到球磨料;
21、 b、将球磨料和催化剂混合均匀,得到预混料;
22、 c、将预混料与所述组分中莫来石粉、铝硅合金粉、蓝晶石粉、短切纤维、铝酸钙水泥、球黏土和减水剂按重量百分比含量混合均匀;
23、 d、外加20~40wt%的硅溶胶和5~15wt%的水搅拌均匀,得到陶瓷纤维绳自修复增强剂。
24、采用上述技术方案后,本发明的陶瓷纤维绳自修复增强剂及其制备方法具有以下优点:
25、 1、提高陶瓷纤维绳服役寿命;
26、 2、改善了陶瓷纤维绳服役过程中密封性能衰减问题,降低了常用陶瓷纤维绳服役后密封失效的风险;
27、 3、制备过程节能环保,提高了产品的性价比和适用性。
1.一种陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于:由以下质量百分比的各组分混合后外加20~40wt%的硅溶胶和5~15wt%的水制成:莫来石粉40~65wt%、氧化铝微粉15~25wt%、铝硅合金粉2~8wt%、蓝晶石粉2~10wt%、硅微粉10~16wt%、短切纤维1~5wt%、铝酸钙水泥2~5wt%、球黏土1~3wt%、催化剂0.1~0.3wt%、减水剂0.1wt%~0.3wt%。
2.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述莫来石粉为烧结莫来石粉或者电熔莫来石粉。
3.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述莫来石粉的粒径为≤0.088mm。
4.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述氧化铝微粉粒径为≤5μm。
5.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述铝硅合金粉中硅含量≥2%,铝硅合金粉粒径为≤0.045mm。
6.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述蓝晶石粉粒径≤0.88mm。
7.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述硅微粉中sio2的含量≥92%,硅微粉粒径为≤0.6μm。
8.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述短切纤维选自短切氧化铝陶瓷纤维、短切钢纤维、短切莫来石纤维中的一种或一种以上。
9.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述短切纤维的直径为≤40μm,短切纤维的长度为≤5mm。
10.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述球黏土粒径为≤0.044mm。
11.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述催化剂选自纳米铁粉、纳米镍粉、纳米钴粉中的一种或一种以上。
12.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述减水剂选自无机减水剂中的三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或一种以上。
13.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂,其特征在于,所述硅溶胶为碱性硅溶胶,sio2的含量为20~30%,粒径为≤580nm。
14.如权利要求1所述的陶瓷纤维绳自修复增强剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
