7种工艺方法制备优质保温装饰一体板设备隔热耐火材料

标签:工艺,方法,法制,制备,优质,质保,保温,装饰,一体 9001金沙澳门官网:2019年11月08日 阅读25

保温装饰一体板设备隔热耐火材料的制备方法许多,重要有空心球粘结法、烧失法、泡沫胶凝法、有机泡沫浸渍法、溶胶凝胶法、冷冻干燥法、和乳液模板法等。现实生产中最常用的方法是空心球粘结法和预埋造孔剂法。不同方法制备的轻质隔热材料性能存在较大的差别。如以烧失法生产的轻质隔热材料导热系数比泡沫胶凝法的小,但其显微结构疏松,强度远不如后者。这是由于预埋造孔剂法在烧成后,材料的组织结构呈气相延续、固相散布的开放结构。相反,泡沫胶凝法生产的轻质砖泡沫结构相对自力,团体呈固相延续和气相散布的结构。

 

(1) 空心球体粘结成型法


此方法将预先制备好的多孔骨料、质料粉体以及粘结剂均匀混合,粘结成型,干燥后在适当温度烧成而获得成品。该法的好处是制备工艺简单、成品强度高,瑕玷是行使自然轻质质料或者人工制造的各种空心球引入闲暇,其适用范围有限,而且人工制造空心球体工艺复杂成本高昂。空心球体粘结成型法最为典型的应用就是制备氧化铝空心球成品,这种氧化铝空心球成品填补了传统泡沫氧化铝产品高温抗蠕变性能差、强度低的不足不锈钢阀门,可直接接触火焰作为内衬结构材料使用,为新型窑炉结构的设计以及传统高温窑炉结构改造提供保障,是保温装饰一体板设备隔热耐火材料技术提高的一个里程碑。


轻质氧化铝空心球成品以氧化铝粉和氧化铝空心球为基本质料,通过结合剂相互粘接,并压抑成型,得到氧化铝空心球成品素坯。氧化铝空心球不仅引入气孔,而且具有骨料的作用,是决定轻质氧化铝空心球成品性能的关键。影响轻质氧化铝空心球成品性能的另一个因素是结合剂,没有结合剂无法实现轻质骨料坯体成型,也无法给予坯体充足的强度便于搬运和装窑。结合剂的选用应尽量削减或避免对轻质骨料高温性能可能带来的不利影响,并通过结合剂来进步材料的综合物理性能。魏双凤等以水玻璃为重要质料,通过添加漂珠、铝硅酸纤维和钛白粉等组分,制备出纳米孔硅质保温装饰一体板设备隔热耐火材料,在这里水玻璃既是质料,又作为无机结合剂使用。李德周等在以部分硅微粉庖代部分α-Al2O3,制备了莫来石结合轻质氧化铝空心球保温装饰一体板设备隔热耐火材料,热震性能有较大改善,这种成品导热系数0.433W·m-1·k-1,常温耐压强度达3MPa,体积密度0.43g/cm3,但硅微粉的引入降低了氧化铝空心球砖的荷重软化温度,对空心球砖的耐高温性能产生较大影响。Ilker等[19]采用珍珠岩作骨料与粘土以不同比例混合,制备了性能各异的的轻质隔热砖。黄春舒等[20]以黏土为粘结剂,煤灰空心球作为造孔骨料,研究了煤灰空心球加入量对试样物理性能的影响,并添加B2O3和CaCO3作为第二造孔剂,最终制备了气孔率81%,热导系数0.09~0.3W·(m·K)-1的莫来石保温装饰一体板设备隔热耐火材料。


(2) 烧失法


烧失法通过质料配料中添加肯定量的造孔剂,在烧结过程中,造孔剂脱离基体留下空洞,从而得到多孔结构,可以制得气孔率较高的保温装饰一体板设备隔热耐火材料,是目前生产轻质隔热材料最重要的方法。常用的造孔剂有木炭、焦炭粉、无烟煤灰、水稻壳、软木粉、聚苯乙烯颗粒、锯木屑、萘颗粒等。Mucahit等以造纸污泥为添补剂,粘土质质料作为结合剂,行使造纸污泥中残留的纤维素和碳酸钙经烧结后留下的闲暇,制备了导热系数为0.33~0.42W·m-1·k-1,耐压强度达7MPa,容重为1.3g/cm3的轻质隔热砖。徐建峰]使用橄榄石废弃粉矿、无烟煤、轻烧氧化镁为质料,通过烧失法制备了导热率可达0.3W·m-1·k-1,重烧线收缩率为0.1%~0.3%(1450×2h),体积密度为1.3~1.6g/cm3镁橄榄石保温装饰一体板设备隔热耐火材料。ToshihiroIsobe等采用有机纤维(尼龙)作为造孔剂,制备了具有圆柱状气孔定向分布的氧化铝保温装饰一体板设备隔热耐火材料,相比于传统氧化铝保温装饰一体板设备隔热成品,其力学性能更佳。烧失法的好处在于:气孔率的大小和孔外形可以调节SEO关键词优化,工艺简单,既可用于干法成型,又能适用于湿法成型;不足之处在于气孔分布不均匀,不宜用于制备高气孔率成品,并且成品强度低。


 


(3) 泡沫胶凝法


泡沫胶凝法全称泡沫胶凝注模成型,它是发泡法和胶凝成型[25]两种方法在轻质材料多孔坯体系体例备工艺上的结合。泡沫胶凝法通常包括泡沫预混浇注法和化学起泡法宿迁SEO优化,前者通过机械搅拌发泡而直接将气孔引入,后者则是通过使掺入料浆中的成孔剂与液相组分发生化学反应释放气体而引入气孔,两者均采用浇注成型,经过干燥,并在肯定温度下烧成,可制备气孔率达55%~75%的隔热耐火材料,尤其适合制造纯氧化物隔热耐火成品。常用的化学反应有苛性钠与铝或酸与铝反应产生氢气、碳酸钠与酸产生CO2等。目前,发泡剂品种重要有木质素磺酸盐发泡剂、松香、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、驰龙水解物及高分子外观活性剂、石油磺酸铝发泡剂等。该法最常用的胶凝剂包括各种硅铝水泥、硅溶胶、有机凝胶以及水硬性活性氧化铝。首先尝试行使泡沫法生产轻质隔热砖的是20世纪三十四年代的前苏联工程师根兹列尔。夏光华等以白水泥作为结合剂,蓝晶石为质料,行使泡沫法制备了最高使用温度超过1400℃,容重仅0.5g/cm3品牌策划,耐压强度大于3.5MPa,350℃下的导热系数仅0.15W·m-1·k-1的钙长石结合莫来石轻质耐火砖。该法的好处在于工艺简单,适合于低密度、高孔隙率轻质隔热耐火材料的制备,瑕玷是制得的轻质隔热耐火材料孔径较大,通常为100-500μm。蔡群等以琼脂作为凝胶系统,结合发泡法,研究了搅拌速率、搅拌时间、凝胶化时间等对氧化铝多孔材料平均孔径的影响。Smith]将泡沫法同凝胶注模成型相结合,行使发泡的悬浮体来生产保温装饰一体板设备隔热耐火材料,提出了泡沫注凝法,为泡沫法的发展提供新的可能。


(4) 有机泡沫浸浆法


这种成型工艺最早是由Schwartzwalde发明的,从19世纪70年代至今,该成型工艺一向被视为工业化生产高性能泡沫保温装饰一体板设备成品最有用的工艺方法。有机泡沫浸浆法[37]是行使有机泡沫浸渍质料浆体,使有机泡沫的孔筋上充分附着满泥浆,干燥后的半制品中有机泡沫在烧结过程中被去除,从而获得和有机泡沫几乎同等的多孔结构,虽制备的材料气孔率高,但不宜制备具有小孔径闭气孔的保温装饰一体板设备隔热耐火材料,而且密度不好控制。戴蔚等[38]采用有机泡沫浸渍法制备了氧化铝-氧化锆复相保温装饰一体板设备隔热耐火材料,研究了挂浆工艺对材料孔径结构以及力学性能的影响,确定了最佳的挂浆工艺。李飞舟[39]采用大孔径有机泡沫制备不同孔系结构氧化铝保温装饰一体板设备隔热耐火材料,考察了分散剂对α-Al2O3悬浮液沉降性能的影响,并对坯体的干燥过程进行了研究,效果注解PAA-NH4(1.0%)和阿拉伯树胶(0.8%)两种分散剂交互分散时分散结果最佳,坯体的最佳排胶温度范围:200~600℃℃,最佳升温速率:0.5~1.0/min℃。


(5) 溶胶-凝胶法


溶胶-凝胶法是制备纳米级孔隙多孔材料的紧张方法,该法行使溶胶凝胶过程中,胶体粒子相互侨联形成网络结构,在经热处理后,网状的闲暇中溶液蒸发留下纳米孔。溶胶凝胶法对pH特别很是敏感,可以通过调节溶胶的pH值来控制孔径的尺寸。溶胶凝胶法重要应用于制备具有纳米孔结构的气凝胶材料,1931年SamuelStephensKistler第一次制备了气凝胶,因为其高孔隙率和邃密的纳米孔网络结构,能够有用克制红外辐射和热传导,被认为是目前保温装饰一体板设备隔热结果最好的材料。气凝胶典型的制备工艺如下:首先由溶胶-凝胶反应形成延续的纳米级的凝胶网络结构,然后经过超临界干燥工艺除去凝胶纳米孔洞内的溶剂,最终得到纳米孔气凝胶。不同的气凝胶(如碳气凝胶、二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶)由不同的肇端质料合成(如硅溶胶、正硅酸乙酯、铝醇盐等)。薛明俊等将铝粉和成孔剂加入到氯化铝溶液中,行使铝粉水解得到铝溶胶,成功制备了氧化铝保温装饰一体板设备隔热耐火材料。研究了成孔剂含量、铝离子浓度、温度等对试样制备以及材料显微结构气孔分布、和气孔率的影响。


溶胶凝胶法与其它方法相比具有很多独特的好处:


1) 质料分散到溶剂中,在很短的时间内达到分子水平的均匀混合,形成凝胶时,反应物在分子水平上均匀分布;

2) 很容易在分子水平上的定量均匀地掺入微量元素;

3) 在液相中化学反应更易进行,合成温度较低。

4) 选择恰当的反应条件可制备许多新材料。


但是,溶胶-凝胶法也不可避免的存在一些题目。如:溶胶凝胶过程时间较长,常需数天或数周;有机溶剂对人体有危害;质料金属醇盐价格昂贵;干燥过程中有机物挥发逸出气体,并产生收缩。


(6) 冷冻干燥法


冷冻注模法是湿法成型制备保温装饰一体板设备隔热耐火材料的一种,其原理是将制备好的质料浆料进行冷冻,让溶剂由液相变为固相,通过降压使固相溶剂直接升华,从而制备多孔坯体,最后烧结得到具有多孔结构的保温装饰一体板设备隔热耐火材料。因为不同的溶剂凝固时晶体生长的形态不同,晶体去除后留下的气孔结构也有很大的差异,故采用不同的溶剂,可制备具有不同孔结构的保温装饰一体板设备隔热耐火材料。冷冻干燥法不依靠材料自己的化学性子,仅与溶剂和颗粒的物理性子有关。低粘度的浆料流动性好,有利于更好地添补模具和冷冻成型,从而得到复杂外形的多孔坯体,因此,制备均匀稳固的低粘度质料浆料是冷冻干燥法的关键。目前应用比较成熟、报道最多的两种溶剂是莰烯和水。刘波涛等采用冷冻干燥法,以莰烯作为冷冻溶剂,制备了具有定向贯通直孔结构的氧化铝保温装饰一体板设备隔热耐火材料。杜建聪等以莰烯为冷冻溶剂,亚微米氧化铝为质料,采用冷冻干燥法制备了高孔隙率、具有三维网络孔结构的氧化铝多孔材料,研究了制备工艺对材料性能与孔隙结构的影响。


(7) 乳液模板法


乳液模板法以乳液为模板,加入质料粉体和胶凝剂,经过胶凝固化以稳固分散相,最后经过干燥使分散相挥发而得到多孔坯体。乳液模板法是一种制备保温装饰一体板设备隔热耐火材料的新方法,因为该法可通过改变乳液模板的种类、大小,轻松实现对多孔材料结构的控制,因而受到国内外学者的广泛关注。乳液是两种或两种以上互不相容的液体在乳化剂及外力的作用下形成的具有肯定稳固性的分散系统,其中以极小的液滴的情势分散于另一种液体中的液相等分散相;而另一相则被称为分散介质。乳液重要分为水包油和油包水两种类型。乳液模板法制备轻质多孔材料的好处在于可以通过改变油水体积比、油与乳化剂的质量比以及乳化悬浮液的固含量方便调节成品的气孔率、气孔尺寸和体积密度。相比于传统的捐躯模板法(以碳粉、锯木屑、淀粉等作为造孔剂),乳液模板法得到的气孔更均匀、孔径更小,当气孔率较高时,以乳液模板法制备的多孔材料表现出更好的力学性能。目前行使乳液模板法可以生产出孔径十几微米,气孔率40%~65%的轻质多孔隔热材料。

 
 
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