发泡法制备莫来石轻质耐火材料工艺研究.pdf

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发泡法制备莫来石轻质耐火材料工艺研究董童霖，王玺堂，程鹏，占文，周秀坤试验2结果与分析轻质耐火材料是热工设备必备的节能材料。目前国内生产的隔热耐火制品主要缺点是强度低、荷重软化点低和抗热震性差[1]。而轻质莫来石材料是比较理想的高温节能材料之一，它具有热震稳定性好、耐高温等特点。当今国内外生产轻质耐火材料制品的方法有燃烧加入物法、化学法和发泡法比]。燃烧加入物法制备的轻质耐火材料制品中拥有大量的微裂纹和弱接触点，致使产品的强度低[31；化学法制备轻质耐火制品反应迅速，生成的气泡不易控制；而发泡法具有产生气泡微小且结构分布均匀、生产成本低和工艺简单等优点。为此，本文采用发泡法制备莫来石轻质耐火材料制品，并加入适量的硅酸铝耐火纤维，以期提高制品的强度。试验以工业氧化铝(锄(Alz英砂(∞(Si0。)>99．35％)为主要原料，苏州黏土为结合剂(叫(Al。0。)>30％)和十二烷基苯磺酸钠(简称SDBS)[“、AC、铝粉为发泡剂，外加剂有减水剂和稳泡剂。试验基本配方如表1所示。里查三些墨些堡至茎堡苎型苎：圭堡查型垒塑型垄塑型1．2试验过程将原料在振动球磨机中共同磨细，时间为1h。将共同磨细的混合料在搅拌机中加水搅拌，并加入发泡剂、减水剂和稳泡剂等邛]。制好的泥mm的模具中成型。成型的试样自然干燥1d后脱模。然后在于燥箱内干燥，其干燥制度为30℃×3干燥后的试样在电炉中烧成，烧成制度为：以450℃。保温时间为3h，随炉冷却。按相关标准测定烧结后试样的容重、显气孔率和耐压强度。2．1发泡剂种类的选择选用铝粉、偶氮二甲基酰胺(AC)和SDBS作为发泡剂，研究了发泡剂种类对试样性能的影响，其结果如表2所示。由表2可看出，铝粉作发泡剂时，试样的容重较大，气孔率较小。由于铝粉发泡需要很准确的pH值¨]，而本试验未进行pH值调节，故其发泡效果不佳；以AC或SDBS作为发泡剂，发泡效果好。两种试样的容重、显气孔率相差不大。试验发现，SDBS发泡量大，产生的气泡孔径微小，分布均匀，价格便宜，发泡时间短，发泡量易于控制；而AC发泡剂虽然发泡量大，但其分解温度较高，其遇碱分解产生氨气，造成环境污染。因此综合考虑，选择SDBS作为后续试验的发泡工艺、耐火纤维加入量对莫来石轻质耐火材料性能的影响。结果表明，以十二烷基苯磺酸钠等为发泡剂，其加入量为1％时，试样的客重最轻；加入糊精可以提高试样烧结后的强度．最佳加入量为5％；而搅拌时间为1原料03)>99．3％)、石料在25h和110℃×124℃／min的升温速率从室温升至1第32卷第2期2009年4月武汉科技大学学报Wuhan(武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地，湖北武汉，430081)摘要：以黏土、工业氧化铝、石英砂为主要原料，采用发泡法制备莫来石轻质耐火材料，研究了发泡荆的种类、min或发泡温度为50℃时，试样烧结后强度最大。引入硅酸铝耐火纤维对试样的客重和气孔率影响不大，但可明显提高烧结后试样的强度，其加入量以1％为宜。关键词：轻质耐火材料；莫来石；发泡法中图分类号：TF769．2文献标志码：A文章编号：1674—3644(2009)02一0184一041．1表1试验原料配方(帅／％)Mixtu他mtiOmm×25mm×125h、50℃×3h、80℃×6h。作者简介：董童霖(1983一)，男，武汉科技大学硕士生．E—mail：[e-mail]通讯作者：王玺堂(1957一)，男，武汉科技大学教授，博士生导师．E—mail：[e-mail]!；cienceandV01．32．No．2Apr．20098～llTabIeOfexperimentaImateriaI适量收藕日期：2008—10一10Ttchnologyllt59．415．6Z5O．6j
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制品过程中发泡效果好，气泡量大且均匀。而加入过量SDBS发泡剂时，料浆在搅拌中产生过量泡沫，料浆内部的气泡破裂而大量排出，产生的气泡大且不均匀，成型后的试样在干燥过程中会出现严重的开裂、塌陷等现象，无法对其性能进行检SDBS加入量对烧结后试样的容重、显气孔率和耐压强度的影响如图1和图2所示。由图1和图2可知，随着SDBS发泡剂加入量的增加。试样的容重初始呈下降趋势。而SDBS发泡剂加入强度随着发泡剂加入量的增加而降低，即随着容compr嘟ive重的降低，试样耐压强度下降。试样的容重为g／cm3时，其耐压强度仍大于3为了延长泡沫的持久性，增加发泡剂的效率，采用糊精作为稳泡剂。糊精加入量对试样的容重看出，随着糊精加入量的增加，试样的容重总体上呈上升趋势，糊精加入量超过5％时，试样容重明显增加，这是因为糊精易溶于水，料浆黏度大，流由图4可看出