CN108439869B - 一种保温隔热材料 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料领域，尤其涉及一种保温隔热材料。本发明提供的保温隔热材料按照以下方法制备得到：a)将原料和水混合打浆，得到浆料；所述原料包括无机纤维、有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂；所述无机纤维包括陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种；所述有机纤维包括聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维；b)将所述浆料和絮凝剂混合，得到絮凝浆料；c)所述絮凝浆料依次进行脱水和煅烧，得到保温隔热材料。在本发明提供的保温隔热材料中的各组分可紧密地结合在一起，表现出优异的密封性能和机械强度，使用过程中不会出现明显的掉粉现象。

Description

一种保温隔热材料

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种保温隔热材料。

背景技术

在冶金行业中，连铸机属于较为常用的设备；通常来说，将高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢，而完成这一过程所需的设备叫连铸成套设备。其中，浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连续铸钢核心部位设备，习惯上称为连铸机。

连铸机包括结晶器，结晶器作为连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模。连铸机的结晶器与引锭头之间的密封需要使用保温隔热材料，但目前所使用的保温隔热材料的密封性能较差，且在装配和更换时容易掉粉。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种保温隔热材料，本发明提供的材料密封性好，施工过程中掉粉量小。

本发明提供了一种保温隔热材料，按照以下方法制备得到：

a)将原料和水混合打浆，得到浆料；

所述原料包括无机纤维、有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂；所述无机纤维包括陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种；所述有机纤维包括聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维；

b)将所述浆料和絮凝剂混合，得到絮凝浆料；

c)所述絮凝浆料依次进行脱水和煅烧，得到保温隔热材料。

优选的，步骤a)中，所述无机纤维的平均直径为2～5μm；所述无机纤维的长度为10～30mm；

所述有机纤维的直径为6～10μm；所述有机纤维的长度为10～12mm。

优选的，步骤a)中，所述新闻纸为报纸。

优选的，步骤a)中，所述有机结合剂包括淀粉和/或丙烯酸乳液；

所述无机结合剂包括高岭土、煤矸石粉和凹凸棒土中的一种或多种。

优选的，步骤a)中，以重量份数计，所述原料包括：

无机纤维 50～70份；

有机纤维 5～10份；

新闻纸 10～15份；

有机结合剂 5～10份；

无机结合剂 10～15份。

优选的，步骤a)中，所述原料和水的质量比为(0.5～2)：100。

优选的，步骤b)中，所述絮凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝和阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或多种。

优选的，步骤c)中，所述脱水的方式包括依次进行抽滤和烘干。

优选的，步骤c)中，所述煅烧的温度为130～170℃；所述煅烧的时间优选为0.5～1.5h。

优选的，还包括：

按照预设形状对煅烧得到的所述保温隔热材料进行切割，得到保温隔热制品。

与现有技术相比，本发明提供了一种保温隔热材料。本发明提供的保温隔热材料按照以下方法制备得到：a)将原料和水混合打浆，得到浆料；所述原料包括无机纤维、有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂；所述无机纤维包括陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种；所述有机纤维包括聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维；b)将所述浆料和絮凝剂混合，得到絮凝浆料；c)所述絮凝浆料依次进行脱水和煅烧，得到保温隔热材料。在本发明提供的保温隔热材料以无机纤维作为支撑骨架，并搭配添加了有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂，有机纤维在煅烧过程中可熔化起到黏连各原料的作用，新闻纸在打浆过程中会变成具有分叉结构的纤维状结构，可有效交联各原料，因此本发明提供的保温隔热材料中的各组分可紧密地结合在一起，表现出优异的密封性能和机械强度，使用过程中不会出现明显的掉粉现象。在本发明提供的优选技术方案中，选择淀粉和/或丙烯酸乳液作为有机结合剂，在本发明中，使用淀粉作为有机结合剂可以进一步提高材料的常温强度，而使用丙烯酸乳液作为结合剂可以进一步抑制材料的掉粉现象。在本发明提供的优选技术方案中，选择高岭土、煤矸石粉和凹凸棒土中的一种或多种作为无机结合剂，可进一步提高材料的高温强度，避免材料在高温环境中过快烧损。在本发明提供的优选技术方案中，通过调整各原料的用量比例，可以制备得到软硬适中的保温隔热材料。实验结果表明：采用本发明提供的方法可制备得到硬度介于65～75Hc，安装掉粉程度轻微的保温隔热材料，该材料回弹性为80～90％，常温耐压强度在0.15MPa以上，高温耐压强度在0.1MPa以上，平均300℃导热系数在0.1W/(m·K)以下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的V型异型制品的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种保温隔热材料，按照以下方法制备得到：

a)将原料和水混合打浆，得到浆料；

所述原料包括无机纤维、有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂；所述无机纤维包括陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种；所述有机纤维包括聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维；

b)将所述浆料和絮凝剂混合，得到絮凝浆料；

c)所述絮凝浆料依次进行脱水和煅烧，得到保温隔热材料。

在本发明中，首先将原料和水混合打浆，得到浆料。其中，所述原料包括无机纤维、有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂。在本发明中，所述无机纤维包括陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种；所述无机纤维的平均直径优选为2～5μm，具体可为2μm、3μm、4μm或5μm；所述无机纤维的长度优选为10～30mm，具体可为10～20mm、20～30mm或15～25mm。在本发明中，所述无机纤维在原料中的含量优选为50～70重量份，具体可为50重量份、55重量份、60重量份、65重量份或70重量份。

在本发明中，所述有机纤维包括聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维；所述有机纤维的直径优选为6～10μm；所述有机纤维的长度优选为10～12mm。在本发明中，所述有机纤维在原料中的含量优选为5～10重量份，具体可为5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。

在本发明中，所述新闻纸优选为报纸；所述新闻纸的厚度优选为60～80μm，具体可为60μm、65μm、70μm、75μm或80μm。在本发明中，所述新闻纸在原料中的含量优选为10～15重量份，具体可为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。

在本发明中，所述有机结合剂包括但不限于淀粉和/或丙烯酸乳液；所述丙烯酸乳液的固含量优选为40～60wt％，具体可为50wt％；所述丙烯酸乳液的牌号优选为2356，上述牌号的丙烯酸乳液优选由烟台万华化学提供。在本发明提供的一个实施例中，所述有机结合剂包括淀粉和丙烯酸乳液，所述淀粉和丙烯酸乳液的质量比优选为6：(5～15)，具体可为6:6、6:9或6:14。在本发明中，所述有机结合剂在原料中的含量优选为5～10重量份，具体可为5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。

在本发明中，所述无机结合剂包括但不限于高岭土、煤矸石粉和凹凸棒土中的一种或多种；所述无机结合剂的细度优选为100～500目，具体可为100目、200目、300目、400目或500目。在本发明中，所述无机结合剂在原料中的含量优选为10～15重量份，具体可为10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份或15重量份。

在本发明中，所述原料和水的质量比优选为(0.5～2)：100，具体可为0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100、1:100、1.1:100、1.2:100、1.3:100、1.4:100、1.5:100、1.6:100、1.7:100、1.8:100、1.9:100或1:100。

在本发明中，所述原料和水混合打浆的具体过程优选包括：a1)将无机纤维、有机纤维、新闻纸、无机结合剂和水混合打浆，得到中间浆料；a2)将所述中间浆料与有机结合剂混合打浆，得到浆料。其中，步骤a1)中打浆的转速优选为300～800r/min，具体可为300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min、600r/min、650r/min、700r/min、750r/min或800r/min；步骤a1)中打浆的时间优选为15～20min，具体可为15min、16min、17min、18min、19min或20min；步骤a2)中打浆的转速优选为300～800r/min，具体可为300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min、600r/min、650r/min、700r/min、750r/min或800r/min；步骤a2)中打浆的时间优选为5～10min，具体可为5min、6min、7min、8min、9min或10min。

获得浆料后，将所述浆料和絮凝剂混合。其中，所述絮凝剂包括但不限于聚合氯化铝、硫酸铝和阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述聚合氯化铝的盐基度优选为70～95％，具体可为80～90％；所述阴离子型聚丙烯酰胺的数均分子量优选为500万～1000万，具体可为600万～800万。在本发明中，所述絮凝剂优选以絮凝剂水溶液的形式与所述浆料混合，所述絮凝剂水溶液的浓度优选为1～30wt％。在本发明提供的一个实施例中，聚合氯化铝水溶液的浓度为10wt％，硫酸铝水溶液的浓度优选为30wt％，阴离子型聚丙烯酰胺水溶液的浓度优选为1wt％。在本发明中，所述絮凝剂与所述原料的质量比优选为(0.2～0.8)：100。在本发明提供的一个实施例中，所述絮凝剂包括硫酸铝和阴离子型聚丙烯酰胺，所述硫酸铝与所述原料的质量比优选为(0.4～0.8)：100，具体可为0.6:100，所述阴离子型聚丙烯酰胺与所述原料的质量比优选为(0.01～0.05)：100，具体可为0.03:100；在本发明提供的另一个实施例中，所述絮凝剂包括聚合氯化铝和阴离子型聚丙烯酰胺，所述聚合氯化铝与所述原料的质量比优选为(0.2～0.5)：100，具体可为0.3:100或0.4:100，所述阴离子型聚丙烯酰胺与所述原料的质量比优选为(0.01～0.05)：100，具体可为0.02:100或0.04:100。在本发明中，所述浆料和絮凝剂混合的转速优选为60～100r/min，具体可为60r/min、70r/min、80r/min、90r/min或100r/min。本发明对所述浆料和絮凝剂进行混合的时间没有特别限定，优选混合至浆料四周出现上清液后停止混合。混合结束后，得到絮凝浆料。

获得絮凝浆料后，对所述絮凝浆料进行脱水。其中，所述脱水的方式优选包括依次进行抽滤和烘干。在本发明中，所述抽滤优选在成型池内进行；所述烘干的温度优选为80～105℃，具体可为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或105℃。脱水完毕后，得到待煅烧坯料。

获得待煅烧坯料后，对所述待煅烧坯料进行煅烧。其中，所述煅烧的温度优选为130～170℃，具体可为130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃或170℃；所述煅烧的时间优选为0.5～1.5h，具体可为0.5h、1h或1.5h。煅烧结束后，得到保温隔热材料。在本发明中，优选按照预设形状对煅烧得到的所述保温隔热材料进行切割，得到满足客户尺寸和形状要求的保温隔热制品。

在本发明提供的保温隔热材料以无机纤维作为支撑骨架，并搭配添加了有机纤维、新闻纸、有机结合剂和无机结合剂，有机纤维在煅烧过程中可熔化起到黏连各原料的作用，新闻纸在打浆过程中会变成具有分叉结构的纤维状结构，可有效交联各原料，因此本发明提供的保温隔热材料中的各组分可紧密地结合在一起，表现出优异的密封性能和机械强度，使用过程中不会出现明显的掉粉现象。

在本发明提供的优选技术方案中，选择淀粉和/或丙烯酸乳液作为有机结合剂，在本发明中，使用淀粉作为有机结合剂可以进一步提高材料的常温强度，而使用丙烯酸乳液作为结合剂可以进一步抑制材料的掉粉现象。

在本发明提供的优选技术方案中，选择高岭土、煤矸石粉和凹凸棒土中的一种或多种作为无机结合剂，可进一步提高材料的高温强度，避免材料在高温环境中过快烧损。

在本发明提供的优选技术方案中，通过调整各原料的用量比例，可以制备得到软硬适中的保温隔热材料。

实验结果表明：采用本发明提供的方法可制备得到硬度介于65～75Hc，安装掉粉程度轻微的保温隔热材料，该材料回弹性为80～90％，常温耐压强度在0.15MPa以上，高温耐压强度在0.1MPa以上，平均300℃导热系数在0.1W/(m·K)以下。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

在本发明的下述实施例中，所使用的陶瓷纤维的平均直径4μm，长度10～20mm，由山东鲁阳提供；所使用的玄武岩纤维的平均直径5μm，长度20～30mm，由山东鲁阳提供；所使用的石英纤维的平均直径2μm，长度15～25mm，由淄博邦森玻璃纤维公司提供；所使用的聚丙烯纤维的直径6～10μm，长度10～12mm；所使用的聚乙烯纤维的直径6～10μm，长度10～12mm；所使用的淀粉由山东福洋生物科技公司提供；所使用的报纸的厚度为70μm；所使用的丙烯酸乳液的固含量为50wt％，牌号为2356，由烟台万华化学提供；所使用的高岭土的细度为300目，由山东优索化工提供；所使用的凹凸棒土的细度为100目，由灵寿县天昊矿产品加工厂提供；所使用的煤矸石细粉的细度为500目，由灵寿县腾岩矿产品加工厂提供；所使用的聚合氯化铝溶液的浓度为10wt％，聚合氯化铝的盐基度为80～90％；所使用的硫酸铝溶液的浓度为30wt％；所使用的阴离子型聚丙烯酰胺溶液的浓度为1wt％，阴离子型聚丙烯酰胺的数均分子量为600万～800万。

实施例1

称取50重量份陶瓷纤维、10重量份聚丙烯纤维、15重量份报纸和15重量份高岭土，将称量好的物料和10000重量份水加入伏特打浆机内，充分打浆混匀，打浆速度为300r/min，打浆20min后加入5重量份淀粉和5重量份丙烯酸乳液，继续打浆5min；打浆完成后，将浆料泵入配浆罐中，并开启配浆罐内的搅拌装置，搅拌速度为60r/min，称取2重量份的硫酸铝溶液和3重量份的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入浆料内，搅拌至浆料四周出现上清液；将调好絮凝的浆料输入成型池内，采用真空吸滤工艺成型，然后烘干，烘干温度为80℃，烘干完成后得到板坯，使用煅烧炉在170℃下对板坯煅烧0.5h，得到保温隔热材料。

实施例2

称取60重量份玄武岩纤维、10重量份聚乙烯纤维、10重量份报纸和10重量份凹凸棒土，将称量好的物料和10000重量份水加入伏特打浆机内充分打浆混匀，打浆速度为500r/min，打浆18min后加入3重量份淀粉和7重量份丙烯酸乳液，继续打浆8min；打浆完成后，将浆料泵入配浆罐中，并开启配浆罐内的搅拌装置，搅拌速度为80r/min，称取3重量份的聚合氯化铝溶液和2重量份的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入浆料内，搅拌至浆料四周出现上清液；将调好絮凝的浆料输入成型池内，采用真空吸滤工艺成型，然后烘干，烘干温度为90℃，烘干完成后得到板坯，使用煅烧炉在130℃下对板坯煅烧1.5h，得到保温隔热材料。

实施例3

称取70重量份石英纤维、5重量份聚乙烯纤维、10重量份报纸和10重量份煤矸石细粉，将称量好的物料和10000重量份水加入伏特打浆机内充分打浆混匀，打浆速度为800r/min，打浆15min后加入2重量份淀粉和3重量份柔性丙烯酸乳液，继续打浆10min；打浆完成后，将浆料泵入配浆罐中，并开启配浆罐内的搅拌装置，搅拌速度为100r/min，称取4重量份的聚合氯化铝溶液和4重量份的阴离子型聚丙烯酰胺溶液加入浆料内，搅拌至浆料四周出现上清液；将调好絮凝的浆料输入成型池内，采用真空吸滤工艺成型，然后烘干，烘干温度为105℃，烘干完成后得到板坯，使用煅烧炉在150℃下对板坯煅烧1h，得到保温隔热材料。

实施例4

性能测试

1)将本发明实施例1～3制备得到的保温隔热材料依次编号为A、B、C，对样品的邵氏硬度、回弹性、常温(25℃)耐压强度、高温烧后(300℃，烧24h)耐压强度和平均300℃导热系数进行检测，得到如下表所示数据：

2)采用模具将本发明实施例1～3制备得到的保温隔热材料按照客户要求的尺寸切割出V型异型制品，如图1所示，图1是本发明实施例提供的V型异型制品的结构示意图，图1中L表示制品长度，H表示制品高度，W1表示制品上沿宽度，W2表示制品下沿宽度。本发明具体制备得到的V型异型制品的L为1000mm，H为40mm，W1为20mm，W2为5mm；

分别将由本发明实施例1～3保温隔热材料切割成的V型异型制品填充到连铸机结晶器与引锭头之间的缝隙(缝隙宽度18mm)中，具体填充过程为：将V型异型制品由W2端塞入缝隙，直至制品的W1端完全进入缝隙后，填充作业结束；

V型异型制品填充完毕后，收集填充过程中制品掉落的粉末，并进行称量，结果依次为0.02g、0.04g、0.03g。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种保温隔热材料，按照以下方法制备得到：

a）将原料和水混合打浆，得到浆料；

以重量份数计，所述原料包括：无机纤维50~70份、有机纤维5~10份、新闻纸10~15份、有机结合剂5~10份和无机结合剂10~15份；

所述无机纤维包括陶瓷纤维、玄武岩纤维和石英纤维中的一种或多种；所述有机纤维包括聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维；

所述有机结合剂包括淀粉和/或丙烯酸乳液；

所述无机结合剂包括高岭土、煤矸石粉和凹凸棒土中的一种或多种；

b）将所述浆料和絮凝剂混合，得到絮凝浆料；

c）所述絮凝浆料依次进行脱水和煅烧，得到保温隔热材料；

所述煅烧的温度为130~170℃。

2.根据权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于，步骤a）中，所述无机纤维的平均直径为2~5μm；所述无机纤维的长度为10~30mm；

所述有机纤维的直径为6~10μm；所述有机纤维的长度为10~12mm。

3.根据权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于，步骤a）中，所述新闻纸为报纸。

4.根据权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于，步骤a）中，所述原料和水的质量比为（0.5~2）：100。

5.根据权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于，步骤b）中，所述絮凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝和阴离子型聚丙烯酰胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于，步骤c）中，所述脱水的方式包括依次进行抽滤和烘干。

7.根据权利要求1所述的保温隔热材料，其特征在于，步骤c）中，所述煅烧的时间优选为0.5~1.5h。

8.根据权利要求1~7任一项所述的保温隔热材料，其特征在于，还包括：

按照预设形状对煅烧得到的所述保温隔热材料进行切割，得到保温隔热制品。

Images