CN110357491A - 一种耐火复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐火复合材料及其制备方法，按照重量份数称取4~8份的全氟烷基三嗪橡胶乳液、9~15份的碳酸钙、7~15份的玻璃纤维、5~8份的氯丁橡胶乳液、14~18份的氮化钛、8~12份的碳纤维和35~45份液体酚醛树脂原料，将其混合均匀得混合物料，然后加入0.5~1.5份重量份的碳酸氢钠，搅拌均匀后，置于换气温度箱中加热，使得碳酸氢钠分解发泡得到松散的耐火复合材料，然后于320~350℃温度下压制成型后，冷却至室温即得所述的松散的耐火复合材料。所制备的耐火复合材料具有密度小，比强度高，耐磨损，耐火隔热，加工性能好等优点。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种耐火复合材料及制备方法。
背景技术
耐火材料通常按耐火度高低分为普通耐火材料、高级耐火材料和特级耐火材料；按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外，还有用于特殊场合的耐火材料。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料，随着耐火材料在各行各业中的广泛应用，以及需求量的不断增大。
随着我国工业经济的日益发展，工业产值日益增高，对耐火材料的消耗和需求也与日增长，同时伴随零部件轻量化的发展趋势，对耐火材料的性能要求越来越高。目前市场上的耐火材料无法同时满足耐火性能好、密度小、抗拉抗压强度高、加工性能好的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种低密度高比强度易加工的耐火材料及其制备方法，本发明的具体内容如下：
本发明的目的在于提供了一种耐火复合材料，其技术点在于：所述的耐火复合材料由以下重量份数的原料制备而成：
全氟烷基三嗪橡胶乳液 4~8份
碳酸钙 9~15份
玻璃纤维 7~15份
氯丁橡胶乳液 5~8份
氮化钛 14~18份
碳纤维 8~12份
碳酸氢钠 0.5~1.5份
液体酚醛树脂 35~45份。
在本发明的有的实施例中，所述的碳酸钙为粒度为1000~1500目的粉末状固体，所述的碳酸钙的吸油量为75~85%，所述的碳酸钙的折光率为1~2。
在本发明的有的实施例中，所述的玻璃纤维的直径为10~15μm，所述的玻璃纤维的长度为5~10mm。
在本发明的有的实施例中，所述的碳纤维的直径为5~9μm，所述的碳纤维长度为3~5mm。
在本发明的有的实施例中，所述的氮化钛的粒径为1~40nm，所述的氮化钛的纯度为99~99.9%，所述的氮化钛的比表面积为18~89m2/g，所述的氮化钛的体积密度为0.09~0.26g/cm3。
本发明的另外一个目的在于提供一种耐火复合材料的制备方法，其技术点在于：所述的耐火复合材料的制备方法包括以下几个步骤：
S1按照重量份数称取4~8份的全氟烷基三嗪橡胶乳液、9~15份的碳酸钙、7~15份的玻璃纤维、5~8份的氯丁橡胶乳液、14~18份的氮化钛、8~12份的碳纤维和35~45份液体酚醛树脂原料，将其混合均匀得混合物料；
S2往S1中得到的混合物料中加入0.5~1.5份重量份的碳酸氢钠，搅拌均匀后，置于换气温度箱中加热，使得碳酸氢钠分解发泡得到松散的耐火复合材料；
S3将S2制备得到的松散的耐火复合材料于320~350℃温度下压制成型后，冷却至室温即得所述的松散的耐火复合材料。
在本发明的有的实施例中，所述的步骤S2换气温度箱中加热温度为380~450℃，所述换气温度箱的加热时间约为2~3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
以玻璃纤维、碳纤维和氮化钛为增强相，提升了材料的强度和耐火性能同时，基体材料具有一定的韧性，使得加工性能优良。以碳酸氢钠为发泡剂，在加热过程中分解产生二氧化碳，使得材料中均匀分布着二氧化碳气室，增强了材料阻燃性，并且使得材料抗压强度提升，降低了材料的密度，实现了材料的轻量化。
具体实施方法
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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的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。
实施例1：
一种耐火复合材料由以下重量份数的原料制备而成：
全氟烷基三嗪橡胶乳液 6份
碳酸钙 12份
玻璃纤维 11份
氯丁橡胶乳液 6.5份
氮化钛 16份
碳纤维 10份
碳酸氢钠 1份
液体酚醛树脂 30份。
其中，碳酸钙为粒度为1250目的粉末状固体，吸油量为80%，折光率为1.5；玻璃纤维的直径为12.5μm，长度为7.5mm；碳纤维的直径为7μm，碳纤维长度为4mm；氮化钛的粒径为20nm，纯度为99.5%，比表面积为54m2/g，体积密度为0.18g/cm3。
根据上述比例本发明的耐火复合材料的制备方法包括以下几个步骤：
S1按照重量份数称取6份的全氟烷基三嗪橡胶乳液、12份的碳酸钙、11份的玻璃纤维、6.5份的氯丁橡胶乳液、16份的氮化钛、10份的碳纤维和30份液体酚醛树脂原料，将其混合均匀得混合物料；
S2往S1中得到的混合物料中加入1份重量份的碳酸氢钠，搅拌均匀后，置于换气温度箱中加热，加热温度为415℃，所述换气温度箱的加热时间约为2.5h，使得碳酸氢钠分解发泡得到松散的耐火复合材料；
S3将S2制备得到的松散的耐火复合材料于335℃温度下压制成型后，冷却至室温即得所述的松散的耐火复合材料。
实施例2：
一种耐火复合材料由以下重量份数的原料制备而成：
全氟烷基三嗪橡胶乳液 8份
碳酸钙 15份
玻璃纤维 15份
氯丁橡胶乳液 8份
氮化钛 18份
碳纤维 12份
碳酸氢钠 1.5份
液体酚醛树脂 35份。
其中，碳酸钙为粒度为1000目的粉末状固体，吸油量为75%，折光率为2；玻璃纤维的直径为10μm，长度为5mm；氮化钛的粒径为1nm，纯度为99%，比表面积为18m2/g，体积密度为0.09g/cm3；碳纤维的直径为5μm，碳纤维长度为5mm。
根据上述比例本发明的耐火复合材料的制备方法包括以下几个步骤：
S1按照重量份数称取8份的全氟烷基三嗪橡胶乳液、15份的碳酸钙、15份的玻璃纤维、8份的氯丁橡胶乳液、18份的氮化钛、12份的碳纤维和35份液体酚醛树脂原料，将其混合均匀得混合物料；
S2往S1中得到的混合物料中加入1.5份重量份的碳酸氢钠，搅拌均匀后，置于换气温度箱中加热，加热温度为380℃，所述换气温度箱的加热时间约为2h，使得碳酸氢钠分解发泡得到松散的耐火复合材料；
S3将S2制备得到的松散的耐火复合材料于320℃温度下压制成型后，冷却至室温即得所述的松散的耐火复合材料。
实施例3：
一种耐火复合材料由以下重量份数的原料制备而成：
全氟烷基三嗪橡胶乳液 4份
碳酸钙 9份
玻璃纤维 7份
氯丁橡胶乳液 5份
氮化钛 14份
碳纤维 8份
碳酸氢钠 0.5份
液体酚醛树脂 45份。
其中，碳酸钙为粒度为1500目的粉末状固体，吸油量为85%，折光率为1；玻璃纤维的直径为15μm，长度为10mm；氮化钛的粒径为40nm，纯度为99.9%，比表面积为89m2/g，体积密度为0.26g/cm3；碳纤维的直径为9μm，碳纤维长度为3mm。
根据上述比例本发明的耐火复合材料的制备方法包括以下几个步骤：
S1按照重量份数称取4份的全氟烷基三嗪橡胶乳液、9份的碳酸钙、7份的玻璃纤维、5份的氯丁橡胶乳液、14份的氮化钛、8份的碳纤维和45份液体酚醛树脂原料，将其混合均匀得混合物料；
S2往S1中得到的混合物料中加入0.5份重量份的碳酸氢钠，搅拌均匀后，置于换气温度箱中加热，加热温度为450℃，所述换气温度箱的加热时间约为3h，使得碳酸氢钠分解发泡得到松散的耐火复合材料；
S3将S2制备得到的松散的耐火复合材料于350℃温度下压制成型后，冷却至室温即得所述的松散的耐火复合材料。
对比例：
已有技术的耐火复合材料由以下重量份数的原料制备而：
耐火泥 55份
石英砂 30份
重晶石粉 15份
钛白粉 14份
滑石粉 12份
膨润土 10份
氮化硅 5份
碳酸镁 12份
羟乙基纤维素 5份
氧化蓖麻油 5份
水 12份。
按照上述比例制备耐火复合材料的方法如下：
步骤S1，将耐火泥、石英砂、碳酸镁和重晶石粉混合均匀，置于500℃的高温炉中煅烧2.5小时，然后取出待冷却后研磨粉碎至2500目；
步骤S2，将钛白粉、滑石粉、膨润土、氮化硅和双飞粉混合均匀，研磨粉碎至2500目，加入水，搅拌均匀，放置3天；
将步骤S1和步骤S2制备的混合物加入高速混料机中，再加入氧化蓖麻油和羟乙基纤维素，以1400rpm转速搅拌15分钟，取出后45℃烘干，粉碎压制成坯；
步骤S4，将步骤S3制备的坯料放进烧结炉中，在氮气保护作用下，1700℃焙烧20小时，取出冷却后，再于1300℃焙烧25小时，取出冷却至120℃后置于冰水中骤冷2.5小时，即得。
试验例：
分别测试实施例1~3和对比例制备得到的耐火复合材料的耐火度和导热系数，结果见表1：
表1
| 耐火度℃ | 导热系数W/（m·k） | |
| 实施例1 | 1980 | 0.31 |
| 实施例2 | 2054 | 0.25 |
| 实施例3 | 2160 | 0.19 |
| 对比例 | 2105 | 0.26 |
结果表明，本发明提供的耐火材料耐火度高，导热系数小，具有优异的耐火性能，该材料的制备方法简单，制造成本低。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种耐火复合材料，其特征在于：所述的耐火复合材料由以下重量份数的原料制备而成：
全氟烷基三嗪橡胶乳液 4~8份
碳酸钙 9~15份
玻璃纤维 7~15份
氯丁橡胶乳液 5~8份
氮化钛 14~18份
碳纤维 8~12份
碳酸氢钠 0.5~1.5份
液体酚醛树脂 35~45份。
2.根据权利要求1所述的一种耐火复合材料，其特征在于：所述的碳酸钙为粒度为1000~1500目的粉末状固体，所述的碳酸钙的吸油量为75~85%，所述的碳酸钙的折光率为1~2。
3.根据权利要求1所述的一种耐火复合材料，其特征在于：所述的氮化钛的粒径为1~40nm，所述的氮化钛的纯度为99~99.9%，所述的氮化钛的比表面积为18~89m2/g，所述的氮化钛的体积密度为0.09~0.26g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种耐火复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维的直径为10~15μm，所述的玻璃纤维的长度为5~10mm。
5.根据权利要求1所述的一种耐火复合材料，其特征在于：所述的碳纤维的直径为5~9μm，所述的碳纤维长度为3~5mm。
6.一种耐火复合材料的制备方法，其特征在于：所述的耐火复合材料的制备方法包括以下几个步骤：
S1按照重量份数称取4~8份的全氟烷基三嗪橡胶乳液、9~15份的碳酸钙、7~15份的玻璃纤维、5~8份的氯丁橡胶乳液、14~18份的氮化钛、8~12份的碳纤维和35~45份液体酚醛树脂原料，将其混合均匀得混合物料；
S2往S1中得到的混合物料中加入0.5~1.5份重量份的碳酸氢钠，搅拌均匀后，置于换气温度箱中加热，使得碳酸氢钠分解发泡得到松散的耐火复合材料；
S3将S2制备得到的松散的耐火复合材料于320~350℃温度下压制成型后，冷却至室温即得所述的松散的耐火复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种耐火复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤S2换气温度箱中加热温度为380~450℃，所述换气温度箱的加热时间约为2~3h。
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| KR100567918B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2006-04-05 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 카본을 포함하는 돌로마이트질 내화물 조성물 |
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- 2019-07-31 CN CN201910704295.3A patent/CN110357491A/zh not_active Withdrawn
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