[发明专利]低导热高温炉衬材料及其制备方法

说明书

公开了炉衬材料及其制备方法，包括：将氧化铝混合物和无定型二氧化硅混合形成莫来石前体混合物；使用聚乙二醇对其和二氧化锆表面改性；将丙烯酸系混合液与之混合，获得浆料；原位聚合，形成凝胶；脱模后干燥得到炉衬坯体；将炉衬坯体烧结，冷却后得到炉衬材料。炉衬材料的室温导热系数和高温抗折强度均高于现有技术的同类高温炉衬材料。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，涉及一种炉衬材料及其制备方法，尤其是涉及一种低导热高温炉衬材料及其制备方法。

背景技术

在高温炉窑等热工热备中，炉衬材料是较为常见的耐火材料。这类耐火材料通常是耐火度高于1500度的无机非金属材料，作为结构材料能够承受高温炉窑中所发生的各种物理化学变化及机械作用。作为炉衬材料，大部分是以天然矿石(例如耐火黏土、硅土、菱镁矿、高岭土和白云石，等等)为原料制造的。现在，越来越多研究集中在采用某些工业原料(例如高铝水泥)和人工合成原料(例如工业氧化铝、碳化硅和合成莫来石)制造的耐火材料。

作为炉衬材料，通常与高温炉窑或碳砖直接接触，在窑炉工作时要承受较高温度，理想的炉衬材料需要具有较低的导热系数，从而可以降低碳砖的热面温度或者减少炉窑的热量损失。另一方面，通常还希望炉衬材料具备优秀的综合理化性能，尤其是相对较高的高温抗折强度。

在人工合成材料中，莫来石陶瓷在各种高温炉窑等热工热备中获得广泛应用。这类材料具有良好的耐化学腐蚀性、抗热冲击能力和抗高温蠕变性能；并且在整个结晶温区内，没有导致体积变化的多晶转变行为，因此成为近年来备受青睐的陶瓷材料。

中国专利申请CN103708814A公开了一种莫来石-氧化铝多孔陶瓷的制备方法，将液态聚硅氧烷和水在乳化剂的作用下制备乳状液，并向乳状液中加入分散剂和氧化铝粉末混合均匀得到浆料，然后加入硅氧烷交联剂混合均匀，最后浆料经交联、固化、干燥、烧结制备无开裂莫来石-氧化铝多孔陶瓷；制备的莫来石-氧化铝多孔陶瓷密度2.0～2.7㎏/m3，气孔率29.9～42.8％，耐压强度99.2～152.1MPa。然而，该方法制备的莫来石-氧化铝多孔陶瓷密度大和气孔率低，导热性能不理想，也没有提到材料的高温抗折强度。

中国专利申请CN103145444A公开了一种低成本保温隔热轻质多孔莫来石陶瓷的制备方法，将工业莫来石粉、淀粉、增稠剂和分散剂搅拌混合，得到混合料；在混合料中加水搅拌，球磨得到稳定的陶瓷浆料；在陶瓷浆料中添加表面活性剂，搅拌发泡得到泡沫浆料；将泡沫浆料倒入模具中，加热固化；脱模干燥得到多孔陶瓷坯体；将多孔陶瓷坯体在高温烧结炉中烧结，得到多孔莫来石陶瓷。孔隙率和导热系数可以通过原料配比、固相含量和烧结温度进行调节。陶瓷孔隙率为80～86％，密度为0.43～0.62g/cm3，导热系数为0.09～0.22W/(m·K)，抗压强度为1.0～5.0MPa。该方法较好地改善了导热性能，但同样没有提及陶瓷的高温抗折性能。但综合该文献的记载情况来看，由于孔隙率过高，预计其高温抗折性能仍然不够理想。

因此，迫切需要寻找一种兼具低导热系数和高温抗折强度的高温炉衬材料及其制备方法。

发明内容

本发明目的是提供一种兼具低导热系数和高温抗折强度的高温炉衬材料及其制备方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明所采取的技术方案如下：

一种炉衬材料的制备方法，其特征在于，包括：

将氧化铝混合物和无定型二氧化硅混合形成莫来石前体混合物；

使用聚乙二醇对所述莫来石前体混合物进行表面改性；

使用聚乙二醇对二氧化锆进行表面改性；以及，

获得丙烯酸系混合液；

将所述丙烯酸系混合液与表面改性后的所述莫来石前体混合物和二氧化锆混合，获得浆料；

浆料原位聚合，形成凝胶；