[發明專利]一種高溫材料用石墨粉體及其制備方法

無效

• 申請號: 201210260234.0
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102745990A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 魏耀武;李歆琰;許興堂
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/626
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于石墨粉體技術領域。尤其涉及一種高溫材料用石墨粉體及其制備方法。

背景技術

碳復合耐火材料已成為鋼鐵工業用重要的耐火材料，它由不同的耐火礦物原料和石墨以及樹脂為結合劑制成。由于石墨不被熔渣潤濕和熱導率高，因而碳復合材料具有優良的抗渣性和熱震穩定性，被廣泛用于冶金爐及容器的內襯。自上世紀后期以來，耐火材料使用壽命的大幅度提高，碳復合耐火材料起了重要作用。

然而，在使用過程中，碳復合材料中的石墨易被氧化，從而使得材料變得疏松，導致碳復合材料性能的下降。為了解決這一問題，科技工作者在碳復合耐火材料中引入了抗氧化劑，如金屬鋁和單質硅等等。加入抗氧化劑雖然在一定程度上提高了碳復合材料的抗氧化能力，降低了石墨被氧化的速率，但是，抗氧化劑在高溫下會和碳復合耐火材料中的礦物原料如鎂砂等發生反應，尤其是在一些特殊的使用環境如真空條件下，相關反應更加劇烈，由此破壞了材料的結構，導致材料的性能急劇降低，無法滿足冶煉的需要。

發明內容

本發明旨在克服現有技術不足，目的是提供一種制備工藝簡單的高溫材料用石墨及其制備方法，用該方法制備的高溫材料用石墨粉體材料具有優異的高溫力學性能、抗氧化性能、熱震穩定性能和抗渣侵蝕性能。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：先將70~98wt%的石墨粉和2~30wt%的含硅物質攪拌混合2~10分鐘，自然干燥24小時；再于110~300℃條件下熱處理5~24小時，自然冷卻，即得高溫材料用石墨粉體。

在上述技術方案中：所述石墨粉的粒徑為3~500μm，石墨粉中的碳含量≥90wt%；所述含硅物質為硅樹脂、或為硅油、或硅樹脂與硅油的混合物，其中：硅樹脂中的R與Si的摩爾比為1∶(1.0~2.0)；硅油的干燥失重≤2.0%，硅油的密度為0.90~0.98g/cm³。

?由于采用上述技術方案，本發明對預混合的原材料進行低溫處理，原材料中硅油或硅樹脂在常溫和石墨粉之間潤濕良好，可包裹在石墨粉表面，低溫處理后的石墨粉表面形成有機物保護膜。本發明所制備的石墨粉體材料在高溫使用的升溫過程中，由于石墨粉和硅油或硅樹脂反應所致，其表面會形成碳化硅保護膜，當溫度進一步升高后，碳化硅保護膜轉變為二氧化硅保護膜，從而起到保護石墨不被氧化的目的。

本發明采用預混合和低溫處理工藝，所制備的石墨粉體材料具有優異的高溫力學性能、抗氧化性能、熱震穩定性能和抗渣侵蝕性能。該石墨粉體材料將在高溫工業用材料的制備中具有廣闊的應用前景，比如作為冶金工業用碳復合材料制備所需的石墨原料。

本發明制備工藝簡單，所制備的石墨粉體具有優異的高溫力學性能、抗氧化性能、熱震穩定性能和抗渣侵蝕性能，能滿足高溫材料生產和使用對石墨的要求。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。

為避免重復，現將本具體實施方式所涉及的原料技術參數統一描述如下，實施例中不再贅述：

所述石墨粉的粒徑為3~500μm，石墨粉中的碳含量≥90wt%。

所述含硅物質為硅樹脂、或為硅油、或硅樹脂與硅油的混合物，其中：硅樹脂中的R與Si的摩爾比為1∶(1.0~2.0)；硅油的干燥失重≤2.0%，硅油的密度為0.90~0.98g/cm³。

實施例1

一種高溫材料用石墨粉體及其制備方法。先將70~80wt%的石墨粉和20~30wt%的硅樹脂攪拌混合2~10分鐘，自然干燥24小時；再于110~150℃條件下熱處理5~10小時，自然冷卻，即得高溫材料用石墨粉體。

實施例2

一種高溫材料用石墨粉體及其制備方法。先將80~90wt%的石墨粉和10~20wt%的硅樹脂攪拌混合2~10分鐘，自然干燥24小時；再于150~200℃條件下熱處理10~15小時，自然冷卻，即得高溫材料用石墨粉體。

實施例3

一種高溫材料用石墨粉體及其制備方法。先將90~98wt%的石墨粉和2~10wt%的硅樹脂攪拌混合2~10分鐘，自然干燥24小時；再于200~300℃條件下熱處理15~24小時，自然冷卻，即得到有機物包裹表面的石墨粉體。

實施例4