[發明專利]一種硅溶膠結合剛玉質澆注料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510619790.6
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN105218113B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 梁永和;王凌云;蔡曼菲;邱文冬;金叢進;尹玉成;聶建華;崔秀君;喬婉;張寒
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 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

本發明屬于剛玉質澆注料技術領域。具體涉及一種硅溶膠結合剛玉質澆注料及其制備方法。

背景技術

硅溶膠是二氧化硅膠體粒子分散在水中形成的溶液，采用硅溶膠結合的澆注料在干燥性能、烘烤性能、燒結性能、體積穩定性和高溫強度等方面相對于水合結合澆注耐火材料具有明顯的優勢，并逐步受到科研人員的重視，在澆注料中獲得實際應用。

但是硅溶膠結合的剛玉質澆注料從脫模到烘干，其強度一般較低，也就意味著早期的強度偏低，造成了澆注料從脫模、運輸、生產和施工的不便，材料損壞較為嚴重不能正常使用，增加了生產周期，浪費了人力、物力以及財力。故早期強度的提高至關重要。

目前提高早期強度的方法大都采用促凝劑，所選用的促凝劑通常是鋁、鎂和鈣等所對應的堿性氧化物、氫氧化物和鹽類等，促凝劑加入后通過凝膠化過程或者絮凝過程實現早期強度的提高。但是促凝劑的加入會加快凝固速率，導致流動性能降低，給施工帶來不便。也有使用鋁酸鈣水泥作為促凝劑，但是當原料中含有二氧化硅微粉的情況下，鋁酸鈣水泥的引入會導致澆注料在高溫下易形成低熔點物相，強度降低不利于使用。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單和便于脫模的硅溶膠結合剛玉質澆注料的制備方法，用該方法制備的硅溶膠結合剛玉質澆注料流動性能好和早期強度高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：以2~14wt%的棕剛玉顆粒、40~76wt%的白剛玉顆粒、10~40wt%的白剛玉細粉、1~10wt%的α-Al₂O₃ 微粉和1~10wt%的二氧化硅微粉為原料，干混1~2min；外加所述原料5~15wt%的硅溶膠，混合1~2min，再外加所述硅溶膠0.2~4wt%的硅烷偶聯劑，混合1~2min，即得硅溶膠結合剛玉質澆注料。

所述白剛玉顆粒的Al₂O₃含量≥95wt%；白剛玉的顆粒級配是：粒徑小于3mm且大于等于1mm為25~45wt%，粒徑小于1mm且大于等于0.088mm為55~75wt%。

所述棕剛玉顆粒的Al₂O₃含量≥95wt%，粒徑為5～3mm。

所述白剛玉細粉的Al₂O₃含量≥98wt%，粒徑≤0.088mm。

所述α-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥98wt%，粒徑≤3μm。

所述二氧化硅微粉的SiO₂含量≥98wt%，粒徑≤3μm。

所述硅溶膠的SiO₂含量為25~40%，Na₂O含量≤0.3%；所述硅溶膠的平均粒徑10~20nm，pH值為8.5~10。

所述硅烷偶聯劑為γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、或為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有以下積極效果：

本發明通過引入硅烷偶聯劑對硅溶膠進行原位改性，硅烷偶聯劑水解產物與硅溶膠進行化學反應，形成有機/無機的雜化結構，流動性能好，加速了硅溶膠網絡結構的形成，便于脫模，早期強度高，生產工藝簡單，減少了運輸和使用過程中材料的損壞。

本發明所制備的剛玉質澆注料，在50℃×24h和110℃×24h條件下熱處理后的常溫抗折強度分別為3.5~8MPa、6~12MPa，強度得到顯著提高。

本發明的制備方法簡單、便于脫模和對設備無特殊要求；所制備的剛玉質澆注料具有流動性能好、早期強度高和便于運輸的特點。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。

為避免重復，先將本具體實施方式中所涉及的原料統一描述如下，實施例中不再贅述：

所述白剛玉顆粒的Al₂O₃含量≥95wt%；白剛玉的顆粒級配是：粒徑小于3mm且大于等于1mm為25~45wt%，粒徑小于1mm且大于等于0.088mm為55~75wt%。

所述棕剛玉顆粒的Al₂O₃含量≥95wt%，粒徑為5～3mm。

所述白剛玉細粉的Al₂O₃含量≥98wt%，粒徑≤0.088mm。