泡沫法生產輕質保溫耐火磚的研究與發(fā)展
采用泡沫法生產輕質保溫耐火磚,在泥料中加入適量的發(fā)泡劑,將泡沫與泥漿的均勻混合,經澆注成型、養(yǎng)護、干燥、燒成而得到輕質保溫耐火磚。與其他方法相比,通過泡沫法產生的氣泡穩(wěn)定性不夠好,要加入穩(wěn)泡劑以保證泡沫的持續(xù)穩(wěn)定性。
發(fā)泡劑原理:在純凈液體中加入發(fā)泡劑,用攪拌、混合、吹入、噴射等機械方法將氣體帶入發(fā)泡劑液體中即可制得泡沫。所制得的泡沫的好壞主要取決于泡沫的穩(wěn)定性。泡沫的穩(wěn)定性指的是生成泡沫的持久性不變性,即泡沫“壽命”的長短。主要取決于發(fā)泡劑自身質量的好壞和外界因素對其影響。
穩(wěn)泡劑作用:在發(fā)泡劑發(fā)泡過程中,穩(wěn)泡劑起著不容忽視的作用。發(fā)泡劑往往和穩(wěn)泡劑復配使用,穩(wěn)泡劑一般為膠類物質,其分子在水溶液中流動時會產生比較大的內部磨擦,導致溶液的粘度較高;進而提高了泡沫的液膜粘度,既增加了液膜表面強度,又使得液膜臨近的液體不易排出,液膜厚度變小的速度較慢,延緩了液膜破裂時間,增加了泡沫的穩(wěn)定性。另外,加入穩(wěn)泡劑后溶液的起泡高度會小于不加穩(wěn)泡劑時的溶液起泡高度。其原因在于溶液粘度增加,增大單位表面積的所需做的功也會增大,亦即做同等功時所增大的表面積會減小,進而降低起泡高度。
與燃盡物法相比,采用泡沫法制備輕質隔熱耐火材料,制品內部氣孔尺寸和形狀可控,且大部分是封閉氣孔。因而多年來一直是人們研究的熱點。
1973年,Sundennan等用硫酸鋁、氫氧化鈣、碳化鈣以及雙氧水作發(fā)泡劑,率先發(fā)明了發(fā)泡工藝,該工藝首先將經過預處理的球形粘土顆粒放入預先準備的模子中,于900~1000℃在氧化氣氛下進行加熱處理,通過壓力的作用使粘土顆粒之間相互粘結,當有足夠的熱量傳到粘土顆粒內部時,材料發(fā)泡充滿整個模子,冷卻后即得多孔陶瓷材料。何欣等人分別采用乳清分離蛋白以及卵清蛋白作為發(fā)泡劑,制備三維網狀氧化鋁多孔材料,結果顯示使用的卵清蛋白作為發(fā)泡劑的試樣強度較高,源于卵清蛋白作為發(fā)泡劑,其發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性較高。董童霖等人采用發(fā)泡法制備的莫來石輕質材料,采用SDBS作為發(fā)泡劑,并引入糊精作為結合劑和造孔劑,研究了發(fā)泡劑的加入量、攪拌時間、發(fā)泡溫度等對試樣強度的影響,結果表明:發(fā)泡劑加入量為1%,攪拌時間8~11分鐘,發(fā)泡溫度為50℃,糊精加入量為5%時,輕質材料的綜合性能較好。毛曉健等人采用泡沫法成功制得高強、超輕的多孔陶瓷材料,相對密度18~30%、固含量62.9~71.0wt%、耐壓強度4~17MPa。并認為泡沫泥漿的流動性、泡沫的尺寸、泡沫孔徑的均一性以及泡沫的形狀對能夠制得高性能的多孔陶瓷材料至關重要。
王曦等在泡沫法制備超輕質材料的過程中引入了表面活性劑,并認為表面活性劑對料漿和泡沫的穩(wěn)定以及構建輕質隔熱耐火材料的微觀骨架都有很好的促進作用。而I.I.Goncharik,F.F.Mozheiko等人在泡沫法制備輕質材料的過程中,引入表面活性劑對泡沫本身進行處理,活化了泡沫表面的微觀基團,有效地增加了泡沫的表面張力,促進了泡沫與泥漿的粘結性。
張育永,耿昌彬發(fā)明公開了一種超微孔輕質保溫耐火磚及其制造方法。以重量百分比表示,原料中含有Al2O3和SiO2為主要成分的粉料50-70%,膨脹劑5~10%,粘結劑25~40%,外加發(fā)泡劑0.2~1.0%。制造方法時將各原料混勻后,加入水,經攪拌調成糊狀料;將發(fā)泡劑與水按1:15~20的比例混合制得泡沫,加入糊狀料中混勻,然后澆注成磚坯,干燥,在1200-1600℃下保溫6~8h后燒成。該磚具有耐壓強度高、導熱系數低、線變化率低的優(yōu)點,能直接用于熱工設備的耐火層,使產品具有輕質保溫隔熱和耐火作用,保溫效果較好,有利于節(jié)能環(huán)保。與現有產品相比,經濟效益明顯。
李淑靜等人發(fā)明了一種多孔輕質隔熱保溫材料及其制備方法。所采用的技術方案是:先將40~85wt%的SiO2細粉、5~40wt%的紅外遮蔽劑細粉和5~35wt%的玻璃纖維混合6-12小時,外加上述混合料0.5~3wt%的三聚磷酸鈉、0.5~6wt%的發(fā)泡劑和50~500wt%的水;再進行攪拌,成型,裝模放置8~12小時:然后在常溫條件下成型,干燥,在400~600℃的條件下保溫1~5小時,所制備的多孔輕質隔熱保溫材料體積密度為0.3~0.7g/cm3,平均孔徑為1~100nm,材料的導熱系數在200℃時為0.03~0.08W/(m.k),500℃時為0.05~0.13W/(m·k),900℃時為0.07~0.20W/(m·k)。
因此,本發(fā)明所制備的材料具有體積密度小、氣孔分布均勻、氣孔孔徑小和導熱系數低的特點。
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