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双组份聚氨酯胶周边:7种工艺制备优质保温隔热耐火材料
2019-10-22 13:11:54   标签:聚氨酯胶,双组份聚氨酯胶   来源:
  制备隔热耐火材料的方法有很多,例如空心球粘合法,燃烧损失法,泡沫凝胶法,有机泡沫浸渍法,溶胶-凝胶法,冷冻干燥法和乳液模板法。实际生产中最常用的方法是空心球粘结法和预埋成孔剂法。用不同方法制备的轻质绝缘材料的性能差异很大。例如,通过烧除法制造的绝热材料的导热率低于泡沫凝胶化法,但是其微观结构疏松并且强度远小于泡沫胶凝法。这是因为在预埋孔形成方法之后,材料的结构是气相连续且固相分散的开放结构。相反,通过泡沫胶凝工艺生产的轻质砖泡沫结构相对独立,整体为固相连续和气相分散结构。
 
  (1)空心球结合形成方法
 
  在该方法中,将预先制备的多孔聚集体,原料粉末和粘合剂均匀地混合,粘结并干燥,然后在适当的温度下煅烧以获得产物。该方法制备工艺简单,产品强度高。缺点是将天然空心材料或人造空心球引入到空隙中,并且其应用范围受到限制,并且人造空心球的制造过程复杂且昂贵。中空球粘结法最典型的应用是制备氧化铝中空球产品。氧化铝空心球产品弥补了传统泡沫氧化铝产品的耐低温蠕变性和低强度的缺点,并且可以直接接触火焰作为内部部件。衬砌结构材料的使用为新型窑炉结构的设计和传统高温窑炉的结构改造提供了保证,并且是隔热耐火材料技术进步的里程碑。
 
  轻质氧化铝空心球产品以氧化铝粉和氧化铝空心球为基本原料制成,通过粘结剂相互粘结,压制成型,得到氧化铝空心球产品坯料。氧化铝空心球不仅会引入孔洞,而且还具有聚集作用,这是决定轻质氧化铝空心球产品性能的关键。影响轻质氧化铝空心球性能的另一个因素是粘合剂,这种粘合剂不能在没有粘合剂的情况下形成轻质集料,也不能赋予主体足够的强度来处理和装载窑炉。粘合剂的选择应最小化或避免对轻质骨料高温性能的可能不利影响,并通过粘合剂提高材料的整体物理性能。魏双峰等水玻璃为主要原料,通过添加浮珠,铝硅酸盐纤维和二氧化钛等成分,制备出纳米多孔硅质保温耐火材料,水玻璃既是原材料又是无机粘结剂。李德洲等。用一些硅微粉代替了一些α-Al2O3,制备了莫来石粘结轻质氧化铝空心球绝热耐火材料。耐热冲击性大大提高。该产品的热导率为0.433W·m-1。 ·k-1,常温抗压强度为3MPa,堆积密度为0.43g / cm3,但硅微粉的引入降低了氧化铝空心球砖的载荷软化温度,对空心球的高温性能影响更大砖块。 Ilker等。 [19]使用珍珠岩作为骨料和粘土按不同比例混合以制备具有不同性能的轻质隔热砖。黄春书等[20]以黏土为黏合剂,粉煤灰空心球为造孔骨料,研究了粉煤灰空心球的添加量对试样物理性能的影响,并以B2O3和CaCO3作为第二种。成孔剂。最后,制备了具有81%的孔隙率和0.09至0.3W·(m·K)-1的热导率的莫来石隔热耐火材料。
 
  (2)燃烧方式
 
  损失法通过原料混合物添加一定量的成孔剂。在烧结过程中,成孔剂离开基体而留下空隙,从而获得多孔结构,并且可以获得具有高孔隙率的绝热耐火材料。生产轻质隔热材料的最重要方法。常见的造孔剂包括木炭,焦炭粉,无烟煤灰,稻壳,软木粉,聚苯乙烯颗粒,锯末和萘颗粒。 Mucahit等。利用纸浆中的纤维素和碳酸钙在烧结后的残留空隙,以纸浆为填料,粘土原料为粘结剂,制备了0.33?0.42W·m-1的导热系数。 ·k-1,轻质隔热砖,抗压强度为7 MPa,堆积密度为1.3 g / cm3。 [徐建峰]以橄榄石废粉矿,无烟煤,轻质氧化镁为原料,通过燃烧损失法测得导热系数为0.3W·m-1·k-1,再燃线收缩率为0.1%?0.3%。 。 (1450×2h),镁橄榄石隔热耐火材料的体积密度为1.3?1.6g / cm3。 Isobe Toshihiro和其他有机纤维(尼龙)被用作成孔剂,以制备具有圆柱形孔取向分布的氧化铝隔热耐火材料,其力学性能优于传统的氧化铝隔热产品。老化方法的优点是:可以调节孔隙的大小和孔的形状,工艺简单,可以用于干法成型和湿法成型。缺点是孔分布不均匀,不适合制备高孔隙率。给产品评分,产品强度低。
 
  (3)泡沫胶凝
 
  泡沫胶凝法称为泡沫胶凝注射成型,在轻质材料多孔材料的制备过程中,是泡沫和胶凝成型两种方法的组合[25]。泡沫胶凝法通常包括泡沫预混合浇铸法和化学发泡法,前者通过机械搅拌发泡直接引入孔,而后者通过使成孔剂和液相组分掺入浆料中。化学反应释放出气体并引入孔,在一定温度下将它们浇铸,干燥和烧制,以制备孔隙率为55%至75%的绝缘耐火材料,特别适用于制造纯氧化物绝热材料。耐火制品。常用的化学反应是与铝或酸的苛性钠,铝会产生氢,碳酸钠和酸会产生CO2。目前,发泡剂品种主要包括木质素磺酸盐发泡剂,松香,树脂皂发泡剂,水解血液胶凝发泡剂,赤龙水解物和聚合物表面活性剂以及石油磺酸铝发泡。试剂等。用于该方法的最常用的胶凝剂包括各种二氧化硅-氧化铝水泥,二氧化硅溶胶,有机凝胶和水硬性氧化铝。使用泡沫法生产轻质隔热砖的首次尝试是1940年代前苏联工程师Genzler。夏光华等。用白水泥作粘结剂,用蓝晶石作原料。最高使用温度超过1400°C,堆积密度仅为0.5 g / cm 3,抗压强度大于3.5 MPa,在350°C时的导热系数仅为0.15。 W·m-1·k-1的钙长石与莫来石轻质耐火砖结合。本发明方法工艺简单,适用于制备低密度,高孔隙率的轻质隔热耐火材料。缺点是所获得的轻质隔热耐火材料具有大的孔径,通常为100-500μm。蔡群等。以琼脂为凝胶体系,结合发泡方法研究了搅拌速率,搅拌时间和胶凝时间对氧化铝多孔材料平均孔径的影响。 Smith [Smith]将泡沫方法与凝胶注射成型相结合,通过使用泡沫悬浮液来生产隔热耐火材料,并提出了一种泡沫注射方法,为泡沫方法的发展提供了新的可能性。
 
  (4)有机泡沫浸渍法
 
  该成型工艺最早是由Schwartzwalde发明的。自1970年代以来,模塑工艺一直被认为是高性能泡沫绝缘产品工业生产的最有效方法。有机泡沫浸渍法[37]是用有机泡沫浸渍原料浆料,以使有机泡沫的孔充分附着在泥浆上,并在干燥过程中除去干燥的半成品中的有机泡沫。烧结过程,从而获得与有机泡沫几乎相同的材料。多孔结构,尽管制得的材料具有高孔隙率,但不适合制备孔径小,封闭孔的隔热耐火材料,并且密度不能很好地控制。戴伟等[38]通过有机泡沫浸渍法制备了氧化铝-氧化锆复合隔热耐火材料,研究了制浆工艺对材料孔隙结构和力学性能的影响,并确定了最佳制浆工艺。李飞洲[39]使用大孔有机泡沫材料制备了具有不同孔结构的氧化铝隔热耐火材料。研究了分散剂对α-Al2O3悬浮液沉降性能的影响,并研究了生坯的干燥过程。结果表明,PAA-NH4(1.0%)和阿拉伯胶(0.8%)的分散效果最好。生坯的最佳脱脂温度范围为200?600°C°C,最佳加热速率为0.5?1.0 / min°C。
 
  (5)溶胶凝胶法
 
  溶胶-凝胶法是制备纳米级多孔材料的重要方法。在溶胶-凝胶法中,胶体粒子相互连接形成网络结构。热处理后,网状空隙中的溶液蒸发,留下纳米孔。溶胶-凝胶法对pH非常敏感,可以通过调节溶胶的pH值进行控制。溶胶-凝胶法主要用于制备具有纳米孔结构的气凝胶材料。 1931年,塞缪尔·斯蒂芬·基斯勒(SamuelStephens Kistler)首次制备了气凝胶。由于其高孔隙率和精细的纳米孔网络结构,可以有效抑制红外辐射和热传导。目前,它被认为是最佳的隔热材料。气凝胶的典型制备过程如下:首先,通过溶胶-凝胶反应形成连续的纳米级凝胶网络结构,然后通过超临界干燥工艺去除凝胶纳米孔中的溶剂,最终得到纳米孔气凝胶。 。不同的气凝胶(例如碳气凝胶,二氧化硅气凝胶,氧化铝气凝胶)是由不同的起始原料(例如硅溶胶,原硅酸四乙酯,烷氧基铝等)合成的。薛明军等。将铝粉和造孔剂加入氯化铝溶液中,通过水解铝粉得到铝溶胶,成功制备了氧化铝保温耐火材料。研究了成孔剂含量,铝离子浓度和温度对样品制备,材料的微结构的孔隙结构分布和孔隙率的影响。
 
  与其他方法相比,溶胶-凝胶法具有许多独特的优势:
 
  1)将原料分散在溶剂中以在短时间内在分子水平上实现均匀混合,并且当形成凝胶时,反应物在分子水平上均匀分布;
 
  2)容易在分子水平上均匀地结合微量元素;
 
  3)化学反应易于在液相中进行并且合成温度较低。
 
  4)通过选择适当的反应条件,可以制备许多新材料。
 
  但是,溶胶-凝胶法也不可避免地存在一些问题。例如,溶胶凝胶过程需要很长时间,并且通常需要几天或几周的时间。有机溶剂对人体有害;原料金属醇盐价格昂贵。有机物在干燥过程中挥发并逸出并收缩。
 
  (6)冷冻干燥方式
 
  冷冻注射成型法是一种通过湿法成型制备的隔热耐火材料。原理是将所制备的原料浆料冷冻,将溶剂从液相改变为固相,并且通过减压将固相溶剂直接升华。因此,制备多孔体并最终进行烧结以获得具有多孔结构的绝热耐火材料。由于固化不同溶剂时晶体生长的形态不同,因此去除晶体后留下的孔结构也有很大不同。因此,可以通过使用不同的溶剂来制备具有不同的孔结构的不同的隔热耐火材料。冷冻干燥方法不取决于材料本身的化学性质,而仅取决于溶剂和颗粒的物理性质。低粘度浆料具有良好的流动性,这有利于更好地填充模具和冷冻成形,从而获得形状复杂的多孔体。因此,制备均匀且稳定的低粘度原料浆是冷冻干燥方法的关键。目前相对成熟且报告最多的两种溶剂是萜烯和水。刘伯涛等。用冷冻干燥法和萜烯作为冷冻溶剂制备具有定向通孔结构的氧化铝绝热耐火材料。杜建聪等。以癸烯为冷冻溶剂,以亚微米氧化铝为原料,制备了具有三维网孔结构的高孔隙率氧化铝多孔结构。研究了制备工艺对材料性能和孔结构的影响。
 
  (7)乳液模板法
 
  乳液模板法以乳液为模板,添加原料粉末和胶凝剂,通过凝胶化而固化,使分散相稳定,最后使分散相蒸发而得到多孔体。乳液模板法是一种制备保温耐火材料的新方法。由于该方法可以通过改变乳液模板的类型和大小来容易地控制多孔材料的结构,因此引起了国内外学者的广泛关注。乳液是一种分散体系,其中在乳化剂和外力的作用下形成两种或更多种互不相容的液体,其中该液体以非常小的液滴形式分散在另一种液体中。该相与分散相相对应。另一相称为分散介质。乳液主要分为两种:水包油型和油包水型。用于制备轻质多孔材料的乳液模板方法的优点在于,可以通过改变油水体积比,油与乳化剂的质量比,以及油的体积比来方便地调节制品的孔隙率,孔径和堆积密度。乳化悬浮液的固体含量。与传统的牺牲模板法(碳粉,锯末,淀粉等作为成孔剂)相比,乳液模板法可获得更均匀的孔隙和更小的孔径。当孔隙率较高时,通过乳液模板法制备。多孔材料显示出更好的机械性能。目前,乳液模板法可以生产孔径大于十微米且孔隙率为40%至65%的轻质多孔绝热材料。
 

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