[发明专利]一种纤维增韧耐火材料

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种纤维增韧耐火材料。

背景技术

在传统意义上，耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，它是为高温技术服务的基础材料，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业高温容器和部件的材料，并且能够承受相应的物理化学变化及机械作用。

大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云石）为原料制造的，采用某些工业原料和人工合成原料（如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的种类很多。耐火材料按照矿物组成可以分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分为天然矿石和人造制品；按其方式可分为块状制品和不定形耐火材料；按照热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按照耐火度可分为普通、高级和特级耐火制品；按照化学性质可分为酸性、中性及碱性耐火材料；按照其密度可分为轻质及重质耐火材料；按照其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异形砖、特异形砖、管和耐火器皿；还可以按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等。

无机非金属材料的机械韧性较差是无机非金属和材料中普遍存在的一个问题，作为同属无机非金属材料的耐火材料，其机械韧性也较差，虽然在使用过程中耐火材料几乎不需要进行移动，但是其较差的机械韧性也影响到了其高温时候的抗热震性能，在急冷急热和使用的间隙由于较大的温差耐火材料极易在热胀冷缩作用下发生开裂、剥落等影响耐火材料完整性的情况，降低了耐火材料的使用寿命；同时对于那些需要经常进行移动的耐火材料制品，其较差的机械韧性则会大大增加耐火制品的损坏率，影响其日常使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种原料配伍合理在实现较高的耐火性能和较优断裂韧性等性能前提下尽量降低成本的纤维增韧耐火材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纤维增韧耐火材料，主要由以下重量份的原料制得：

氧化镁40份，氧化钙85～95份，增韧纤维5～7份，造粒粘结剂1～3份，成型粘结剂0.5～1.0份。

在耐火材料中，白云石系耐火材料是一类重要的耐火材料。氧化镁和氧化钙在一定比例混合并经烧结后可以获得白云石质的耐火材料，当氧化镁与氧化钙摩尔比为0.25：0.75左右是能够生成最多的白云石相，具有最好的耐火性能，氧化镁与氧化钙两种组分中，氧化钙的成本更加的低廉，在适当的范围内添加更多的氧化钙可以尽量降低成本，但是氧化钙的含量过高后生成的稳定的白云石相会急剧的减少，所制得的耐火材料的耐火度也会相应的大幅下降，因此将氧化镁与氧化钙的摩尔比定位0.3：0.7左右，并根据实际需要进行相应的调整，这样可以实现既能尽可能的降低成本，也能保证耐火度在可接受范围之内。

作为优选，氧化镁和氧化钙的粒径为4000～5000目。

作为优选，造粒粘结剂为5wt%的聚偏氟乙烯N-甲基吡咯烷酮溶液。

作为优选，成型粘结剂为7wt%的聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液。

聚偏氟乙烯N-甲基吡咯烷酮溶液是指聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中获得的溶液，聚乙烯吡咯烷酮乙醇溶液是指将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇中获得的溶液。

现有技术中，粘结剂一般采用聚乙烯醇（PVA）水溶液，但是聚乙烯醇是一种不耐高温的有机高分子化合物，其熔点较低，分解温度也较低，作为粘结剂添加到粉体中，在烧结阶段需要在较低的温度下进行排胶处理，在较低的温度下排胶，容易造成粘结剂分解后的产物在粉料中的滞留时间过程，甚至对粉体产生较长时间持续的冲击，造成制得的耐火材料力学性能的下降；聚偏氟乙烯是一种具有耐高温特性的有机高分子化合物，相较于聚乙烯醇，其具有相对更高的熔点，相对更高的分解温度，因此粉料排胶的温度也可以相应的升高，排胶温度升高后，分解产物也能更快地从粉体中排出，减少滞留粉体的时间，减少对制得耐火材料力学性能的影响。

本发明中的造粒粘结剂在经过制备后全部位于颗粒内部，难以实现较好的颗粒间粘结，为此需要在加入成型粘结剂，由于只需起到颗粒之间的粘结作用，用量不必太多，添加0.1wt%左右即可实现颗粒间的粘结作用，而且常用的聚乙烯吡咯烷酮溶液即可满足要求。

作为优选，增韧纤维为中空醋酯纤维，其长度为10～20微米。