CN105218113B - 一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。其技术方案是：以2~14wt%的棕刚玉颗粒、40~76wt%的白刚玉颗粒、10~40wt%的白刚玉细粉、1~10wt%的α‑Al2O3微粉和1~10wt%的二氧化硅微粉为原料，干混1~2min；外加所述原料5~15wt%的硅溶胶，混合1~2min，再外加所述硅溶胶0.2~4wt%的硅烷偶联剂，混合1~2min，即得硅溶胶结合刚玉质浇注料。所述白刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%；白刚玉的颗粒级配是：粒径小于3mm且大于等于1mm为25~45wt%，粒径小于1mm且大于等于0.088mm为55~75wt%。本发明的制备方法简单、便于脱模和对设备无特殊要求；所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料具有流动性能好、早期强度高和便于运输的特点。
Description
技术领域
本发明属于刚玉质浇注料技术领域。具体涉及一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。
背景技术
硅溶胶是二氧化硅胶体粒子分散在水中形成的溶液，采用硅溶胶结合的浇注料在干燥性能、烘烤性能、烧结性能、体积稳定性和高温强度等方面相对于水合结合浇注耐火材料具有明显的优势，并逐步受到科研人员的重视，在浇注料中获得实际应用。
但是硅溶胶结合的刚玉质浇注料从脱模到烘干，其强度一般较低，也就意味着早期的强度偏低，造成了浇注料从脱模、运输、生产和施工的不便，材料损坏较为严重不能正常使用，增加了生产周期，浪费了人力、物力以及财力。故早期强度的提高至关重要。
目前提高早期强度的方法大都采用促凝剂，所选用的促凝剂通常是铝、镁和钙等所对应的碱性氧化物、氢氧化物和盐类等，促凝剂加入后通过凝胶化过程或者絮凝过程实现早期强度的提高。但是促凝剂的加入会加快凝固速率，导致流动性能降低，给施工带来不便。也有使用铝酸钙水泥作为促凝剂，但是当原料中含有二氧化硅微粉的情况下，铝酸钙水泥的引入会导致浇注料在高温下易形成低熔点物相，强度降低不利于使用。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和便于脱模的硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法，用该方法制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料流动性能好和早期强度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以2~14wt%的棕刚玉颗粒、40~76wt%的白刚玉颗粒、10~40wt%的白刚玉细粉、1~10wt%的α-Al2O3 微粉和1~10wt%的二氧化硅微粉为原料，干混1~2min；外加所述原料5~15wt%的硅溶胶，混合1~2min，再外加所述硅溶胶0.2~4wt%的硅烷偶联剂，混合1~2min，即得硅溶胶结合刚玉质浇注料。
所述白刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%；白刚玉的颗粒级配是：粒径小于3mm且大于等于1mm为25~45wt%，粒径小于1mm且大于等于0.088mm为55~75wt%。
所述棕刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%，粒径为5～3mm。
所述白刚玉细粉的Al2O3含量≥98wt%，粒径≤0.088mm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量≥98wt%，粒径≤3μm。
所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥98wt%，粒径≤3μm。
所述硅溶胶的SiO2含量为25~40%，Na2O含量≤0.3%；所述硅溶胶的平均粒径10~20nm，pH值为8.5~10。
所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、或为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
本发明通过引入硅烷偶联剂对硅溶胶进行原位改性，硅烷偶联剂水解产物与硅溶胶进行化学反应，形成有机/无机的杂化结构，流动性能好，加速了硅溶胶网络结构的形成，便于脱模，早期强度高，生产工艺简单，减少了运输和使用过程中材料的损坏。
本发明所制备的刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为3.5~8MPa、6~12MPa，强度得到显著提高。
本发明的制备方法简单、便于脱模和对设备无特殊要求；所制备的刚玉质浇注料具有流动性能好、早期强度高和便于运输的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式中所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述白刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%；白刚玉的颗粒级配是：粒径小于3mm且大于等于1mm为25~45wt%，粒径小于1mm且大于等于0.088mm为55~75wt%。
所述棕刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt%，粒径为5～3mm。
所述白刚玉细粉的Al2O3含量≥98wt%，粒径≤0.088mm。
所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量≥98wt%，粒径≤3μm。
所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥98wt%，粒径≤3μm。
所述硅溶胶的SiO2含量为25~40%，Na2O含量≤0.3%；所述硅溶胶的平均粒径10~20nm，pH值为8.5~10。
实施例1
一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。以2~6wt%的棕刚玉颗粒、64~76wt%的白刚玉颗粒、10~20wt%的白刚玉细粉、7~10wt%的α-Al2O3的微粉和4~7wt%的二氧化硅微粉为原料，干混1~2min；外加所述原料5~8wt%的硅溶胶，混合1~2min，再外加所述硅溶胶0.2~1.5wt%的硅烷偶联剂，混合1~2min，即得硅溶胶结合刚玉质浇注料。
本实施例所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本实施例所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为3.5~6MPa、6~10MPa。
实施例2
一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。以6~10wt%的棕刚玉颗粒、52~64wt%的白刚玉颗粒、20~30wt%的白刚玉细粉、4~7wt%的α-Al2O3 微粉、1~4wt%的二氧化硅微粉为原料，干混1~2min；外加所述原料8~11wt%的硅溶胶，混合1~2min，再外加所述硅溶胶1.5~2.8wt%的硅烷偶联剂，混合1~2min，即得硅溶胶结合刚玉质浇注料。
本实施例所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本实施例所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为4~7MPa、7~12MPa。
实施例3
一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。以10~14wt%的棕刚玉颗粒、40~52wt%的白刚玉颗粒、30~40wt%的白刚玉细粉、1~4wt%的α-Al2O3 微粉、7~10wt%的二氧化硅微粉为原料，干混1~2min；外加所述原料11~15wt%的硅溶胶，混合1~2min，再外加所述硅溶胶2.8~4wt%的硅烷偶联剂，混合1~2min，即得硅溶胶结合刚玉质浇注料。
本实施例所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本实施例所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为4~8MPa、6~11MPa。
实施例4
一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。除所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷外，其余同实施例1。
本实施例所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为3.5~5.5MPa、6~8MPa。
实施例5
一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。除所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷外，其余同实施例2。
本实施例所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为4~6MPa、7~11MP。
实施例6
一种硅溶胶结合刚玉质浇注料及其制备方法。除所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷外，其余同实施例3。
本实施例所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为4~7MPa、6~10MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式通过引入硅烷偶联剂对硅溶胶进行原位改性，硅烷偶联剂水解产物与硅溶胶进行化学反应，形成有机/无机的杂化结构，流动性能好，加速了硅溶胶网络结构的形成，便于脱模，早期强度高，生产工艺简单，减少了运输和使用过程中材料的损坏。
本具体实施方式所制备的刚玉质浇注料，在50℃×24h和110℃×24h条件下热处理后的常温抗折强度分别为3.5~8MPa、6~12MPa，强度得到显著提高。
本具体实施方式的制备方法简单、便于脱模和对设备无特殊要求；所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料具有流动性能好、早期强度高和便于运输的特点。
Claims (6)
1.一种硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：以2～14wt％的棕刚玉颗粒、40～76wt％的白刚玉颗粒、10～40wt％的白刚玉细粉、1～10wt％的α-Al2O3微粉和1～10wt％的二氧化硅微粉为原料，干混1～2min；外加所述原料5～15wt％的硅溶胶，混合1～2min，再外加所述硅溶胶0.2～4wt％的硅烷偶联剂，混合1～2min，即得硅溶胶结合刚玉质浇注料；
所述白刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt％；白刚玉的颗粒级配是：粒径小于3mm且大于等于1mm为25～45wt％，粒径小于1mm且大于等于0.088mm为55～75wt％；
所述硅溶胶的SiO2含量为25～40％，Na2O含量≤0.3％；所述硅溶胶的平均粒径10～20nm，pH值为8.5～10；
所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、或为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于所述棕刚玉颗粒的Al2O3含量≥95wt％，粒径为5～3mm。
3.根据权利要求1所述硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于所述白刚玉细粉的Al2O3含量≥98wt％，粒径≤0.088mm。
4.根据权利要求1所述硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于所述α-Al2O3微粉的Al2O3含量≥98wt％，粒径≤3μm。
5.根据权利要求1所述硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥98wt％，粒径≤3μm。
6.一种硅溶胶结合刚玉质浇注料，其特征在于所述硅溶胶结合刚玉质浇注料是根据权利要求1～5项中任一项所述的硅溶胶结合刚玉质浇注料的制备方法所制备的硅溶胶结合刚玉质浇注料。
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