CN107285783A - 一种消音耐火砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种消音耐火砖及其制备方法，所述消音耐火砖由以下重量份的原料制成：电熔镁砂粒50～60份，红柱石粉5～15份，白炭黑10～20份，酚醛树脂2～6份和消音剂0.69～1.275份。本发明的消音耐火砖使用周期长，具有吸音功能；原料成本低，制得的消音耐火砖具有优良的耐热性能和热震稳定性能；制备工艺简单，操作周期短，生产效率高。

Description

一种消音耐火砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种热震稳定性高的消音耐火砖及其制备方法。
背景技术
耐火砖，用耐火黏土或其他耐火原料烧制成的耐火材料。淡黄色或带褐色。主要用于砌冶炼炉，能耐1580～1770℃的高温。耐火砖为具有一定形状和尺寸的耐火材料。按制备工艺方法来划分可分为烧成砖、不烧砖、电熔砖(熔铸砖)、耐火隔热砖；按形状和尺寸可分为标准型砖、普通砖、特异型砖等。可用作建筑窑炉和各种热工设备的高温建筑材料和结构材料，并在高温下能经受各种物理化学变化和机械作用。
消音剂，又叫吸声材料，是具有较强的吸收声能、减低噪声性能的材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用的材料，超声学检查设备的元件之一。吸声材料要与周围的传声介质的声特性阻抗匹配，使声能无反射地进入吸声材料，并使入射声能绝大部分被吸收。耐火材料广泛应用于建材、陶瓷、化工、电力等工业领域，尤其在冶金工业中用量最大，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。
耐火材料在制备及施工的过程中由于机械设备的运转，会产生巨大的噪音，危害职工的身体健康。随着人们对高生活质量的追求，越来越多的人对家居、办公材料等的消音性能重视，然而，目前耐火材料在作为公共设施等领域的应用时，除了具有耐热性、热震稳定性的基本性能之外，鲜有关于消音性能的涉及。
中国专利文献上公开了一种“耐火砖”，其公告号为CN104829248A，该发明通过对耐火砖的组分、配比进行优化，可以达到延长耐火砖的使用寿命的目的。但是，依然未涉及对耐火砖吸音性能的研究。因此，探索一种具有吸音性能的耐火砖是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明为了克服现有消音剂不能应用于耐火材料的问题，提供了一种热震稳定性高的消音耐火砖。
本发明还提供了一种工艺简单的消音耐火转的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种消音耐火砖，所述消音耐火砖由以下重量份的原料制成：电熔镁砂粒50～60份，红柱石粉5～15份，白炭黑10～20份，酚醛树脂2～6份和消音剂0.69～1.275份。
本发明消音耐火砖的主料为电熔镁砂粒，其为优良的高温电气绝缘材料，纯度高，结晶粒大，结构致密，抗渣性强材料，热震稳定性好，制得的耐火砖使用寿命长。我国红柱石矿物资源丰富，在耐火砖中加入红柱石粉能够增加耐火砖的机械强度，可将其烧结温度降低150℃以上，节约能源。采用白炭黑替代二氧化硅，能够节约企业成本。加入适量的消音剂使得耐火砖具有一定的吸音功能，一方面可以有效的改善施工环境，另一方面可以拓展耐火砖的应用市场，增加耐火砖的用户体验，增加企业效益。
作为优选，所述消音剂由以下重量份的原料制成：聚硅氧烷0.1～0.2份，高密度聚乙烯0.3～0.4份，聚氨酯0.1～0.2份，生物质衍生炭材料0.03～0.09份，硅微粉0.15～0.35份，石墨烯0.005～0.015份和空心微珠0.005～0.02份。
本发明的消音耐火砖所用消音剂的配方体系中加入石墨烯，石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，具有优异的抗拉强度和大的比表面积，将其加入到体系中，可以作为消音剂的稳定剂，其原理为：石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。其网状结构在收到声波振动时，可以起到缓冲的作用，能够增强消音剂的吸音性能。本发明所用空心微珠外观为灰白色，是一种松散、流动性好的粉体材料，具有隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低等优点，并且强度高。其性能稳定，耐候性好，并且价格低廉，能够降低耐火材料用消音剂的成本，实现大规模应用。
作为优选，所述石墨烯的层数小于10层，比表面积大于500m2/g。
将石墨烯的层数和比表面积优化控制，有利于其与配方体系中其他组分协同配合，形成更为均一、高分散性的三维网络结构，能够增强消音剂的吸音性能，从而使制得的耐火砖具有优异的消音性能。
作为优选，所述生物质衍生炭材料为生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛和生物质基活性炭中的一种或几种。
本发明采用生物质衍生炭材料替代传统的不可再生的碳素材料作为原料，生物质衍生炭材料是以原始生物质(树叶、茎杆、果壳)，生物质衍生物(纤维素、木质素、半纤维素、蛋白质、二糖、单糖)为原料经过煅烧热解处理，经活化剂活化后得到的生物材料，利用生物质原料制备各种碳材料，可以降低碳材料生产成本，实现碳材料的可持续发展。生物质衍生炭材料内部有许多微小的、互不贯通的独立气泡，没有通气性能，在一定程度上具有弹性的吸声材料。当声波入射到材料上时，激发材料作整体振动，为克服材料内部的摩擦而消耗了声能。它的吸声频率特性是高频声吸收系数很低，中、低频的吸声系数类似共振吸收，但无显著的共振吸收峰而呈复杂的起伏状态。
作为优选，所述硅微粉的粒径小于0.088mm，可以充分分散在配方体系中。
作为优选，所述空心微珠内填充有环氧丙烯酸树脂，环氧丙烯酸树脂具有优良的耐溶剂性、耐酸碱性以及对金属等的优良的附着力、较好的热稳定性和电绝缘性、保色性等，可以应用于高温工作环境下的耐火材料，解决传统消音剂不耐高温的弊端，增强其应用范围，使用该消音剂制得的耐火砖具有较高的吸音性能。
一种消音耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述配比称取电熔镁砂粒，红柱石粉，白炭黑于搅拌机中进行混料，混合均匀得到颗粒料；
(2)按照上述配比称取酚醛树脂和消音剂，先将2/3的酚醛树脂缓慢加入到步骤(1)所得的颗粒料中，再加入消音剂，最后加入剩余的酚醛树脂，于60～80℃条件下混料20～30min，得到混合料；
(3)将步骤(2)所得的混合料进行高压成型，在1400℃～1600℃的高温隧道窑内进行烧成，保温6～8h，冷却后得到消音耐火砖。
酚醛树脂作为耐火砖的结合剂，分批加入酚醛树脂能够使其混料均匀，提高结合度，增强耐火砖的机械性能。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的消音耐火砖使用周期长，具有吸音功能；
(2)原料成本低，制得的消音耐火砖具有优良的耐热性能和热震稳定性能；
(3)制备工艺简单，操作周期短，生产效率高。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
(1)按照以下配比称重：电熔镁砂粒50g，红柱石粉5g，白炭黑10g于搅拌机中进行混料，混合均匀得到颗粒料；
(2)称取聚硅氧烷0.1g，高密度聚乙烯0.3g，聚氨酯0.1g，生物质活性碳纤维0.03g，硅微粉(粒径＜0.088mm)0.15g，石墨烯(8层，550m2/g)0.005g，空心微珠(内填充有环氧丙烯酸树脂)0.005g配成0.69g的消音剂，称取酚醛树脂2g，先将2/3的酚醛树脂缓慢加入到步骤(1)所得的颗粒料中，再加入消音剂，最后加入剩余的酚醛树脂，于60℃条件下混料30min，得到混合料；
(3)将步骤(2)所得的混合料进行高压成型，在1400℃～1600℃的高温隧道窑内进行烧成，保温6h，冷却后得到消音耐火砖。
实施例2
(1)按照以下配比称重：电熔镁砂粒60g，红柱石粉15g，白炭黑20g于搅拌机中进行混料，混合均匀得到颗粒料；
(2)称取聚硅氧烷0.2g，高密度聚乙烯0.4g，聚氨酯0.2g，生物质碳分子筛0.03g，生物质基活性炭0.06g，硅微粉(粒径＜0.088mm)0.35g，石墨烯(5层，600m2/g)0.015g，空心微珠(内填充有环氧丙烯酸树脂)0.02g配成1.275g的消音剂，称取酚醛树脂6g，先将2/3的酚醛树脂缓慢加入到步骤(1)所得的颗粒料中，再加入消音剂，最后加入剩余的酚醛树脂，于80℃条件下混料20min，得到混合料；
(3)将步骤(2)所得的混合料进行高压成型，在1400℃～1600℃的高温隧道窑内进行烧成，保温8h，冷却后得到消音耐火砖。
实施例3
(1)按照以下配比称重：电熔镁砂粒55g，红柱石粉10g，白炭黑15g于搅拌机中进行混料，混合均匀得到颗粒料；
(2)称取聚硅氧烷0.15g，高密度聚乙烯0.35g，聚氨酯0.15g，生物质基活性炭0.06g，硅微粉(粒径＜0.088mm)0.25g，石墨烯(7层，650m2/g)0.01g，空心微珠(内填充有环氧丙烯酸树脂)0.01g配成0.98g的消音剂，称取酚醛树脂4g，先将2/3的酚醛树脂缓慢加入到步骤(1)所得的颗粒料中，再加入消音剂，最后加入剩余的酚醛树脂，于70℃条件下混料25min，得到混合料；
(3)将步骤(2)所得的混合料进行高压成型，在1400℃～1600℃的高温隧道窑内进行烧成，保温7h，冷却后得到消音耐火砖。
对比例
对比例为市售耐火砖。
对实施例1-3和对比例的耐火砖进行性能检测，结果如表1所示：
表1.性能检测结果
由以上结果可以看出，本发明消音耐火砖相对于市售耐火砖具有较高的吸声系数，吸音性好，成本低、吸音性好，具有优良的耐热性能和热震稳定性能。
本发明的消音耐火砖使用周期长，具有吸音功能；原料成本低，制得的消音耐火砖具有优良的耐热性能和热震稳定性能；制备工艺简单，操作周期短，生产效率高。

Claims (7)

1.一种消音耐火砖，其特征在于，所述消音耐火砖由以下重量份的原料制成：电熔镁砂粒50～60份，红柱石粉5～15份，白炭黑10～20份，酚醛树脂2～6份和消音剂0.69～1.275份。
2.根据权利要求1所述的消音耐火砖，其特征在于，所述消音剂由以下重量份的原料制成：聚硅氧烷0.1～0.2份，高密度聚乙烯0.3～0.4份，聚氨酯0.1～0.2份，生物质衍生炭材料0.03～0.09份，硅微粉0.15～0.35份，石墨烯0.005～0.015份和空心微珠0.005～0.02份。
3.根据权利要求2所述的消音耐火砖，其特征在于，所述石墨烯的层数小于10层，比表面积大于500m2/g。
4.根据权利要求2所述的消音耐火砖，其特征在于，所述生物质衍生炭材料为生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛和生物质基活性炭中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的消音耐火砖，其特征在于，所述硅微粉的粒径小于0.088mm。
6.根据权利要求2所述的消音耐火砖，其特征在于，所述空心微珠内填充有环氧丙烯酸树脂。
7.一种如权利要求1-6任一所述的消音耐火砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照上述配比称取电熔镁砂粒，红柱石粉，白炭黑于搅拌机中进行混料，混合均匀得到颗粒料；
(2)按照上述配比称取酚醛树脂和消音剂，先将2/3的酚醛树脂缓慢加入到步骤(1)所得的颗粒料中，再加入消音剂，最后加入剩余的酚醛树脂，于60～80℃条件下混料20～30min，得到混合料；
(3)将步骤(2)所得的混合料进行高压成型，在1400℃～1600℃的高温隧道窑内进行烧成，保温6～8h，冷却后得到消音耐火砖。
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