CN108947454A - 一种高韧性的无机矿物耐火层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性的无机矿物耐火层及其制备方法，其耐火层由菱镁矿、水玻璃、玻璃纤维粉、高岭土、氧化钙、氧化锆等原料，其制备过程包括菱镁矿的预处理、反应物料的混合、浆液的研磨、耐火层的成型以及耐火层的干燥。本发明所得耐火层中的玻璃纤维粉，改善了耐火层的机械韧性，使其具有优良的抗热震性能；且热膨胀系数较小的氧化锆的加入，可进一步加强耐火层的机械韧性，从而使其抗热震性能更佳；耐火层中的水玻璃和高岭土可使各组分紧密的结合在一起，使其机体致密化，可有效的阻止火势的蔓延，使其耐火性能增强，此外，本发明的制方法简单，在现有的设备上即可进行，因而制备成本较低，易于进行工业化生产。

Description

一种高韧性的无机矿物耐火层及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火层技术领域，尤其涉及一种高韧性的无机矿物耐火层及其制备方法。
背景技术
目前，电线电缆大多采用无机材料来实现其耐火阻燃的功能，但随着人们对耐火阻燃要求的不断提高，现有的耐火阻燃材料很难满足实际的要求，特别是在材料性能、环保、使用寿命等方面存在一定的缺陷。
现有的耐火阻燃材料大多以天然矿物(如菱镁矿、镁砂、莫来石、白云石)为原料制造的，也有采用工业原料和人工合成原料(如工业氧化铝、氢氧化镁等)进行制造，但是不管什么原料合成的无机耐火材料的机械韧性都较差，而较差的机械韧性也会对高温时候的抗热震性能造成影响，在急冷急热的时候极易发生开裂、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，不能对电线电缆实现有效的耐火阻燃的作用，难以保障电力、通讯线路在火灾出现时的安全畅通。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种高韧性的无机矿物耐火层及其制备方法，所制得的耐火层具有良好的机械韧性，可对电线电缆实现有效的耐火阻燃的作用，从而保障电力、通讯线路在火灾出现时的安全畅通。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种高韧性的无机矿物耐火层，所述无机矿物耐火层由以下重量份的原料制备而成：
作为优选，所述菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm。
作为优选，所述水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2。
作为优选，所述玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％。
作为优选，所述高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％。
作为优选，所述氧化钙的粒径为500-1000nm，纯度为80％以上；氧化锆的粒径为100-400nm，纯度为96％以上。
一种高韧性的无机矿物耐火层的制备方法，包括以下步骤：
(1)菱镁矿的预处理：将菱镁矿进行清水除杂，再于85℃下干燥4-6小时，并将干燥后的菱镁矿研磨并过100目以上的筛网；
(2)反应物料的混合：将水玻璃、玻璃纤维粉、高岭土、氧化钙、氧化锆、水以及步骤(1)中所得菱镁矿加入到搅拌器中，于400-800转/分下搅拌1.5-2.5小时，得到浆液；
(3)浆液的研磨：将步骤(2)所得浆液注入研磨机中研磨0.5-1.5小时，即得耐火层浇注料。
(4)耐火层的成型：将步骤(3)所得耐火层浇注料在模具内注压成型；
(5)耐火层的干燥：将步骤(4)中所得耐火层置于30-40℃下1-2小时后可得到坚硬的耐火层。
本发明的有益效果：
(1)本发明所得耐火层中加入了玻璃纤维粉，改善了耐火层的机械韧性，使其具有优良的抗热震性能；
(2)本发明所得耐火层中加入了氧化锆，由于氧化锆具有较小的热膨胀系数，因而可进一步加强耐火层的机械韧性，从而使其抗热震性能更佳；
(3)本发明所得耐火层中加入了水玻璃和高岭土，可使各组分紧密的结合在一起，使其机体致密化，可有效的阻止火势的蔓延，使其耐火性能增强；
(4)本发明制备耐火层的方法简单，在现有的设备上即可进行，因而制备成本较低，易于进行工业化生产。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例一
一种高韧性的无机矿物耐火层，由以下重量份的原料制备而成：
其中，
菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm；
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2；
玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％；
高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％；
氧化钙的粒径为500-1000nm，纯度为80％以上；氧化锆的粒径为100-400nm，纯度为96％以上。
其制备方法包括以下步骤：
(1)菱镁矿的预处理：将菱镁矿进行清水除杂，再于85℃下干燥4-6小时，并将干燥后的菱镁矿研磨并过100目以上的筛网；
(2)反应物料的混合：将水玻璃、玻璃纤维粉、高岭土、氧化钙、氧化锆、水以及步骤(1)中所得菱镁矿加入到搅拌器中，于400-800转/分下搅拌1.5-2.5小时，得到浆液；
(3)浆液的研磨：将步骤(2)所得浆液注入研磨机中研磨0.5-1.5小时，即得耐火层浇注料；
(4)耐火层的成型：将步骤(3)所得耐火层浇注料在模具内注压成型；
(5)耐火层的干燥：将步骤(4)中所得耐火层置于30-40℃下1-2小时后可得到坚硬的耐火层。
实施例二
一种高韧性的无机矿物耐火层，由以下重量份的原料制备而成：
其中，
菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm；
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2；
玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％；
高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％；
氧化钙的粒径为500-1000nm，纯度为80％以上；氧化锆的粒径为100-400nm，纯度为96％以上。
其制备方法如实施例一所示。
实施例三
一种高韧性的无机矿物耐火层，由以下重量份的原料制备而成：
其中，
菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm；
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2；
玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％；
高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％；
氧化钙的粒径为500-1000nm纯度为80％以上的，氧化锆的粒径为100-400nm纯度为96％以上。
其制备方法如实施例一所示。
实施例四
一种高韧性的无机矿物耐火层，由以下重量份的原料制备而成：
其中，
菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm；
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2；
玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％；
高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％；
氧化钙的粒径为500-1000nm纯度为80％以上的，氧化锆的粒径为100-400nm纯度为96％以上。
其制备方法如实施例一所示。
实施例五
一种高韧性的无机矿物耐火层，由以下重量份的原料制备而成：
其中，
菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm；
水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2；
玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％；
高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％；
氧化钙的粒径为500-1000nm纯度为80％以上的，氧化锆的粒径为100-400nm纯度为96％以上。
其制备方法如实施例一所示。
性能测试
将实施例一到实施例五以及所得耐火层进行相关性能测试，其中，耐火度测试采用GB/T 7322-2007记载的方法进行，显孔率采用GB/T 5071-2013记载的方法进行，常温耐压强度采用GB/T 5072-2008记载的方法进行，荷重软化温度采用GB/T 5989-2008记载的方法进行，断裂韧性采用本领域公知的SENB法进行测试。
测试结果
1.耐火度≥1850℃；
2.显气孔率≤4.5％；
3.常温耐压强度≥127MPa；
4.荷重软化温度≥1800℃；
5.断裂韧性≥1.7MPa·m1/2。

Claims (7)

1.一种高韧性的无机矿物耐火层，其特征在于，所述无机矿物耐火层由以下重量份的原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的一种高韧性的无机矿物耐火层，其特征在于，所述菱镁矿的平均粒径为3.2-3.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性的无机矿物耐火层，其特征在于，所述水玻璃中二氧化硅和氧化钠的摩尔比为1-2。
4.根据权利要求1所述的一种高韧性的无机矿物耐火层，其特征在于，所述玻璃纤维粉的粒径为100-200目，含水率小于0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种高韧性的无机矿物耐火层，其特征在于，所述高岭土中二氧化硅的含量为40-55％，氧化铝的含量为30-45％。
6.根据权利要求1所述的一种高韧性的无机矿物耐火层，其特征在于，所述氧化钙的粒径为500-1000nm，纯度为80％以上；氧化锆的粒径为100-400nm，纯度为96％以上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种高韧性的无机矿物耐火层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)菱镁矿的预处理：将菱镁矿进行清水除杂，再于85℃下干燥4-6小时，并将干燥后的菱镁矿研磨并过100目以上的筛网；
(2)反应物料的混合：将水玻璃、玻璃纤维粉、高岭土、氧化钙、氧化锆、水以及步骤(1)中所得菱镁矿加入到搅拌器中，于400-800转/分下搅拌1.5-2.5小时，得到浆液；
(3)浆液的研磨：将步骤(2)所得浆液注入研磨机中研磨0.5-1.5小时，即得耐火层浇注料；
(4)耐火层的成型：将步骤(3)所得耐火层浇注料在模具内注压成型；
(5)耐火层的干燥：将步骤(4)中所得耐火层置于30-40℃下1-2小时后可得到坚硬的耐火层。
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