一种氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料及其制备方法，属于复合保温材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：碳化硅（SiC）80～90份、氮化硅（Si3N4）3～10份、钛酸铝（Al2TiO5）4～7份、钛酸钾晶须4～12份、填料颗粒3～5份、石蜡6～8份、滑石粉3～5份、阳离子表面活性剂2～4份、阴离子表面活性剂2～4份、结晶性聚酯树脂3～6份、有机溶剂6～12份。本发明专利技术制备得到的复合块保温材料具有保温性能好、强度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开一种氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料及其制备方法，属于复合保温材料

技术介绍
在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或将电能转化为热能，从而实现对工件或物料进行熔炼、加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺所用的热工设备，称为工业窑炉。 工业窑炉主要由炉衬、炉架、供热装置（如燃烧装置、电加热元件）、预热器、炉前管道、排烟系统、炉用机械等部分组成。工业炉窑是耗能企业众多用能设备中的重点耗能设备。一家拥有工业炉窑的耗能企业，其工业炉窑耗能量约占到本企业耗能量的10％~70％，有的企业甚至更多。以电子工业炉窑为例，该行业工业炉窑耗能量约占到电子行业耗能量的30％。水泥、陶瓷、玻璃生产企业的工业炉窑耗能量约占到该企业耗能量的50％以上，有的企业甚至占到80％以上。显然，窑炉节能减排意义十分明显，提高窑炉能源利用效率是建材企业开展节能减排工作的重点方向。我国陶瓷行业的窑具生产具有悠久的历史，作用在陶瓷产品烧成工序中用于支撑、保护被烧制产品的耐火材料制品，其性能质量的好坏直接关系到要烧制的陶瓷产品，而且对烧制成本也有较大影响，因此窑具的质量至关重要。CN103396085A涉及一种基于花岗岩废料的低导热轻质保温材料及其制备方法，技术方案是：先以50～65wt%的花岗岩废料细粉、5～15wt%的二氧化钛、3～8wt%的氯化钠、10～22wt%的滑石粉、1～3wt%的工业纯碱和5～15wt%的氯化钾为原料，混合均匀；在800～1100℃条件下热处理2～6小时，粉磨至粒度小于0.045mm，制得粉磨料。然后在所述粉磨料中加入占原料1～5wt%的石灰石颗粒、1～5wt%的白炭黑、1～10wt%的碳化硅粉和3～10wt%的水，搅拌10～30分钟，压制成坯体；再将干燥后的坯体在900～1100℃条件下烧成2～5小时，自然冷却，用水浸泡12～24小时。最后在80～110℃条件下干燥12～24小时，制得以花岗岩废料为原料的低导热轻质保温材料。但是这种材料存在着在高温使用中出现保温性能、强度下降的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：解决碳化硅保温材料在高温使用中出现保温性能、强度下降的问题。技术方案是：一种氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，包括有按重量份计的如下组分：碳化硅（SiC）80～90份、氮化硅（Si3N4）3～10份、钛酸铝（Al2TiO5）4～7份、钛酸钾晶须4～12份、填料颗粒3～5份、石蜡6～8份、滑石粉3～5份、阳离子表面活性剂2～4份、阴离子表面活性剂2～4份、结晶性聚酯树脂3～6份、有机溶剂6～12份。所述的阳离子表面活性剂选自硬脂基氨基醚乳酸盐。所述的阴离子表面活性剂选自2-乙基己硫酸酯。所述的填料颗粒选自二氧化硅。所述的结晶性聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯。所述的有机溶剂选自乙酸乙酯。所述的碳化硅是经过碳酸钠刻蚀处理过的。上述的的保温材料的制备方法，包括如下步骤：第1步，将碳化硅、钛酸铝、钛酸钾晶须、阳离子表面活性剂、结晶性聚酯树脂、有机溶剂混合均匀，得到阳离子改性颗粒混合物；第2步，将氮化硅、填料颗粒、石蜡、滑石粉、阴离子表面活性剂混合均匀，得到阴离子改性颗粒混合物；第3步，将阳离子改性颗粒混合物、阴离子改性颗粒混合物进行混合并在封闭环境下放置24h以上，再经过烘干、球磨，得到混合物；第4步，混合物置入模具中成型，成型后的坯料烘干至含水量小于1wt%；第5步，烘干后的坯料在1400～1570℃条件下烧结成型，得到所述复相耐高温窑具。所述的第1步中，混合的温度是是80～110℃，混合的时间是20～30分钟。所述的第2步中，混合的温度是是40～50℃，混合的时间是20～30分钟。所述的第4步中，成型时对模具进行双面振动加压，极振力为200～350KN，振动时间1～30秒。碳化硅是经过碳酸钠刻蚀处理的工艺是：按重量份计，取平均粒径是100～500微米的SiC 10～20份、碳酸钠15～30份，混合均匀后，放置于石英舟中，加热升温至700～800℃，升温速度是10℃/分，保温3～5分钟，放冷后，将固体物用稀盐酸洗涤至恒重，得到刻蚀SiC。有益效果本专利技术制备得到的复合块保温材料具有保温性能好、强度高的优点。具体实施方式本专利技术提供的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其制备组成原料中包括有按重量份计的如下组分：碳化硅（SiC）80～90份、氮化硅（Si3N4）3～10份、钛酸铝（Al2TiO5）4～7份、钛酸钾晶须4～12份、填料颗粒3～5份、石蜡6～8份、滑石粉3～5份、阳离子表面活性剂2～4份、阴离子表面活性剂2～4份、结晶性聚酯树脂3～6份、有机溶剂6～12份。在一个实施方式中，填料颗粒可以举出无机化合物的微粒或有机化合物的微粒。作为无机化合物的例子，可以举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、碳酸钙、粘土、煅烧高岭土、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁和磷酸钙。其中，特别优选二氧化硅，其中优选用卤代硅烷类、烷氧基硅烷类、硅氮烷、硅氧烷等有机物进行了表面处理的二氧化硅。二氧化硅微粒例如可以通过将气化的四氯化硅和氢的混合物在1000～1200℃于空气中燃烧来得到。二氧化硅的微粒优选一次平均粒径为20nm以下、表观比重为70g/L以上。一次颗粒的平均粒径更优选为5～16nm，进一步优选为5～12nm。阴离子表面活性剂包括，例如，脂肪酸类和它们的盐，如油酸，棕榈酸，油酸钠，棕榈酸钾，和油酸三乙醇胺；含羟基所酸类和它们的盐，如羟基乙酸，羟基乙酸钾，乳酸和乳酸钾；聚氧化烯烷基醚乙酸类和它们的盐，如聚氧化烯三癸基醚乙酸及其钠盐；羧基-多取代的芳族化合物的盐，如偏苯三酸钾和均苯四酸钾；烷基苯磺酸类和它们的盐，如十二烷基苯磺酸及其钠盐；聚氧化烯基烷基醚磺酸和它们的盐，如聚氧化乙烯2-乙基己基醚磺酸及其钾盐；高级脂肪酸酰胺磺酸和它们的盐，如硬脂酰甲基牛磺酸及其钠盐，月桂酰甲基牛磺酸及其钠盐，肉豆蔻酰甲基牛磺酸及其钠盐和棕榈酰甲基牛磺酸及其钠盐；N-酰基肌氨酸类和它们的盐，如月桂酰肌氨酸及其钠盐；烷基膦酸和它们的盐，如辛基膦酸酯及其钾盐；芳族膦酸和它们的盐，如苯基膦酸酯及其钾盐；烷基膦酸烷基膦酸酯和它们的盐，如2-乙基己基膦酸单-2-乙基己酯及其钾盐；含氮烷基膦酸和它们的盐，如氨基乙基膦酸及其二乙醇胺盐；烷基硫酸酯和它们的盐，如2-乙基己硫酸酯及其钠盐；聚氧化烯硫酸酯类和它们的盐，如聚氧化乙烯2-乙基己基醚硫酸酯及其钠盐；烷基磷酸酯类和它们的盐，如基丁二酸盐类，如二-2-乙基己基磺基丁二酸钠和二辛基磺基丁二酸钠；以及长链N-酰基谷氨酸盐，如N-月桂酰谷氨酸一钠和N-硬脂酰-L-谷氨酸二钠。阳离子表面活性剂包括，例如，季铵盐，如氯化月桂基三甲基铵和乙基硫酸油烯基甲基乙基铵；以及(聚氧化烯基)烷基氨基醚盐，如(聚氧化乙烯基)月桂基氨基醚乳酸盐，硬脂基氨基醚乳酸盐，和(聚氧化乙烯基)月桂基氨基醚三甲基磷酸盐。作为结晶性聚酯树脂，无特别限定，例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-1，4-丁二醇酯、聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯、聚联苯-4，4’-二羧酸-1，4-丁二醇酯、聚氧基苯甲酸乙酯(polyethyleneoxybenzoate)、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，包括有按重量份计的如下组分：碳化硅80～90份、氮化硅3～10份、钛酸铝4～7份、钛酸钾晶须4～12份、填料颗粒3～5份、石蜡6～8份、滑石粉3～5份、阳离子表面活性剂2～4份、阴离子表面活性剂2～4份、结晶性聚酯树脂3～6份、有机溶剂6～12份。

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，包括有按重量份计的如下组分：碳化硅80～90份、氮化硅3～10份、钛酸铝4～7份、钛酸钾晶须4～12份、填料颗粒3～5份、石蜡6～8份、滑石粉3～5份、阳离子表面活性剂2～4份、阴离子表面活性剂2～4份、结晶性聚酯树脂3～6份、有机溶剂6～12份。2.根据权利要求1所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，所述的阳离子表面活性剂选自硬脂基氨基醚乳酸盐。3.根据权利要求1所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，所述的阴离子表面活性剂选自2-乙基己硫酸酯。4.根据权利要求1所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，所述的填料颗粒选自二氧化硅。5.根据权利要求1所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，所述的结晶性聚酯树脂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯。6.根据权利要求1所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，所述的有机溶剂选自乙酸乙酯。7.根据权利要求1所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料，其特征在于，所述的碳化硅是经过碳酸钠刻蚀处理过的。8.权利要求1～7任一项所述的氮化硅结合碳化硅的窑炉复合块保温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，将碳化硅、钛酸铝、钛酸钾晶须、阳离子表面活性剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟红琳，
申请(专利权)人：孟红琳，
类型：发明
国别省市：山东;37