一种高温隔热耐火泥浆[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.11.19
C N 104150933
A (21)申请号 201410434418.3
(22)申请日 2014.08.29
C04B 35/66(2006.01)
C04B 38/02(2006.01)
(71)申请人中钢集团洛阳耐火材料研究院有限
公司
地址471039 河南省洛阳市涧西区西苑路
43号
(72)发明人钱凡 刘国齐 张伟 马渭奎
杨文刚 于建宾 马天飞 姜欣
(74)专利代理机构洛阳明律专利代理事务所
41118
代理人智宏亮
(54)发明名称
一种高温隔热耐火泥浆
(57)摘要
本发明公开了一种高温隔热耐火泥浆，是为
了克服现有耐火材料外表面包裹一层保温材料
带来环境污染或是材料保质期短、施工养护不便
等问题，本发明是将氧化铝空心球、漂珠、熔融石
英粉、膨润土，按照不同重量分数放入混砂机中，
经充分混合后再加入适量的水、无机结合剂、发泡
剂经搅拌获得泥浆，所述的高温耐火泥浆经浸渍
或喷涂或涂敷的方式作用于耐火材料表面，其在
1200℃时的线收缩、气孔率、
以及导热率，均优于现有的陶瓷纤维。

该高温隔热耐火泥浆制备工艺
简单，施工工艺多样，轻质环保，保质期长，作用于
耐火材料表面后，养护方便，保温效果好，使用性
能稳定，正常使用温度超过1200℃。

(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书3页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页(10)申请公布号CN 104150933 A
1.一种高温隔热耐火泥浆，其特征在于：所述的高温隔热耐火泥浆是由低导热粉料、液态原料、发泡剂组成；
所述的粉料的组分和质量百分比为：
氧化铝空心球 0.2~1mm 10~30%
漂珠 100目 30%~60%
熔融石英粉 325目 5%~20%
膨润土 325目 10%~20%；
所述的液态原料为水和无机结合剂，其中水的加入量为粉料的50%~150%，无机结合剂为磷酸溶液或磷酸二氢铝溶液，浓度均为30%~60%，加入量为粉料的5%~15%；
所述的高温隔热耐火泥浆，200℃烘后耐压强度>1.0Mpa，1200℃烧后线变化率<1.0% ，1200℃烧后体积密度<1.0 g/cm3，1200℃烧后显气孔率 >50%， 1200℃烧后耐压强度 >3.0Mpa， 800℃导热系数 <0.25 W/m·K，1200℃导热系数 <0.30W/m·K。

2.如权利要求1所述的一种高温隔热耐火泥浆，其特征在于：所述的高温隔热耐火泥浆还加入有发泡剂，发泡剂为柠檬酸，加入量为粉料重量的0.1%~0.3。

一种高温隔热耐火泥浆
技术领域
[0001] 本发明属于隔热耐火材料技术领域，主要涉及一种高温隔热耐火泥浆。

背景技术
[0002] 大多耐火材料制品在服役过程中，工作面为热面，另一端为冷面，直接与外界空气接触，通常冷热面的温度相差较大。

站在节能的角度，热量散失严重，造成能源使用效率低小；对于材料自身来说，因存在温度梯度其结构内部会产生较大的热应力，成为导致材料损毁的一个重要因素。

基于以上原因，在耐火材料外表面复合一层隔热层，特别是对于起着结构支撑作用的耐火材料，该材料通常为陶瓷纤维，或是无机隔热涂层。

而陶瓷纤维制造和应用过程中产生的一些过细纤维很可能对人体健康造成危害，欧洲一些国家已经把直径小于1μm的陶瓷纤维列为致癌物，因此欧洲和澳大利亚对陶瓷纤维的生产和使用做出了限制。

对于无机隔热涂层，文献（裴春秋、石干、徐建峰，六铝酸钙新型隔热耐火材料的性能及应用，工业炉，2007，19（1）：45-49）介绍六铝酸钙新型隔热耐火材料的性能及应用，其在中低温度（<1200℃）阶段隔热效果并非出色，在高温阶段相对于其它隔热材料具有优异的隔热性能，但是六铝酸钙材料主要为人工合成，使用代价昂贵。

专利200710015471.X中描述了一种连铸水口用非纤维系隔热涂层材料，可以看出，专利中大量采用轻质多孔材料如珍珠岩、蛭石，同时，还引入了助烧剂和低熔点膨润土，虽然保温效果好，但是使用温度较低，只能应用于中低温阶段，同时由于引入助烧剂制约了其使用温度和导热性能。

[0003] 同时，结合剂对隔热耐火材料的性能至关重要，对于涂层材料而言，结合剂的选择更为关键，对涂层材料的施工养护制度和热导率有着重要影响。

许多隔热耐火涂料使用了有机结合剂，如水溶性树脂，纤维素等，另外还有使用无机结合剂，如水泥、硅溶剂、磷酸盐等，这些结合剂的加入量普遍较高，不利于养护。

目前保温隔热涂料施工方式采用喷涂工艺的较多，保温层通常具有一定的厚度，单纯采纳喷涂工艺会影响施工效率。

涂料作用于耐火材料表面后，通常得有一个合适的养护制度，养护即要控制环境的温度和湿度，这对于工业化生产带来不便。

水泥存在凝固时间较快，硅溶胶、磷酸二氢铝均需要脱水才具有一定强度，有机结合剂的养护过程则是脱水固化的过程。

水泥自身比重较大，不利于轻质化，同时以上引入的几种无机结合剂混合获得的涂料保质期较短。

同时由于使用现场的不确定性，涂层材料大多未经高温处理，对涂料的性质提出了更高的要求，特别是进入服役状态时，对涂料的结合体系提出了更高的要求，使用有机结合剂时或是引入一些造孔剂容易造成具一定厚度的涂层爆裂，同时对于现场会产生大量的烟尘，特别是树脂等物质，其产生的烟尘还会产生一定的危害。

发明内容
[0004] 本发明的目的是克服现有保温层陶瓷纤维纸材料带来的污染环境，危害现场工人身心健康，同时针对现有隔热涂层材料养护困难、保质期短等问题，提供一种轻质环保、隔热性能好，施工方便、保质期长的无机高温隔热耐火泥浆。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高温隔热耐火泥浆所述的高温隔热耐火泥浆是由低导热粉料、液态原料、发泡剂组成；
所述的粉料的组分和质量百分比为：
氧化铝空心球 0.2~1mm 10~30%
漂珠 100目 30%~60%
熔融石英粉 325目 5%~20%
膨润土 325目 10%~20%；
所述的液态原料为水和无机结合剂，其中水的加入量为粉料的50%~150%，无机结合剂为磷酸溶液或磷酸二氢铝溶液，浓度均为30%~60%，加入量为粉料的5%~15%。

[0006] 所述的高温隔热耐火泥浆还加入有发泡剂，发泡剂为柠檬酸，加入量为粉料重量的0.1%~0.3%。

[0007] 无机结合剂水溶液为磷酸或磷酸二氢铝水溶液的一种，浓度为30%~60%，采用高耐火性保温材料氧化铝空心球作为骨料，并引入高隔热耐火原料漂珠，基质引入低导热系数材料熔融石英粉，氧化铝和熔融石英粉两者属于耐火材料领域广泛使用的高耐火性原料。

[0008] 本发明的有益效果是：该高温隔热耐火泥具有优异的可塑性、悬浮性、黏性或附着性，因此不容易沉淀，保质期长；磷酸或磷酸二氢铝可以提高涂层材料的生坯强度和高温强度以及泥浆的附着性，引入量少，易于烘拷；该泥浆易于施工，可采取手工涂敷、浸渍或喷涂等方式，并且该耐火泥施工效果好，厚度均匀，涂层表面光洁，施工后养护非常方便，可以直接进入烘箱超过100℃以上烘拷，烘后坯体强度高，隔热耐火泥浆作用于耐火材料表面后，其可以完全适应耐火材料的工作环境，不会产生有害烟尘。

施工后的保温隔热层可使用温度超过1200℃，该高温隔热耐火泥浆具有以下特点：
200℃烘后耐压强度>1.0MPa （按GB/T3997.2-1998的规定测定），1200℃烧后线变化率 <1.0% （按GB/T5988-2004的规定测定），
1200℃烧后体积密度<1.0 g/cm3 （按GB/T2997-2000的规定测定），1200℃烧后显气孔率>50% （按GB/T2997-2000的规定测定），1200℃烧后耐压强度>3.0MPa （按GB/ T3997.2-1998的规定测定），800℃导热系数 <0.25 W/m·K （按YB/T4130-2005的规定测定），1200℃导热系数 <0.30W/m·K （按YB/T4130-2005的规定测定）。

具体实施方式
[0009] 结合给出的实施例对本发明加以说明：
实施例1
本实施例涉及的高温隔热耐火泥浆，固态粉料组分及质量百分比为：氧化铝空心球30% (0.5~1mm)，漂珠45% (100目)，熔融石英粉5% (325目)，膨润土20% (325目)；将粉料称量好后在混砂机中预混10min，再加入占粉料重量50%水和占粉料重量15%的磷酸溶液，磷酸溶液浓度为30%，经搅拌混合成均匀的料浆，适合手工涂抹工艺。

[0010] 实施例2
本实施例涉及的高温隔热耐火泥浆，原料组分及质量百分比为：氧化铝空心球20%（0.5~1mm），漂珠50% (100目)，熔融石英粉20% (325目)，膨润土10% (325目)；将粉料称
量好后，在混砂机中预混10min；再加入占粉料重量80%的水和10%的磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝溶液浓度为50%，并加入0.1%的柠檬酸，搅拌混合成均匀的料浆，适合浸渍工艺。

[0011] 实施例3
本实施例涉及的高温隔热耐火泥浆，原料组分及质量百分比为：氧化铝空心球10%(0.2~0.5mm)，漂珠60%(100目)，熔融石英粉10%(325目)，膨润土20%(325目)；将粉料称量好后，在混砂机中预混10min；再加入占粉料重量150%的水和15%磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝溶液浓度为60%，并加入0.3%的柠檬酸，搅拌混合成均匀的料浆，适合喷涂料工艺。

[0012] 实施例4
本实施例涉及的高温隔热耐火泥浆，原料组分及质量百分比为：氧化铝空心球10%(0.2~0.5mm)，漂珠 60%(100目)，熔融石英粉 20%(325目)，膨润土10%(325目)；将粉料称量好后，在混砂机中预混10min；再加入占粉料重量130%的水和15%磷酸二氢铝溶液，磷酸二氢铝溶液浓度为60%，搅拌混合成均匀的料浆，适合喷涂料工艺。

[0013] 实施例1~4所得的各耐火泥浆200℃烘后耐压强度≥1.5MPa，1200℃烧后耐压强度≥5MPa，1200℃烧后线变化率<0.8%，显气孔率≥50%，体积密度≤0.7g/cm3，1200℃热导率≤0.3W/m·K，同时施工性能良好，泥浆保质期长。