一种莫来石晶体耐火纤维毯的制法及其制得的产品

摘要

本发明是一种莫来石晶体耐火纤维毯的制法及其制得的产品。制法分为制胶体、制纤维坯体——集棉、针刺、轻烧处理、高温处理——切割成型步骤，制得成品；或制胶体、制纤维坯体——集棉、轻烧处理、针刺、高温处理——切割成型步骤，制得成品。其化学组成为：Al2O3 70～72％；SiO2 27～29％，余量是可允许的杂质；其纤维晶相，主晶相：莫来石，莫来石含量≥60％。该纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.15～0.20W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)＜－1％。比目前硅酸铝纤维毯使用温度提高150～400℃，扩大了耐火纤维材料的使用范围。

说明书

技术领域

本发明属于耐火隔热材料范畴，具体涉及一种莫来石晶体耐火纤维毯的制法及其制得的产品。

背景技术

莫来石耐火纤维作为新型高温隔热材料，具有耐高温、抗腐蚀、热导率低、热稳定性及抗热震性好等优良性能，在冶金、机械、石油、化工、电子、陶瓷等工业部门的高温工业窑炉和高温设备上，做炉衬材料和隔热材料使用，取得了节能5％～40％的显著效果；在复合增强材料、催化剂载体及在宇航导弹及原子能等方面应用，都收到了良好的效果。因此受到人们的普遍重视，一些工业发达国家竟相投入力量，开发多晶莫来石耐火纤维。

但由于该类纤维工艺复杂、生产难度大，且纤维存在细、短、脆性大、易断裂等问题，目前国内该类产品在工业窑炉的使用只能采用纤维条捆、湿法制品、静压成型制品，而其他深加工制品尚属空白。这影响了该类产品使用领域的拓宽，研制和开发莫来石纤维毯十分必要。

发明内容

本发明的目的，是采用盐酸溶液、铝粉、硅溶胶、添加剂制备成胶体，并通过甩丝工艺制成纤维坯体，纤维坯体经过集棉和干燥后，经过一定温度的轻烧处理，再经过针刺，最终经过一定温度的热处理，再通过切割制成的一种莫来石纤维毯。

本发明通过如下技术方案来达到其发明目的：

开发一种莫来石晶体耐火纤维毯的制法，其特征是制法分为制胶体、制纤维坯体——集棉、制针刺毯、轻烧处理、高温处理——切割成型步骤，制得成品，分述如下：

(1)制胶体

①按重量配比，浓度8～15％盐酸溶液∶铝粉＝88～90∶10～12，40～80℃加料，80～100℃反应1～2小时，制成甲液；

②按重量配比，甲液∶添加剂∶硅酸溶胶＝10∶1∶3，50～70℃反应1～4小时，制成50℃时粘度1000～4000mp.s，固含量在30～40％的胶体，备用；

所述的添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在70～90℃，反应1～2小时制成；

(2)制纤维坯体——集棉

上述制成的胶体，通过甩丝工艺，控制甩丝辊的转速在1000～3000转/分钟，形成长度为300～500mm的纤维坯体；

上述制成的纤维坯体通过50～140℃的温度干燥并经集棉，累积成一定厚度；

(3)制针刺毯

通过针刺机进行针刺，再经过100～350℃的温度进行干燥0.5～1.5小时，形成针刺毯；

(4)轻烧处理

上述制成的针刺毯，经500～800℃，轻烧处理2～2.5小时；

(5)高温处理——切割成型

轻烧处理后，再于1100～1350℃下，处理1～4小时，最后通过切割制成所需尺寸的莫来石纤维针刺毯。

上述的莫来石晶体耐火纤维毯的制法，其特征是制法步骤如下：

(1)制胶体

①按重量配比，浓度8～15％盐酸溶液∶铝粉＝88～90∶10～12，40～80℃分批次加料，80～100℃反应1～2小时，制成甲液；

②按重量配比，甲液∶添加剂∶硅酸溶胶＝10∶1∶3，50～70℃反应1～4小时，制成50℃时粘度1000～4000mp.s，固含量在30～40％的胶体，备用；

所述的添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在70～90℃，反应1～2小时制成；

(2)制纤维坯体——集棉

上述制成的胶体，通过甩丝工艺，控制甩丝辊的转速在1000～3000转/分钟，形成长度为300～500mm的纤维坯体；上述制成的纤维坯体通过50～140℃的温度干燥并经集棉，累积成一定厚度后，再经过100～350℃的温度进行干燥0.5～1.5小时；

(3)轻烧处理

上述制成的纤维坯体，经500～800℃，轻烧处理2～2.5小时；

(4)制针刺毯

通过针刺机进行针刺，形成针刺毯；

(5)高温处理——切割成型

针刺完成后，再于1100～1350℃下，处理1～4小时，最后通过切割制成所需尺寸的莫来石纤维针刺毯。

上述的制法制得的莫来石晶体耐火纤维毯，其特征是：

(1)其物理性能为：

纤维直径：                            2～6μm

φ≥0.25mm渣球含量：                  ≤10％

使用温度：                            1500℃

抗拉强度：                            ≥0.02MPa

加热线变化(1400℃×24h)：             ≤-1％

热面温度1000℃下的导热系数            0.15～0.20W/m·k

(2)其化学组成为：Al₂O₃ 70～72％；SiO₂ 27～29％，余量是可允许的杂质；

(3)其纤维晶相，主晶相：莫来石莫来石含量≥60％。

上述的莫来石晶体耐火纤维毯的制法，其特征是所述的盐酸溶液浓度为9～10％。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量≥60％。纤维中的Al₂O₃含量为70～72％，SiO₂含量为27～30％。该纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.15～0.20W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)＜-1％。

本发明的优点：与现有硅酸铝纤维针刺毯比较，本发明的优点是使用温度高，比目前硅酸铝纤维毯使用温度提高150～400℃，因而扩大了耐火纤维材料的使用范围。

具体实施方式

实施例一：

将浓度为8％盐酸溶液和铝粉按重量比例90∶12的比例均匀分批次地加入到反应斧内，并加热至60～80℃，待盐酸溶液和铝粉加入完毕后，在80～100℃的温度下保温2小时，制成甲液。

采用该甲液100Kg，然后加入添加剂10Kg，再加入酸性硅溶胶30Kg，升温至70℃进行浓缩，浓缩1小时后，制成粘度1000mp.s(50℃时)的胶体，

添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在70～80℃，反应2小时制成；

采用上述工艺制成的胶体中的固含量为30％，然后将胶体加入至甩丝辊中并调整甩丝辊转速至1000转/分钟形成长度为300-400mm的纤维坯体。该纤维坯体通过50～100℃的温度干燥后并累积成一定厚度后，通过针刺机进行针刺，然后再经过100～250℃的温度进行干燥1.5小时后，经过500～600℃的轻烧处理2.5小时，再经过1100～1350℃的温度下处理1～2小时，最后通过切割制成一定尺寸的莫来石纤维针刺毯。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量78.5％。纤维中的Al₂O₃含量为71％，SiO₂含量为28.5％，余量为可允许的杂质。该莫来石纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.18W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)为-0.9％。

实施例二：

将浓度为15％盐酸溶液和铝粉按重量比例88∶10的比例均匀分批次地加入到反应斧内，并加热至40～60℃，待盐酸溶液和铝粉加入完毕后，在80～100℃的温度下保温1小时，制成甲液。

采用该甲液100Kg，然后加入添加剂10Kg，再加入酸性硅溶胶30Kg，升温至50℃进行浓缩，浓缩4小时后，制成粘度4000mp.s(50℃时)的胶体，

添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在80～90℃，反应1小时制成；

采用上述工艺制成的胶体中的固含量为40％，然后将胶体加入至甩丝辊中并调整甩丝辊转速至3000转/分钟形成长度为400-500mm的纤维坯体。该纤维坯体通过100～140℃的温度干燥后并累积成一定厚度后，通过针刺机进行针刺，然后再经过250～350℃的温度进行干燥0.5小时后，经过600～800℃的轻烧处理2小时，再经过1100～1350℃的温度下处理3～4小时，最后通过切割制成一定尺寸的莫来石纤维针刺毯。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量78.5％。纤维中的Al₂O₃含量为72％，SiO₂含量为27.5％，余量为可允许的杂质。该莫来石纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.15W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)为-0.8％。

实施例三：

将浓度为8％盐酸溶液和铝粉按重量比例90∶12的比例均匀分批次地加入到反应斧内，并加热至60～80℃，待盐酸溶液和铝粉加入完毕后，在80～100℃的温度下保温2小时，制成甲液。

采用该甲液100Kg，然后加入添加剂10Kg，再加入酸性硅溶胶30Kg，升温至70℃进行浓缩，浓缩1小时后，制成粘度1000mp.s(50℃时)的胶体，

添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在70～80℃，反应2小时制成；

采用上述工艺制成的胶体中的固含量为30％，然后将胶体加入至甩丝辊中并调整甩丝辊转速至1000转/分钟形成长度为300-400mm的纤维坯体。该纤维坯体通过50～100℃的温度干燥后并累积成一定厚度后，然后再经过100～250℃的温度进行干燥1.5小时；经过500～600℃的轻烧处理2.5小时；通过针刺机进行针刺形成针刺毯；再经过1100～1350℃的温度下处理1～2小时，最后通过切割制成一定尺寸的莫来石纤维针刺毯。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量78.5％。纤维中的Al₂O₃含量为71％，SiO₂含量为28.5％，余量为可允许的杂质。该莫来石纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.18W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)为-0.9％。

实施例四：

将浓度为15％盐酸溶液和铝粉按重量比例88∶10的比例均匀分批次地加入到反应斧内，并加热至40～60℃，待盐酸溶液和铝粉加入完毕后，在80～100℃的温度下保温1小时，制成甲液。

采用该甲液100Kg，然后加入添加剂10Kg，再加入酸性硅溶胶30Kg，升温至50℃进行浓缩，浓缩4小时后，制成粘度4000mp.s(50℃时)的胶体，

添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在80～90℃，反应1小时制成；

采用上述工艺制成的胶体中的固含量为40％，然后将胶体加入至甩丝辊中并调整甩丝辊转速至3000转/分钟形成长度为400-500mm的纤维坯体。该纤维坯体通过50～100℃的温度干燥后并累积成一定厚度后，然后再经过200～350℃的温度进行干燥0.5小时；经过600～800℃的轻烧处理2小时；通过针刺机进行针刺形成针刺毯；再经过1100～1350℃的温度下处理2～4小时，最后通过切割制成一定尺寸的莫来石纤维针刺毯。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量78.5％。纤维中的Al₂O₃含量为71.2％，SiO₂含量为28.3％，余量为可允许的杂质。该莫来石纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.15W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)为-0.9％。

实施例五

将浓度为9％盐酸溶液和铝粉按重量比例90∶12的比例均匀分批次地加入到反应斧内，并加热至60～80℃，待盐酸溶液和铝粉加入完毕后，在80～100℃的温度下保温2小时，制成甲液。

采用该甲液100Kg，然后加入添加剂10Kg，再加入酸性硅溶胶30Kg，升温至70℃进行浓缩，浓缩1小时后，制成粘度1000mp.s(50℃时)的胶体，

添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在70～80℃，反应2小时制成；

采用上述工艺制成的胶体中的固含量为30％，然后将胶体加入至甩丝辊中并调整甩丝辊转速至1000转/分钟形成长度为300-400mm的纤维坯体。该纤维坯体通过50～100℃的温度干燥后并累积成一定厚度后，通过针刺机进行针刺，然后再经过100～250℃的温度进行干燥1.5小时后，经过500～600℃的轻烧处理2.5小时，再经过1100～1350℃的温度下处理1～2小时，最后通过切割制成一定尺寸的莫来石纤维针刺毯。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量78.5％。纤维中的Al₂O₃含量为71％，SiO₂含量为28.5％，余量为可允许的杂质。该莫来石纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.18W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)为-0.9％。

实施例六

将浓度为10％盐酸溶液和铝粉按重量比例88∶10的比例均匀分批次地加入到反应斧内，并加热至40～60℃，待盐酸溶液和铝粉加入完毕后，在80～100℃的温度下保温1小时，制成甲液。

采用该甲液100Kg，然后加入添加剂10Kg，再加入酸性硅溶胶30Kg，升温至50℃进行浓缩，浓缩4小时后，制成粘度4000mp.s(50℃时)的胶体，

添加剂是按重量配比，软水∶聚乙烯醇∶乳酸＝10∶1∶10在80～90℃，反应1小时制成；

采用上述工艺制成的胶体中的固含量为40％，然后将胶体加入至甩丝辊中并调整甩丝辊转速至3000转/分钟形成长度为400-500mm的纤维坯体。该纤维坯体通过50～100℃的温度干燥后并累积成一定厚度后，然后再经过200～350℃的温度进行干燥0.5小时；经过600～800℃的轻烧处理2小时；通过针刺机进行针刺形成针刺毯；再经过1100～1350℃的温度下处理2～4小时，最后通过切割制成一定尺寸的莫来石纤维针刺毯。

该产品采用X衍射仪检测，主晶象为莫来石，其含量78.5％。纤维中的Al₂O₃含量为70.5％，SiO₂含量为29％，余量为可允许的杂质。该莫来石纤维毯热面温度1000℃下的导热系数为0.15W/m.k，加热线变化(1400℃×24h)为-0.8％。