专利名称：降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种电热管的绝缘填充材料，更具体地是指降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法，具有既没有环境污染，也不会对镁砂的电绝缘性能产生负面影响，改进后的镁砂产品可直接作为制备电热管的绝缘填充材料。
背景技术：
由于电熔镁砂在高温状态下具有良好的导热性能和卓越的电绝缘性能，并且价格便宜，因此被广泛地用作制备管状电加热元件(以下简称电热管)的绝缘填充材料，以固定电热管中的发热电阻丝，起到绝缘和导热的双重作用。
然而，在应用中发现，用市售的电熔镁砂直接作为电热管的绝缘填充材料，有时并不能达到理想的效果。具体表现为电热管在刚开始使用时具有较高的绝缘电性能，然而在使用一段时间后，电热管的绝缘电性能出现严重的衰退；或者电热管在使用过程中出现发热电阻丝熔断，造成断路；或者使用一段时间后电热管管壳出现裂痕。
这些问题的存在严重地影响了电热管的正常使用寿命，甚至会造成电热管使用者的生命安全。造成上述问题的原因很多，如作为填充材料的电熔镁砂中含有太多的金属铁屑，电热管设计不合理，电热管在制备的过程中混入了有机物杂质，等等。其中一个不容忽视的原因是市售的电熔氧化镁中含有氧化钙，更确切地说，是含有游离氧化钙(本发明中游离氧化钙是指存在于电熔镁砂颗粒表面或颗粒之间，以化学式CaO单独存在的氧化钙，其化学俗名为生石灰)。
因为游离氧化钙具有很强的吸水性，并能与水反应生成导电性物质氢氧化钙，这无疑会降低电热管的绝缘性能。而且，无论是游离的氧化钙还是吸水后生成的氢氧化钙，在高温下都具有很强的腐蚀性，腐蚀电热管中的发热电阻丝及电热管的金属外壳，影响电热管的正常使用寿命。事实上，人们很早已认识到电熔镁砂中游离氧化钙的上述危害，并且提出了一些降低电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法。
Olive G.Vogel等早在1942年(美国专利US 2285952)就提出了一种降低电熔镁砂中游离氧化钙的方法。他提出在电熔菱镁矿生产电熔镁砂的过程中控制二氧化硅和氧化钙的比例在1∶1以上，以保证游离氧化钙和二氧化硅反应生成钙、镁、硅及氧的化合物。然而，这种方法仅局限于电熔过程，除非进行二次电熔，否则无法降低市售电熔镁砂中游离氧化钙的含量。
欧洲专利EP 0209715提出了另一种方法用稀酸(如稀硝酸)浸洗市售的颗粒状电熔镁砂，将游离氧化钙转化为可溶性的钙盐，然后用水漂洗除去其中的钙离子、氢离子和酸根离子，最后将含水的氧化镁在高温下焙烧除去其中的水份(保括游离水和结晶水)。这种方法确实能够降低市售颗粒状的电熔镁砂中的游离氧化钙，然而这种方法的弊病在于1、在用水漂洗时必需彻底洗去钙离子、氢离子和酸根离子等导电性离子，否则这些离子的存在会严重地影响电熔镁砂的电绝缘性能。2、酸洗后的水中含有钙盐和残余的酸，造成环境污染。
还有人提出在市售的颗粒状的电熔镁砂中加入一定量的二氧化硅粉体，然后将颗粒状的电熔镁砂和二氧化硅粉体的混合物在高温下煅烧，以期加入的二氧化硅和游离氧化钙化合，生成硅酸钙等类物质。然而我们发现，这种方法的效果并不十分令人满意。这是因为游离氧化钙和二氧化硅的反应属于固体和固体之间的反应，良好的接触是固体和固体之间反应的必要条件。然而，颗粒状镁砂及颗粒状的游离氧化钙(颗粒状的游离氧化钙指存在于镁砂之间的那部分游离氧化钙)和粉末状的二氧化硅无疑不能进行百分之一百的表面接触。没有接触到二氧化硅的那部分游离氧化钙无法转化为其它物质。因此，这种方法并不能够有效地降低电熔镁砂中游离氧化钙的含量。
发明内容
本发明的目的就是要有效地降低市售电熔镁砂中游离氧化钙的含量，从下面的说明中可以明显看到本发明的这一目的及其优点。
按照本发明，将市售的颗粒状的电熔镁砂(如果是块状的先按使用要求粉碎成颗粒状)与一定量的液态有机硅材料混合并充分搅拌，使颗粒表面涂上一层有机硅材料。然后在150～400℃的温度下烘干0.5～1小时，该过程的目的是让颗粒表面的有机硅材料充分固化，在颗粒表面形成有机硅材料致密层。最后将固化后的镁砂于800℃～1500℃煅烧1～5小时，取出在空气中冷却，即得改进后的镁砂产品，该产品可以直接作为制备电热管的绝缘填充材料。
由于本发明的这种方法首先将有机硅材料涂在镁砂颗粒的表面，然后通过煅烧将有机硅材料在高温氧化气氛下转化为二氧化硅，生成的二氧化硅将氧化镁颗粒表面完全覆盖，因此能够保证二氧化硅和游离氧化钙表面的完全接触，与镁砂颗粒表面及镁砂颗粒之间的游离氧化钙反应，转化成硅酸钙或其它钙、镁、硅及氧的化合物。同时，有机硅材料中的碳元素在高温氧化气氛下生成二氧化碳气体，既没有环境污染问题，也不会对镁砂的电绝缘性能造成负面影响。因此，用此方法可以将市售电熔镁砂中的游离氧化钙降低到作为绝缘填充材料可以接受的程度。
具体实施例方式将市售的颗粒状的电熔镁砂，或将块状的先按使用要求粉碎成颗粒状，与一定量的液态有机硅材料混合并充分搅拌，使颗粒表面涂上一层有机硅材料，然后在150～400℃的温度下烘干0.5～1小时，让颗粒表面的有机硅材料充分固化，在颗粒表面形成有机硅材料致密层，最后将固化后的镁砂于800℃～1500℃煅烧1～5小时，取出后在空气中冷却，即可得到改进后的镁砂产品，可直接作为制备电热管的绝缘填充材料。
所述液态有机硅材料包括液态聚有机硅氧烷及其氢基或羟基改性的聚有机硅氧烷，如有机硅树脂、各种硅油。
液态有机硅材料的固化温度为150-400℃，固化时间为0.5～2小时，如果加入催化剂或交联剂，液态有机硅材料也可以在室温下固化。
权利要求
1.一种降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法，其特征在于将市售的颗粒状的电熔镁砂(如果是块状的先按使用要求粉碎成颗粒状)与一定量的液态有机硅材料混合并充分搅拌，使颗粒表面涂上一层有机硅材料，然后在150～400℃的温度下烘干0.5～1小时，让颗粒表面的有机硅材料充分固化，在颗粒表面形成有机硅材料致密层，最后将固化后的镁砂于800℃～1500℃煅烧1～5小时，取出在空气中冷却，即得改进后的镁砂产品，该产品可以直接作为制备电热管的绝缘填充材料。
2.根据权利要求1所述的一种降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法，其特征在于所述液态有机硅材料包括液态聚有机硅氧烷及其氢基或羟基改性的聚有机硅氧烷，如有机硅树脂、各种硅油。
3.根据权利要求1所述的一种降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法，其特征在于所述液态有机硅材料的固化温度为150-400℃，固化时间为0.5～2小时。
4.根据权利要求1或4所述的一种降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法，其特征在于所述液态有机硅材料中加入催化剂或交联剂，其也可以在室温下固化，固化时间可以缩短。
全文摘要
本发明涉及一种电热管的绝缘填充材料，更具体地是指降低市售电熔镁砂中游离氧化钙含量的方法，其特征在于将市售的颗粒状的电熔镁砂(如果是块状的先按使用要求粉碎成颗粒状)与一定量的液态有机硅材料混合并充分搅拌，使颗粒表面涂上一层有机硅材料，然后在150～400℃的温度下烘干0.5～1小时,让颗粒表面的有机硅材料充分固化，在颗粒表面形成有机硅材料致密层,最后将固化后的镁砂于800℃～1500℃煅烧1～5小时，取出在空气中冷却，即得改进后的镁砂产品，该产品可以直接作为制备电热管的绝缘填充材料。本发明具有既没有环境污染，也不会对镁砂的电绝缘性能产生负面影响，改进后的镁砂产品可直接作为制备电热管的绝缘填充材料。
文档编号H05B3/42GK1537823SQ03116468
公开日2004年10月20日 申请日期2003年4月18日 优先权日2003年4月18日
发明者王讯华 申请人:上海实业振泰化工有限公司