本发明属于可塑料技术领域。具体涉及一种耐磨可塑料及其制备方法。
背景技术：
耐磨可塑料是在普通可塑料的基础上，通过组分调整与工艺设计，提升其耐磨损和抗冲刷性能，进而保持耐火衬砖缝隙的衔接紧密性。目前，耐磨可塑料主要以刚玉、碳化硅和二氧化硅微粉为原料，以磷酸盐为结合剂，辅以缓凝剂、增稠剂等，经混炼、困料、挤泥后封装。
“一种耐磨可塑料及其生成方法”（cn201310297896x）专利技术，该技术虽有其优点，但制备工艺复杂（混炼、困料、二次混炼、挤泥），且以液体磷酸盐为结合剂，大大降低了耐磨可塑料的保存周期，进而降低了材料的可塑性。
“一种含均质料的刚玉-莫来石质高强耐磨可塑料”（cn201010535348.2）专利技术，所制备的可塑料虽强度高和耐磨性好，但该技术采用磷酸及磷酸盐结合，一方面易形成低熔相，降低了可塑料的高温性能；另外磷酸及磷酸盐结合剂的引入也减小了可塑料的硬化时间，进而缩短了可塑料的存放时间。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低和工艺简单的耐磨可塑料的制备方法；用该方法制备的耐磨可塑料的体积密度大、强度高、耐磨性强和保存周期长。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
步骤一、按正硅酸乙酯∶酚醛树脂∶硬脂酸∶乙醇的质量比为(0.08~0.13)∶(0.05~0.1)∶(0.12~0.17)∶1；将正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，搅拌10~15分钟，即得结合剂。
步骤二、按硅粉︰铝粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的质量比为1︰(0.5~1)︰(20~25)︰(1~1.5)，将硅粉、铝粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨机中混合20~25分钟，即得预混料。
步骤三、将所述预混料在5~10mpa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在高纯氮气气氛和1300~1500℃条件下保温0.5~1小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别制得粒度为0.1~4mm的物料a和粒度为0.064~0.088mm的物料b。
步骤五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰铝粉的质量比为1︰(0.4~0.5)︰(0.05~0.1)︰(0.01~0.03)，将所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和铝粉在行星球磨机中混合20~25分钟，制得混合料。
步骤六、按所述混合料∶所述结合剂的质量比为1∶(0.05~0.08)，向所述混合料中加入所述结合剂，混合均匀，困料12~14小时，即得耐磨可塑料。
所述正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇均为化学纯。
所述硅粉的si含量≥99wt%；硅粉的粒度为60~80μm。
所述铝粉的al含量≥99wt%；铝粉的粒度为60~80μm。
所述硅微粉的sio2含量≥97wt%；硅微粉的粒度为60~80μm。
所述γ-al2o3微粉的al2o3含量≥98wt%；γ-al2o3微粉的粒度为60~80μm。
所述碳化硅微粉的sic含量≥98wt%；碳化硅微粉的粒度为60~80μm。
所述高纯氮气的n2含量≥99.99wt%。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明无需特殊设备和复杂的处理技术，工艺简单，节省劳动力资源，成本低。
2、本发明通过有机结合剂的包覆作用，有效延长了耐磨可塑料的保存时间，提升了耐磨可塑料的结合致密度，进而提高其强度。
3、本发明利用高温氮化，通过原料组分的原位反应形成陶瓷相结合，增强可塑料的韧性，提高其耐磨性。
本发明制备的耐磨可塑料经测定：硬化时间为12~15个月；110℃×12h热处理后体积密度为3.08~3.13g/cm3；110℃×12h热处理后冷态耐压强度为35~45mpa；常温耐磨性试验磨损量为0.8~1.3cm3。
因此，本发明具有成本低和工艺简单的特点；所制备的耐磨可塑料的体积密度大、强度高、耐磨性强和保存周期长。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇均为化学纯。
所述硅粉的si含量≥99wt%；硅粉的粒度为60~80μm。
所述铝粉的al含量≥99wt%；铝粉的粒度为60~80μm。
所述硅微粉的sio2含量≥97wt%；硅微粉的粒度为60~80μm。
所述γ-al2o3微粉的al2o3含量≥98wt%；γ-al2o3微粉的粒度为60~80μm。
所述碳化硅微粉的sic含量≥98wt%；碳化硅微粉的粒度为60~80μm。
所述高纯氮气的n2含量≥99.99wt%。
实施例1
一种耐磨可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按正硅酸乙酯∶酚醛树脂∶硬脂酸∶乙醇的质量比为(0.08~0.10)∶(0.05~0.07)∶(0.12~0.14)∶1；将正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，搅拌10~15分钟，即得结合剂。
步骤二、按硅粉︰铝粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的质量比为1︰(0.5~0.7)︰(20~22)︰(1~1.2)，将硅粉、铝粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨机中混合20~25分钟，即得预混料。
步骤三、将所述预混料在5~10mpa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在高纯氮气气氛和1300~1450℃条件下保温0.5~1小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别制得粒度为0.1~4mm的物料a和粒度为0.064~0.088mm的物料b。
步骤五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰铝粉的质量比为1︰(0.4~0.44)︰(0.05~0.07)︰(0.01~0.02)，将所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和铝粉在行星球磨机中混合20~25分钟，制得混合料。
步骤六、按所述混合料∶所述结合剂的质量比为1∶(0.05~0.07)，向所述混合料中加入所述结合剂，混合均匀，困料12~14小时，即得耐磨可塑料。
本发明制备的耐磨可塑料经测定：硬化时间为12~14个月；110℃×12h热处理后体积密度为3.08~3.10g/cm3；110℃×12h热处理后冷态耐压强度为35~39mpa；常温耐磨性试验磨损量为0.8~1.0cm3。
实施例2
一种耐磨可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按正硅酸乙酯∶酚醛树脂∶硬脂酸∶乙醇的质量比为(0.09~0.11)∶(0.06~0.08)∶(0.13~0.15)∶1；将正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，搅拌10~15分钟，即得结合剂。
步骤二、按硅粉︰铝粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的质量比为1︰(0.6~0.8)︰(21~23)︰(1.1~1.3)，将硅粉、铝粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨机中混合20~25分钟，即得预混料。
步骤三、将所述预混料在5~10mpa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在高纯氮气气氛和1300~1450℃条件下保温0.5~1小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别制得粒度为0.1~4mm的物料a和粒度为0.064~0.088mm的物料b。
步骤五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰铝粉的质量比为1︰(0.42~0.46)︰(0.06~0.08)︰(0.01~0.02)，将所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和铝粉在行星球磨机中混合20~25分钟，制得混合料。
步骤六、按所述混合料∶所述结合剂的质量比为1∶(0.05~0.07)，向所述混合料中加入所述结合剂，混合均匀，困料12~14小时，即得耐磨可塑料。
本发明制备的耐磨可塑料经测定：硬化时间为12~14个月；110℃×12h热处理后体积密度为3.09~3.11g/cm3；110℃×12h热处理后冷态耐压强度为37~41mpa；常温耐磨性试验磨损量为0.9~1.1cm3。
实施例3
一种耐磨可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按正硅酸乙酯∶酚醛树脂∶硬脂酸∶乙醇的质量比为(0.10~0.12)∶(0.07~0.09)∶(0.14~0.16)∶1；将正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，搅拌10~15分钟，即得结合剂。
步骤二、按硅粉︰铝粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的质量比为1︰(0.7~0.9)︰(22~24)︰(1.2~1.4)，将硅粉、铝粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨机中混合20~25分钟，即得预混料。
步骤三、将所述预混料在5~10mpa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在高纯氮气气氛和1350~1550℃条件下保温0.5~1小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别制得粒度为0.1~4mm的物料a和粒度为0.064~0.088mm的物料b。
步骤五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰铝粉的质量比为1︰(0.44~0.48)︰(0.07~0.09)︰(0.02~0.03)，将所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和铝粉在行星球磨机中混合20~25分钟，制得混合料。
步骤六、按所述混合料∶所述结合剂的质量比为1∶(0.06~0.08)，向所述混合料中加入所述结合剂，混合均匀，困料12~14小时，即得耐磨可塑料。
本发明制备的耐磨可塑料经测定：硬化时间为13~15个月；110℃×12h热处理后体积密度为3.10~3.12g/cm3；110℃×12h热处理后冷态耐压强度为39~43mpa；常温耐磨性试验磨损量为1.0~1.2cm3。
实施例4
一种耐磨可塑料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、按正硅酸乙酯∶酚醛树脂∶硬脂酸∶乙醇的质量比为(0.11~0.13)∶(0.08~0.1)∶(0.15~0.17)∶1；将正硅酸乙酯、酚醛树脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，搅拌10~15分钟，即得结合剂。
步骤二、按硅粉︰铝粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的质量比为1︰(0.8~1)︰(23~25)︰(1.3~1.5)，将硅粉、铝粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨机中混合20~25分钟，即得预混料。
步骤三、将所述预混料在5~10mpa条件下压制成型，再将成型后的坯体置于马弗炉中，在高纯氮气气氛和1350~1500℃条件下保温0.5~1小时，随炉冷却，得到热处理后的物料。
步骤四、将所述热处理后的物料破碎，研磨，筛分，分别制得粒度为0.1~4mm的物料a和粒度为0.064~0.088mm的物料b。
步骤五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰铝粉的质量比为1︰(0.46~0.5)︰(0.08~0.1)︰(0.02~0.03)，将所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和铝粉在行星球磨机中混合20~25分钟，制得混合料。
步骤六、按所述混合料∶所述结合剂的质量比为1∶(0.06~0.08)，向所述混合料中加入所述结合剂，混合均匀，困料12~14小时，即得耐磨可塑料。
本发明制备的耐磨可塑料经测定：硬化时间为13~15个月；110℃×12h热处理后体积密度为3.11~3.13g/cm3；110℃×12h热处理后冷态耐压强度为41~45mpa；常温耐磨性试验磨损量为1.1~1.3cm3。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式无需特殊设备和复杂的处理技术，工艺简单，节省劳动力资源，成本低。
2、本具体实施方式通过有机结合剂的包覆作用，有效延长了耐磨可塑料的保存时间，提升了耐磨可塑料的结合致密度，进而提高其强度。
3、本具体实施方式利用高温氮化，通过原料组分的原位反应形成陶瓷相结合，增强可塑料的韧性，提高其耐磨性。
本具体实施方式制备的耐磨可塑料经测定：硬化时间为12~15个月；110℃×12h热处理后体积密度为3.08~3.13g/cm3；110℃×12h热处理后冷态耐压强度为35~45mpa；常温耐磨性试验磨损量为0.8~1.3cm3。
因此，本具体实施方式具有成本低和工艺简单的特点；所制备的耐磨可塑料的体积密度大、强度高、耐磨性强和保存周期长。