一种膏状陶瓷修补与密封剂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶炼、铸造等高温行业技术领域，具体涉及一种膏状陶瓷修补与密封剂。
【背景技术】
[0002]在冶金与铸造生产过程中，金属溶液对铝硅系耐火材料的渗透与侵蚀是不可避免的，常常造成关键部位(如熔宝炉、溜槽、各种导流装置)的剥落与损坏。一旦小块的缺损形成，金属溶液就会因为湍流而在缺损处加速侵蚀过程，最终造成铝硅系耐火材料损坏。耐火材料服役时间过短与频繁更换势必会给相关企业带来耐材高成本与低生产效率同时并存的不良后果。因此，提前对破损的小块区域进行修补是很有必要的，可以在一定程度上提高耐火材料的使用寿命，从而达到降低成本，提高生产效率的目的。更重要的是，各耐火部件之间，尤其是需频繁更换的功能部件与其他耐火部件之间，必须密封以防止金属溶液的渗透，以保证生产顺利进行，防止生产事故的发生。再者，这些接缝部位也更容易遭受金属溶液的侵蚀而损坏，因此也需要修补而减少侵蚀破坏。
[0003]目前，传统的耐火火泥可以应用到耐火材料破损处的修补与衔接处的密封，但耐火火泥在100°C以上快速烘烤时容易开裂、剥落，且高温使用后收缩较大，大大增加了再次冲刷剥落的几率，而针对高温行业的工况，再次或多次施工修补必然导致生产中断，影响生产效率，增加工人的劳动强度与生产成本。再者，火泥的剥落会导致耐火材料使用寿命无法提高，生产安全无法得到保证，不仅没有起到修补与密封的作用，还会增加金属熔体中的无机夹杂物，导致相关产品的废品率居高不下，产品的质量无法保证。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种膏状陶瓷修补与密封剂，使其具有在高温条件下，快速烘烤不开裂，且高温使用后收缩极小、抗剥落性好的特点，用以满足冶金、铸造行业的工况。
[0005]本发明为完成上述目的采用如下技术方案:
一种膏状陶瓷修补与密封剂，所述的膏状陶瓷修补与密封剂采用与耐火材料基材相同的铝硅系陶瓷粉体作为填料，形成与耐火材料基材热膨胀系数相匹配的修补、密封层，减小使用过程中因热应力引起的剥落现象；所述的膏状陶瓷修补与密封剂采用与耐火材料基材相同的铝硅系溶胶作为结合相，将填料与耐火材料基材结合为一体，使膏状制品在烘干后即与耐火材料基材形成良好的结合，使用过程中与耐火材料基材在高温下烧结而形成陶瓷结合；所述的膏状陶瓷修补与密封剂还包括有用以增强其强度、减少修补、密封层在烘干与使用过程中收缩与开裂的陶瓷纤维；所述的膏状陶瓷修补与密封剂还包括有用以将铝硅系溶胶稀释制成稀释溶胶的水；将铝硅系陶瓷粉体加入到稀释溶胶内并在有机助剂的配合下混合搅拌制备成初始膏状料浆；然后，将陶瓷纤维缓慢加入初始膏状料浆中，陶瓷纤维的加入量按陶瓷纤维:稀释溶胶=0.17-0.3:1称量，加料过程中强力搅拌，加料结束后继续搅拌，直至陶瓷纤维均匀分散即得到膏状陶瓷修补与密封剂。
[0006]所述的水与铝硅系溶胶按1:1~9质量比称量混合配成稀释溶胶。
[0007]所述的有机助剂包括有分散剂、润湿剂和增稠剂。
[0008]初始膏状料浆按稀释溶胶:分散剂:润湿剂:增稠剂:陶瓷粉体=1:0.012-0.03:0.0012-0.003:0.006-0.012:0.5-0.9 的比例调配。
[0009]所述的铝硅系溶胶为硅溶胶、硅铝溶胶、铝溶胶中的一种。
[0010]所述的铝硅系陶瓷粉体为氧化铝粉体、氧化硅粉体、高铝矾土粉体中的一种，优选为α氧化铝微粉。
[0011]所述铝硅系陶瓷粉体的粒度为300~5000目，优选为5000目。
[0012]所述的陶瓷纤维为高铝纤维、硅酸铝纤维、氧化铝多晶纤维中的一种，优选为高铝纤维。
[0013]所述的分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、FS10、FS20中的一种。
[0014]所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚阴离子纤维素中的一种。
[0015]所述的润湿剂为丙二醇、甘油、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种，首选脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0016]陶瓷纤维的引入主要在于可以形成纤维增强作用，减少修补、密封层在烘干与使用过程中的收缩与开裂。
[0017]分散剂的使用可以保证纤维、陶瓷粉体均匀分散，使得最终所得膏状产品均匀一致，性能稳定可靠；增稠剂可以降低纤维的成球率，防止产品分层，改善其附着性与施工性；润湿剂可以降低水的表面张力，防止产品烘烤时由于水的毛细张力而收缩、开裂甚至剥落。总之，有机助剂的加入在于提高陶瓷粉体与陶瓷纤维的悬浮性与分散性，形成均匀的膏状制品，并降低制品的屈服力，使制品容易涂抹，附着力好，这也是保证修补层、密封层与基体良好结合的重要前提。
[0018]本发明提出的一种膏状陶瓷修补与密封剂，由于陶瓷纤维的增强作用与润湿剂减收缩作用，使得膏状陶瓷修补与密封剂在高温(< 650°C)下烘烤不开裂、不收缩或收缩极小；由于增稠剂与铝硅系溶胶、润湿剂的配合使用，产品附着力好，粘结强度高。此外，有机助剂的使用也赋予了密封材料良好的涂抹施工性；该膏状修补与密封剂与一般修补火泥相比，具有粘结性、附着力好，高温(< 650°C)快速烘烤无开裂与剥落现象，在700~1500°C高温使用过程中，无收缩或者具有极小的收缩，烘干强度高，适用于高温行业中铝硅系耐火材料接缝处的密封，与缺损修补，即可以对冶金、铸造行业耐材关键部位初期破损进行修补，延长了耐火材料的使用寿命，提高了生产效率又可以对铝硅系耐火材料接缝部位密封，减少了金属溶液渗漏现象，防止了安全隐患的发生。
【具体实施方式】
[0019]以下通过实施例对本发明作进一步说明。
[0020]实施例1
首先将500g水与500g硅溶胶混合制成稀释溶胶，将30g聚丙烯酸铵、3g丙二醇、12g羧甲基纤维素钠、900g石英陶瓷粉体依次加入稀释溶胶，边搅拌边加料得到膏状料浆。然后，称取210g高铝纤维，边搅拌边缓慢加入纤维，加料结束后继续搅拌直至形成均一的膏状材料即可。
[0021]实施例2
首先将10g水与900g铝溶胶混合制成稀释溶胶，将12g FS10、2g甘油、6g羟丙基甲基纤维素、500ga氧化铝微粉依次加入稀释溶胶，边搅拌边加料得到膏状料浆。然后，称取170g硅酸铝纤维，边搅拌边缓慢加入纤维，加料结束后继续搅拌直至形成均一的膏状材料即可。
[0022]实施例3
首先将300g水与700g铝硅溶胶混合制成稀释溶胶，将20g FS20、1.2g脂肪醇聚氧乙烯醚、1g聚阴离子纤维素、700g高铝矾土陶瓷粉体依次加入稀释溶胶，边搅拌边加料得到膏状料浆。然后，称取200g多晶氧化铝纤维，边搅拌边缓慢加入纤维，加料结束后继续搅拌直至形成均一的膏状材料即可。
[0023]实施例4
首先将200g水与800g硅溶胶混合制成稀释溶胶，将15g聚丙烯酸钠、1.2g脂肪醇聚氧乙烯醚、Sg羧甲基纤维素钠、800g镁铝尖晶石陶瓷粉体依次加入稀释溶胶，边搅拌边加料得到膏状料浆。然后，称取200g硅酸铝纤维，边搅拌边缓慢加入纤维，加料结束后继续搅拌直至形成均一的膏状材料即可。
[0024]实施例5
首先将300g水与700g硅溶胶混合制成稀释溶胶，将18g三聚磷酸钠、2g脂肪醇聚氧乙烯醚、1g聚阴离子纤维素、750g石英陶瓷粉体依次加入稀释溶胶，边搅拌边加料得到膏状料浆。然后，称取190g高铝纤维，边搅拌边缓慢加入纤维，加料结束后继续搅拌直至形成均一的膏状材料即可。
【主权项】
1.一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的膏状陶瓷修补与密封剂采用与耐火材料基材相同的铝硅系陶瓷粉体作为填料，形成与耐火材料基材热膨胀系数相匹配的修补、密封层，减小使用过程中因热应力引起的剥落现象；所述的膏状陶瓷修补与密封剂采用与耐火材料基材相同的铝硅系溶胶作为结合相，将填料与耐火材料基材结合为一体，使膏状制品在烘干后即与耐火材料基材形成良好的结合，使用过程中与耐火材料基材在高温下烧结而形成陶瓷结合；所述的膏状陶瓷修补与密封剂还包括有用以增强其强度、减少修补、密封层在烘干与使用过程中收缩与开裂的陶瓷纤维；所述的膏状陶瓷修补与密封剂还包括有用以将铝硅系溶胶稀释制成稀释溶胶的水；将铝硅系陶瓷粉体加入到稀释溶胶内并在有机助剂的配合下混合搅拌制备成初始膏状料浆；然后，将陶瓷纤维缓慢加入初始膏状料浆中，陶瓷纤维的加入量按陶瓷纤维:稀释溶胶=0.17~0.3:1称量，加料过程中强力搅拌，加料结束后继续搅拌，直至陶瓷纤维均匀分散即得到膏状陶瓷修补与密封剂。
2.根据权利要求1所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的铝硅系溶胶为硅溶胶、硅铝溶胶、铝溶胶中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的铝硅系陶瓷粉体为氧化铝粉体、氧化硅粉体、高铝矾土粉体中的一种，优选为α氧化铝微粉。
4.根据权利要求1所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述铝硅系陶瓷粉体的粒度为300~5000目，优选为5000目。
5.根据权利要求1所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的陶瓷纤维为高铝纤维、硅酸铝纤维、氧化铝多晶纤维中的一种，优选为高铝纤维。
6.根据权利要求1所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的水与铝硅系溶胶按1:1~9质量比称量混合配成稀释溶胶。
7.根据权利要求1所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的有机助剂包括有分散剂、润湿剂和增稠剂。
8.根据权利要求1和7所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:初始膏状料浆按稀释溶胶:分散剂:润湿剂:增稠剂:陶瓷粉体=1:0.012-0.03:0.0012-0.003:0.006-0.012:0.5-0.9 的比例调配。
9.根据权利要求7所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、FS10、FS20中的一种。
10.根据权利要求7所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚阴离子纤维素中的一种。
11.根据权利要求7所述的一种膏状陶瓷修补与密封剂，其特征在于:所述的润湿剂为丙二醇、甘油、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种，首选脂肪醇聚氧乙烯醚。
【专利摘要】本发明属于冶炼、铸造等高温行业技术领域，提出一种膏状陶瓷修补与密封剂。提出的一种膏状陶瓷修补与密封剂采用与耐火材料基材相同的铝硅系陶瓷粉体作为填料，采用与耐火材料基材相同的铝硅系溶胶作为结合相；膏状陶瓷修补与密封剂还包括有陶瓷纤维、水；将铝硅系陶瓷粉体加入到稀释溶胶内并在有机助剂的配合下混合搅拌制备成初始膏状料浆；然后，将陶瓷纤维缓慢加入初始膏状料浆中，加料过程中强力搅拌，加料结束后继续搅拌，直至陶瓷纤维均匀分散即得到膏状陶瓷修补与密封剂。本发明具有在高温条件下，快速烘烤不开裂，且高温使用后收缩极小、抗剥落性好的特点。
【IPC分类】C04B35-66
【公开号】CN104844232
【申请号】CN201510222348
【发明人】王刚, 王冬冬, 王自强, 孙小飞, 周慧君
【申请人】中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月5日