本發(fā)明屬于可塑料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種耐磨可塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐磨可塑料是在普通可塑料的基礎(chǔ)上，通過(guò)組分調(diào)整與工藝設(shè)計(jì)，提升其耐磨損和抗沖刷性能，進(jìn)而保持耐火襯磚縫隙的銜接緊密性。目前，耐磨可塑料主要以剛玉、碳化硅和二氧化硅微粉為原料，以磷酸鹽為結(jié)合劑，輔以緩凝劑、增稠劑等，經(jīng)混煉、困料、擠泥后封裝。
“一種耐磨可塑料及其生成方法”（cn201310297896x）專(zhuān)利技術(shù)，該技術(shù)雖有其優(yōu)點(diǎn)，但制備工藝復(fù)雜（混煉、困料、二次混煉、擠泥），且以液體磷酸鹽為結(jié)合劑，大大降低了耐磨可塑料的保存周期，進(jìn)而降低了材料的可塑性。
“一種含均質(zhì)料的剛玉-莫來(lái)石質(zhì)高強(qiáng)耐磨可塑料”（cn201010535348.2）專(zhuān)利技術(shù)，所制備的可塑料雖強(qiáng)度高和耐磨性好，但該技術(shù)采用磷酸及磷酸鹽結(jié)合，一方面易形成低熔相，降低了可塑料的高溫性能；另外磷酸及磷酸鹽結(jié)合劑的引入也減小了可塑料的硬化時(shí)間，進(jìn)而縮短了可塑料的存放時(shí)間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種成本低和工藝簡(jiǎn)單的耐磨可塑料的制備方法；用該方法制備的耐磨可塑料的體積密度大、強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)和保存周期長(zhǎng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟是：
步驟一、按正硅酸乙酯∶酚醛樹(shù)脂∶硬脂酸∶乙醇的質(zhì)量比為(0.08~0.13)∶(0.05~0.1)∶(0.12~0.17)∶1；將正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，攪拌10~15分鐘，即得結(jié)合劑。
步驟二、按硅粉︰鋁粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的質(zhì)量比為1︰(0.5~1)︰(20~25)︰(1~1.5)，將硅粉、鋁粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，即得預(yù)混料。
步驟三、將所述預(yù)混料在5~10mpa條件下壓制成型，再將成型后的坯體置于馬弗爐中，在高純氮?dú)鈿夥蘸?300~1500℃條件下保溫0.5~1小時(shí)，隨爐冷卻，得到熱處理后的物料。
步驟四、將所述熱處理后的物料破碎，研磨，篩分，分別制得粒度為0.1~4mm的物料a和粒度為0.064~0.088mm的物料b。
步驟五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為1︰(0.4~0.5)︰(0.05~0.1)︰(0.01~0.03)，將所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和鋁粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，制得混合料。
步驟六、按所述混合料∶所述結(jié)合劑的質(zhì)量比為1∶(0.05~0.08)，向所述混合料中加入所述結(jié)合劑，混合均勻，困料12~14小時(shí)，即得耐磨可塑料。
所述正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇均為化學(xué)純。
所述硅粉的si含量≥99wt%；硅粉的粒度為60~80μm。
所述鋁粉的al含量≥99wt%；鋁粉的粒度為60~80μm。
所述硅微粉的sio2含量≥97wt%；硅微粉的粒度為60~80μm。
所述γ-al2o3微粉的al2o3含量≥98wt%；γ-al2o3微粉的粒度為60~80μm。
所述碳化硅微粉的sic含量≥98wt%；碳化硅微粉的粒度為60~80μm。
所述高純氮?dú)獾膎2含量≥99.99wt%。
由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1、本發(fā)明無(wú)需特殊設(shè)備和復(fù)雜的處理技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省勞動(dòng)力資源，成本低。
2、本發(fā)明通過(guò)有機(jī)結(jié)合劑的包覆作用，有效延長(zhǎng)了耐磨可塑料的保存時(shí)間，提升了耐磨可塑料的結(jié)合致密度，進(jìn)而提高其強(qiáng)度。
3、本發(fā)明利用高溫氮化，通過(guò)原料組分的原位反應(yīng)形成陶瓷相結(jié)合，增強(qiáng)可塑料的韌性，提高其耐磨性。
本發(fā)明制備的耐磨可塑料經(jīng)測(cè)定：硬化時(shí)間為12~15個(gè)月；110℃×12h熱處理后體積密度為3.08~3.13g/cm3；110℃×12h熱處理后冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為35~45mpa；常溫耐磨性試驗(yàn)?zāi)p量為0.8~1.3cm3。
因此，本發(fā)明具有成本低和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；所制備的耐磨可塑料的體積密度大、強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)和保存周期長(zhǎng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所涉及的物料統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：
所述正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇均為化學(xué)純。
所述硅粉的si含量≥99wt%；硅粉的粒度為60~80μm。
所述鋁粉的al含量≥99wt%；鋁粉的粒度為60~80μm。
所述硅微粉的sio2含量≥97wt%；硅微粉的粒度為60~80μm。
所述γ-al2o3微粉的al2o3含量≥98wt%；γ-al2o3微粉的粒度為60~80μm。
所述碳化硅微粉的sic含量≥98wt%；碳化硅微粉的粒度為60~80μm。
所述高純氮?dú)獾膎2含量≥99.99wt%。
實(shí)施例1
一種耐磨可塑料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、按正硅酸乙酯∶酚醛樹(shù)脂∶硬脂酸∶乙醇的質(zhì)量比為(0.08~0.10)∶(0.05~0.07)∶(0.12~0.14)∶1；將正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，攪拌10~15分鐘，即得結(jié)合劑。
步驟二、按硅粉︰鋁粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的質(zhì)量比為1︰(0.5~0.7)︰(20~22)︰(1~1.2)，將硅粉、鋁粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，即得預(yù)混料。
步驟三、將所述預(yù)混料在5~10mpa條件下壓制成型，再將成型后的坯體置于馬弗爐中，在高純氮?dú)鈿夥蘸?300~1450℃條件下保溫0.5~1小時(shí)，隨爐冷卻，得到熱處理后的物料。
步驟四、將所述熱處理后的物料破碎，研磨，篩分，分別制得粒度為0.1~4mm的物料a和粒度為0.064~0.088mm的物料b。
步驟五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為1︰(0.4~0.44)︰(0.05~0.07)︰(0.01~0.02)，將所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和鋁粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，制得混合料。
步驟六、按所述混合料∶所述結(jié)合劑的質(zhì)量比為1∶(0.05~0.07)，向所述混合料中加入所述結(jié)合劑，混合均勻，困料12~14小時(shí)，即得耐磨可塑料。
本發(fā)明制備的耐磨可塑料經(jīng)測(cè)定：硬化時(shí)間為12~14個(gè)月；110℃×12h熱處理后體積密度為3.08~3.10g/cm3；110℃×12h熱處理后冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為35~39mpa；常溫耐磨性試驗(yàn)?zāi)p量為0.8~1.0cm3。
實(shí)施例2
一種耐磨可塑料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、按正硅酸乙酯∶酚醛樹(shù)脂∶硬脂酸∶乙醇的質(zhì)量比為(0.09~0.11)∶(0.06~0.08)∶(0.13~0.15)∶1；將正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，攪拌10~15分鐘，即得結(jié)合劑。
步驟二、按硅粉︰鋁粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的質(zhì)量比為1︰(0.6~0.8)︰(21~23)︰(1.1~1.3)，將硅粉、鋁粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，即得預(yù)混料。
步驟三、將所述預(yù)混料在5~10mpa條件下壓制成型，再將成型后的坯體置于馬弗爐中，在高純氮?dú)鈿夥蘸?300~1450℃條件下保溫0.5~1小時(shí)，隨爐冷卻，得到熱處理后的物料。
步驟四、將所述熱處理后的物料破碎，研磨，篩分，分別制得粒度為0.1~4mm的物料a和粒度為0.064~0.088mm的物料b。
步驟五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為1︰(0.42~0.46)︰(0.06~0.08)︰(0.01~0.02)，將所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和鋁粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，制得混合料。
步驟六、按所述混合料∶所述結(jié)合劑的質(zhì)量比為1∶(0.05~0.07)，向所述混合料中加入所述結(jié)合劑，混合均勻，困料12~14小時(shí)，即得耐磨可塑料。
本發(fā)明制備的耐磨可塑料經(jīng)測(cè)定：硬化時(shí)間為12~14個(gè)月；110℃×12h熱處理后體積密度為3.09~3.11g/cm3；110℃×12h熱處理后冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為37~41mpa；常溫耐磨性試驗(yàn)?zāi)p量為0.9~1.1cm3。
實(shí)施例3
一種耐磨可塑料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、按正硅酸乙酯∶酚醛樹(shù)脂∶硬脂酸∶乙醇的質(zhì)量比為(0.10~0.12)∶(0.07~0.09)∶(0.14~0.16)∶1；將正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，攪拌10~15分鐘，即得結(jié)合劑。
步驟二、按硅粉︰鋁粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的質(zhì)量比為1︰(0.7~0.9)︰(22~24)︰(1.2~1.4)，將硅粉、鋁粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，即得預(yù)混料。
步驟三、將所述預(yù)混料在5~10mpa條件下壓制成型，再將成型后的坯體置于馬弗爐中，在高純氮?dú)鈿夥蘸?350~1550℃條件下保溫0.5~1小時(shí)，隨爐冷卻，得到熱處理后的物料。
步驟四、將所述熱處理后的物料破碎，研磨，篩分，分別制得粒度為0.1~4mm的物料a和粒度為0.064~0.088mm的物料b。
步驟五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為1︰(0.44~0.48)︰(0.07~0.09)︰(0.02~0.03)，將所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和鋁粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，制得混合料。
步驟六、按所述混合料∶所述結(jié)合劑的質(zhì)量比為1∶(0.06~0.08)，向所述混合料中加入所述結(jié)合劑，混合均勻，困料12~14小時(shí)，即得耐磨可塑料。
本發(fā)明制備的耐磨可塑料經(jīng)測(cè)定：硬化時(shí)間為13~15個(gè)月；110℃×12h熱處理后體積密度為3.10~3.12g/cm3；110℃×12h熱處理后冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為39~43mpa；常溫耐磨性試驗(yàn)?zāi)p量為1.0~1.2cm3。
實(shí)施例4
一種耐磨可塑料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、按正硅酸乙酯∶酚醛樹(shù)脂∶硬脂酸∶乙醇的質(zhì)量比為(0.11~0.13)∶(0.08~0.1)∶(0.15~0.17)∶1；將正硅酸乙酯、酚醛樹(shù)脂、硬脂酸和乙醇置入容器中，攪拌10~15分鐘，即得結(jié)合劑。
步驟二、按硅粉︰鋁粉︰硅微粉︰γ-al2o3微粉的質(zhì)量比為1︰(0.8~1)︰(23~25)︰(1.3~1.5)，將硅粉、鋁粉、硅微粉和γ-al2o3微粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，即得預(yù)混料。
步驟三、將所述預(yù)混料在5~10mpa條件下壓制成型，再將成型后的坯體置于馬弗爐中，在高純氮?dú)鈿夥蘸?350~1500℃條件下保溫0.5~1小時(shí)，隨爐冷卻，得到熱處理后的物料。
步驟四、將所述熱處理后的物料破碎，研磨，篩分，分別制得粒度為0.1~4mm的物料a和粒度為0.064~0.088mm的物料b。
步驟五、按所述物料a︰所述物料b︰碳化硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為1︰(0.46~0.5)︰(0.08~0.1)︰(0.02~0.03)，將所述物料a、所述物料b、碳化硅微粉和鋁粉在行星球磨機(jī)中混合20~25分鐘，制得混合料。
步驟六、按所述混合料∶所述結(jié)合劑的質(zhì)量比為1∶(0.06~0.08)，向所述混合料中加入所述結(jié)合劑，混合均勻，困料12~14小時(shí)，即得耐磨可塑料。
本發(fā)明制備的耐磨可塑料經(jīng)測(cè)定：硬化時(shí)間為13~15個(gè)月；110℃×12h熱處理后體積密度為3.11~3.13g/cm3；110℃×12h熱處理后冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為41~45mpa；常溫耐磨性試驗(yàn)?zāi)p量為1.1~1.3cm3。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1、本具體實(shí)施方式無(wú)需特殊設(shè)備和復(fù)雜的處理技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省勞動(dòng)力資源，成本低。
2、本具體實(shí)施方式通過(guò)有機(jī)結(jié)合劑的包覆作用，有效延長(zhǎng)了耐磨可塑料的保存時(shí)間，提升了耐磨可塑料的結(jié)合致密度，進(jìn)而提高其強(qiáng)度。
3、本具體實(shí)施方式利用高溫氮化，通過(guò)原料組分的原位反應(yīng)形成陶瓷相結(jié)合，增強(qiáng)可塑料的韌性，提高其耐磨性。
本具體實(shí)施方式制備的耐磨可塑料經(jīng)測(cè)定：硬化時(shí)間為12~15個(gè)月；110℃×12h熱處理后體積密度為3.08~3.13g/cm3；110℃×12h熱處理后冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為35~45mpa；常溫耐磨性試驗(yàn)?zāi)p量為0.8~1.3cm3。
因此，本具體實(shí)施方式具有成本低和工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；所制備的耐磨可塑料的體積密度大、強(qiáng)度高、耐磨性強(qiáng)和保存周期長(zhǎng)。