发泡法制备高铝质隔热材料的工艺过程
发布日期： 2020-11-19 08:49:56 阅读量（357） 作者：
高铝质隔热耐火材料使用温度较高，但由于强度、容重与隔热性能的矛盾，限制了其在某些高温领域的使用，不能直接作为结构保温材料使用。分析是由于制备工艺的原因，导致目前高铝质隔热材料存在一个普遍的现象：容重小的强度就差，而容重大的隔热性能又差。因此如何找到最适合制备高铝质高强、微孔隔热材料的方法成为耐火材料研究的主要方向之一。
对比几种轻质材料的制备工艺发现，利用发泡法可以制备出闭气孔率较高、孔径小且孔形状规则的高铝质微孔隔热材料，并且利用发泡法制备出的隔热材料形状多变、制备工艺较简单。
发泡法制备隔热材料的工艺过程较为简单，具体流程如图1所示。
图1发泡法制备轻质隔热材料的工艺流程
原料与发泡剂溶液混合不均匀，将会影响气孔在原料中分布的均匀性，甚至影响发泡率。如果将粉状原料直接与发泡剂溶液混合，在叶轮的搅拌作用下，发泡剂会大量起泡，发泡剂溶液中的水将会在叶轮搅拌的局部区域形成泡沫而不能与所有粉状原料充分混合，在料浆中不能形成连续的水膜，泥浆出现粉料偏析现象。由于料浆中的水膜不连续，导致搅拌带入料浆中的空气不能被包裹在料浆中而扩散到外界，最终留在料将内部的气体体积减小，降低了发泡剂的发泡率。
为了保证原料与发泡剂充分混合均匀并达到最大发泡率，现将发泡法制备轻质隔热材料的混料过程分为三步。第一步是要保证粉料混合的均匀性。具体实验过程是将所有粉状原料混在一起多次过筛，然后用球磨机球磨0.5h，以保证粉料混合均匀。第二步是要保证粉料与水混合的均匀性。先将粉料置于搅拌锅中，加水搅拌1~2min，使原料与水混合均匀形成泥浆。为避免粉体在料浆中团聚，可适当加入一定量分散剂。过高的用水量不仅会降低坯体的强度，也会使泡沫不稳定，因此要加入适量的减水剂来减小用水量。第三步是要保证料浆与泡沫混合的均匀性。将配制好的发泡剂溶液加入料浆中后在一定速度下搅拌至起泡，继续搅拌使料浆与泡沫混合均匀，制成泡沫泥浆以便成型。
成型方法不同，得到的制品的性能也会产生差异。表1给出了几种成型方法的特点及各自的应用范围。
表1成型方法的比较
为保证发泡法制备轻质隔热材料的发泡率，泥浆中的水分含量较高。对比几种成型方法发现，只有注浆成型和注射成型适用于泥浆水分含量高的材料成型，但是注射成型不能制备体积较大的坯体，而注浆成型既可以保证坯体中气孔的分布均匀性，也可以使制作过程简单化，最终确定采用注浆成型法成型。
成型后的坯体水分含量较高，为防止坯体变形开裂及保证坯体内部气孔的完整性，干燥过程显得尤为重要。发泡法制备轻质隔热材料在生产过程中存在的最大问题是干燥过程繁琐，周期较长，干燥过程中坯体易开裂变形。为了简化发泡法制备轻质隔热材料的干燥过程，以便于实际生产中操作简便，本试验选择的干燥方式为普通干燥箱干燥，浇注料浆后的模具室温干燥一定时间后，用保鲜膜将其密封后置于低温度的干燥箱中，直至坯体固化成型后去掉保鲜膜并脱模，继续置于干燥箱中缓慢升温至水分完全排出。
试块采用高温电炉烧结。一般情况下，耐火材料烧结的过程为固相烧结，靠原料的表面能和晶粒间的界面迁移来完成。耐火材料的烧成温度与原料的种类和粒度有关系。对于相同的原料，颗粒越细越易于烧结，烧结的温度就越低。本试验采用几种不同粒度的α-Al2O3作为原料，且加入具有高温助烧结作用的MgO，因此将烧成温度定为1500℃。
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