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一种高强度耐高温织物及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2021-10-27
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2022-01-21
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2041-10-27
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN202111257459.6 申请日 2021-10-27
公开/公告号 CN113860849A 公开/公告日 2021-12-31
授权日 预估到期日 2041-10-27
申请年 2021年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 C04B30/02C03C13/00C03B37/04C03C25/16C04B111/28 主分类号 C04B30/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 2 从权数量 8
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 薛四兰 当前专利权人 薛四兰
发明人 薛四兰 第一发明人 薛四兰
地址 甘肃省兰州市城关区焦家湾南路314-316号龙辰五金机电市场A区3排127号 邮编 730030
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 甘肃省 申请人所在市 甘肃省兰州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
深圳至诚化育知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
刘英
摘要
本发明涉及耐高温材料领域,公开了一种高强度耐高温织物及其制备方法。该高强度耐高温织物按重量份计,包括以下原料:改性耐火纤维100份,硅溶胶25‑35份,苯丙乳液4‑6份,Al2O3粉体3.5‑5.5份,ZrO2粉体4.5‑6.5份,TiO2粉体2.5‑4.0份,分散剂0‑0.15份,水150‑200份;所述改性耐火纤维为表面经氧化处理的玻璃态耐火纤维。本发明采用表面氧化改性的玻璃态耐火纤维作为基布,能提高无机粉体与基布之间的结合强度,使耐高温织物具有更好的力学性能。
  • 摘要附图
    一种高强度耐高温织物及其制备方法
  • 说明书附图:[0103]
    一种高强度耐高温织物及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-01-21 实质审查的生效 IPC(主分类): C04B 30/02 专利申请号: 202111257459.6 申请日: 2021.10.27
2 2021-12-31 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种高强度耐高温织物,其特征在于,按重量份计,包括以下原料:改性耐火纤维100份,硅溶胶25‑35份,苯丙乳液4‑6份,Al2O3粉体3.5‑5.5份,ZrO2粉体4.5‑6.5份,TiO2粉体
2.5‑4.0份,分散剂0‑0.15份,水150‑200份;所述改性耐火纤维为表面经氧化处理的玻璃态耐火纤维。

2.如权利要求1所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述改性耐火纤维的制备方法包括以下步骤:将玻璃态耐火纤维浸没到双氧水中,浸泡后取出,洗涤、干燥后,获得改性耐火纤维。

3.如权利要求2所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述双氧水的浓度为15‑
25wt%。

4.如权利要求2所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述浸泡的时间为0.5‑1h。

5.如权利要求1所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述硅溶胶中,二氧化硅的含量为25‑35wt%,二氧化硅的粒径为50‑80nm。

6.如权利要求1所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体的粒径为50‑100nm。

7.如权利要求1或2所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述玻璃态耐火纤维采用SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒作为除泡剂制备而成;所述SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒中,碳层的厚度为0.5‑1.5μm,硫酸钡层的厚度为0.3‑0.5μm。

8.如权利要求7所述的高强度耐高温织物,其特征在于,所述SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒的制备方法包括以下步骤:
(1.1)将石墨粉分散到12.0‑14.5mol/L的硝酸溶液中,在50‑55℃下搅拌1‑1.5h,经离心分离和干燥后,获得表面活化的石墨粉;将硫脲和氯化铁溶于酒精中,向其中加入表面活化的石墨粉,分散均匀后,搅拌2‑5h后,蒸干,在氮气氛围中以800‑900℃的温度煅烧3‑5h,经研磨后,获得SO2氧化催化剂;
(1.2)将SO2氧化催化剂置于密闭容器中,将温度保持在700‑900℃,通入氮气和乙炔,持续3‑4h,获得SO2氧化催化剂@碳颗粒;
(1.3)将SO2氧化催化剂@碳颗粒分散到氯化钡溶液中,搅拌30‑50min后,逐滴加入硫酸钠溶液,在60‑80min内滴加完成,分离产物,获得SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒。

9.如权利要求8所述的高强度耐高温织物,其特征在于,步骤(1.3)中,所述氯化钡溶液的浓度为0.02‑0.04mol/L;所述硫酸钠溶液的浓度为0.1‑0.2mol/L;所述SO2氧化催化剂@碳颗粒、氯化钡溶液和硫酸钠溶液的质量体积比为1g:20‑30mL:4‑6mL。

10.一种如权利要求1‑9之一所述高强度耐高温织物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:以耐火纤维为原料,进行开松、梳理和交叉铺网后,形成纤维网,对纤维网进行铺层、针刺成型和热压定型后,获得耐火纤维基布;
S2:将分散剂、硅溶胶、苯丙乳液和水混合均匀后,向其中加入Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体,分散均匀后,获得混合浆料;
S3:将混合浆料涂覆到耐火纤维基布上,经辊压、烘干和煅烧后,冷却,获得高强度耐高温织物。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及耐高温材料领域,尤其涉及一种高强度耐高温织物及其制备方法。

背景技术

[0002] 耐火纤维具有质轻、导热系数小、热容小等优点,同时还具有良好的红外加热效应,使用耐火纤维制品可有效节约能源,是理想的节能增效材料。并且,作为一种纤维状的轻质耐火材料,耐火纤维还具有较好的柔软性,因而能够获得具有导热系数低、抗热震、重量轻等优点的耐高温织物,可广泛应用于冶金、建材、石油、化工、船舶、电力、航天等领域,例如用作各种工业窑炉、锅炉、石化裂解炉的内衬,以及用于热力管道、高层建筑和各种热工装备的保温。
[0003] 现有的耐高温织物通常是将耐火纤维制成纤维网,而后与二氧化硅、氧化锆等无机粉体复合,往往存在纤维网与无机粉体之间的结合强度低的问题,导致耐高温织物的力学性能较差,在运输和使用过程中易开裂变形。

发明内容

[0004] 针对耐高温织物力学性能差的技术问题,本发明提供了一种高强度耐高温织物及其制备方法。本发明的织物采用表面氧化改性的玻璃态耐火纤维作为基布,能提高无机粉体与基布之间的结合强度,使耐高温织物具有更好的力学性能。
[0005] 本发明的具体技术方案为:
[0006] 一种高强度耐高温织物,按重量份计,包括以下原料:改性耐火纤维100份,硅溶胶25‑35份,苯丙乳液4‑6份,Al2O3粉体3.5‑5.5份,ZrO2粉体4.5‑6.5份,TiO2粉体2.5‑4.0份,分散剂0‑0.15份,水150‑200份;所述改性耐火纤维为表面经氧化处理的玻璃态耐火纤维。
[0007] 本发明通过对玻璃态耐火纤维进行表面氧化处理,能够在耐火纤维表面引入羟基,有利于促进耐火纤维与硅溶胶和苯丙乳液之间的结合,提高Al2O3、ZrO2和TiO2粉体在耐火纤维基布上的结合强度,从而改善耐高温织物的力学性能。
[0008] 作为优选,所述改性耐火纤维的制备方法包括以下步骤:将玻璃态耐火纤维浸没到双氧水中,浸泡后取出,洗涤、干燥后,获得改性耐火纤维。
[0009] 作为优选,所述双氧水的浓度为15‑25wt%。
[0010] 作为优选,所述浸泡的时间为0.5‑1h。
[0011] 作为优选,所述硅溶胶中,二氧化硅的含量为25‑35wt%,二氧化硅的粒径为50‑80nm。
[0012] 作为优选,所述Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体的粒径为50‑100nm。
[0013] 作为优选,所述玻璃态耐火纤维采用SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒作为除泡剂制备而成;所述SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒中,碳层的厚度为0.5‑1.5μm,硫酸钡层的厚度为0.3‑0.5μm。
[0014] 玻璃态耐火纤维是将原料熔融和均质后,经由喷吹或离心甩丝制备而成。在原料熔融过程中会有大量气体产生,由于原料性质和熔融条件等因素的影响,这些气体不易从熔融液中排出,会以气泡形式残留在耐火纤维中,影响其力学性能和耐高温性能。
[0015] 为此,本发明在玻璃态耐火纤维的制备过程中添加了SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒,其能发挥以下作用:
[0016] 在原料熔融和均质前期,由于碳层包覆在SO2氧化催化剂外,能够阻止SO2与催化剂接触,减少SO2被氧化成SO3,由于SO2在熔融液中的溶解性相对于SO3而言较差,因而能确保碳和硫酸钡反应产生的气体在熔融液中溶解性较差,能够带动熔融液中的其他气泡排出;
[0017] 在原料熔融和均质后期,随着碳和硫酸钡的不断反应,碳层逐渐变薄并出现孔隙,使熔融液中残留的SO2能够与SO2氧化催化剂接触而转化成SO3,利用后者较好的溶解性,能减少熔融液中的含硫气泡(主要为SO2)残留。
[0018] 通过以上方式,本发明的SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒能够促进熔融液中的气泡排出,并减少含硫气泡残留,从而减少耐火纤维中的气泡,以使其具有较好的力学性能和耐高温性能。
[0019] 在SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒,碳层和硫酸钡层的厚度会影响其除泡效果。当碳层相对于硫酸钡层的厚度过大时,会导致硫酸钡完全反应后,碳层中仍未出现孔隙或孔隙过少,造成熔融液中残留的SO2难以被氧化成SO3,进而导致耐火纤维中存在较多的含硫气泡。当碳层相对于硫酸钡层的厚度过小时,会导致碳层过早出现孔隙,不利于熔融液中其他气泡的排出。
[0020] 作为优选,所述玻璃态耐火纤维的制备方法包括以下步骤:
[0021] (2.1)按重量份称取以下原料:硅砂55‑65份,粉煤灰0‑8份,氧化铝25‑35份,硼砂13‑18份,生石灰8‑12份,滑石粉10‑15份,锆英粉8‑12份,SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒5‑
7份;
[0022] (2.2)将所有原料共混并研磨后,加热至1650‑1750℃,并在1650‑1750℃下搅拌6‑7h,获得熔融液;
[0023] (2.3)将熔融液加入甩丝机中进行离心甩丝成纤,获得玻璃态耐火纤维。
[0024] 作为优选,所述SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒的制备方法包括以下步骤:
[0025] (1.1)将石墨粉分散到12.0‑14.5mol/L的硝酸溶液中,在50‑55℃下搅拌1‑1.5h,经离心分离和干燥后,获得表面活化的石墨粉;将硫脲和氯化铁溶于酒精中,向其中加入表面活化的石墨粉,分散均匀后,搅拌2‑5h后,蒸干,在氮气氛围中以800‑900℃的温度煅烧3‑5h,经研磨后,获得SO2氧化催化剂;
[0026] (1.2)将SO2氧化催化剂置于密闭容器中,将温度保持在700‑900℃,通入氮气和乙炔,持续3‑4h,获得SO2氧化催化剂@碳颗粒;
[0027] (1.3)将SO2氧化催化剂@碳颗粒分散到氯化钡溶液中,搅拌30‑50min后,逐滴加入硫酸钠溶液,在60‑80min内滴加完成,分离产物,获得SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒。
[0028] 步骤(1.1)中,表面活化的石墨粉表面带有较多的含氧基团(如羟基、羧基等),硫脲和铁离子能通过氢键、配位键和静电吸引力等方式结合到其表面,经过无氧煅烧后,即可在石墨粉表面形成N、S、Fe原子掺杂,获得能催化SO2氧化的催化剂。步骤(1.2)中,通过气相沉积法,能够在SO2氧化催化剂外形成致密的碳层,在熔融前期阻止SO2与SO2氧化催化剂接触,并在熔融后期暴露出SO2氧化催化剂。步骤(1.3)中,氯化钡和硫酸钠之间发生反应,在SO2氧化催化剂@碳颗粒表面生成硫酸钡沉淀,使碳层外包覆上硫酸钡层,有利于熔融过程中碳与硫酸钡接触并反应。
[0029] 由于本发明采用N、S、Fe原子掺杂的石墨粉作为SO2氧化催化剂,因此,当对耐火纤维进行改性(表面氧化处理)后,石墨表面也能够形成羟基,有助于提高耐火纤维基布与无机粉体之间的结合强度,进而提高耐高温织物的力学性能。
[0030] 作为优选,步骤(1.3)中,所述氯化钡溶液的浓度为0.02‑0.04mol/L;所述硫酸钠溶液的浓度为0.1‑0.2mol/L;所述SO2氧化催化剂@碳颗粒、氯化钡溶液和硫酸钠溶液的质量体积比为1g:20‑30mL:4‑6mL。
[0031] 一种所述高强度耐高温织物的制备方法,包括以下步骤:
[0032] S1:以耐火纤维为原料,进行开松、梳理和交叉铺网后,形成纤维网,对纤维网进行铺层、针刺成型和热压定型后,获得耐火纤维基布;
[0033] S2:将分散剂、硅溶胶、苯丙乳液和水混合均匀后,向其中加入Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体,分散均匀后,获得混合浆料;
[0034] S3:将混合浆料涂覆到耐火纤维基布上,经辊压、烘干和煅烧后,冷却,获得高强度耐高温织物。
[0035] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0036] (1)采用表面氧化改性的玻璃态耐火纤维作为基布,能提高无机粉体与基布之间的结合强度,使耐高温织物具有更好的力学性能;
[0037] (2)在玻璃态耐火纤维的制备过程中,添加SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒作为除泡剂,能够减少耐火纤维中的气泡,进而提高耐高温织物的力学性能和耐高温性能。

实施方案

[0038] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。以下实施例只是用于详细说明本发明,并不以任何方式限制本发明的保护范围。
[0039] 实施例1
[0040] 一种高强度耐高温织物,按重量份计,包括以下原料:改性耐火纤维100份,硅溶胶35份,苯丙乳液4份,Al2O3粉体3.5份,ZrO2粉体4.5份,TiO2粉体2.5份,水150份。所述硅溶胶中,二氧化硅的含量为25wt%,二氧化硅的粒径为50‑80nm;所述Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体的粒径为50‑100nm。
[0041] 一种所述高强度耐高温织物的制备方法,包括以下步骤:
[0042] (1)制备SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒:
[0043] (1.1)将石墨粉分散到12.0mol/L的硝酸溶液中,在55℃下搅拌1.5h,经离心分离和干燥后,获得表面活化的石墨粉;将硫脲和氯化铁溶于乙醇体积分数为40%的酒精中,向其中加入表面活化的石墨粉,所述硫脲、氯化铁、表面活化的石墨粉和酒精的质量体积比为1.0g:0.7g:1g:40mL,分散均匀后,搅拌2h后,蒸干,在氮气氛围中以800℃的温度煅烧5h,经研磨后,获得SO2氧化催化剂;
[0044] (1.2)将SO2氧化催化剂置于密闭容器中,将温度保持在700℃,分别以4L/min和4L/min的流速通入氮气和乙炔,持续4h,获得SO2氧化催化剂@碳颗粒;
[0045] (1.3)将SO2氧化催化剂@碳颗粒分散到0.02mol/L的氯化钡溶液中,搅拌30min后,逐滴加入0.1mol/L的硫酸钠溶液,在80min内滴加完成,所述SO2氧化催化剂@碳颗粒、氯化钡溶液和硫酸钠溶液的质量体积比为1g:30mL:6mL,分离产物,获得SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒,其中,SO2氧化催化剂层的直径为0.5‑2.5μm,碳层的厚度为0.78‑1.40μm,硫酸钡层的厚度为0.36‑0.48μm。
[0046] (2)制备改性耐火纤维:
[0047] (2.1)按重量份称取以下原料:硅砂55份,粉煤灰8份,氧化铝25份,硼砂18份,生石灰8份,滑石粉15份,锆英粉8份,SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒5‑7份;
[0048] (2.2)将所有原料共混并研磨后,加热至1650℃,并在1650℃下搅拌7h,获得熔融液;
[0049] (2.3)将熔融液加入甩丝机中进行离心甩丝成纤,获得玻璃态耐火纤维;
[0050] (2.4)将玻璃态耐火纤维浸没到25wt%的双氧水中,浸泡0.5h后取出,洗涤、干燥后,获得改性耐火纤维。
[0051] (3)制备织物:
[0052] (3.1)以耐火纤维为原料,进行开松、梳理和交叉铺网后,形成纤维网,对纤维网进行铺层、针刺成型和热压定型后,获得耐火纤维基布;
[0053] (3.2)将分散剂、硅溶胶、苯丙乳液和水混合均匀后,向其中加入Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体,分散均匀后,获得混合浆料;
[0054] (3.3)将混合浆料涂覆到耐火纤维基布上,经辊压、烘干后,在500℃下煅烧1.5h,冷却,获得高强度耐高温织物。
[0055] 实施例2
[0056] 一种高强度耐高温织物,按重量份计,包括以下原料:改性耐火纤维100份,硅溶胶30份,苯丙乳液5份,Al2O3粉体4.5份,ZrO2粉体5.5份,TiO2粉体3.5份,十二烷基硫酸钠0.06份,水180份。所述硅溶胶中,二氧化硅的含量为30wt%,二氧化硅的粒径为50‑80nm;所述Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体的粒径为50‑100nm。
[0057] 一种所述高强度耐高温织物的制备方法,包括以下步骤:
[0058] (1)制备SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒:
[0059] (1.1)将石墨粉分散到13.0mol/L的硝酸溶液中,在55℃下搅拌1h,经离心分离和干燥后,获得表面活化的石墨粉;将硫脲和氯化铁溶于乙醇体积分数为35%的酒精中,向其中加入表面活化的石墨粉,所述硫脲、氯化铁、表面活化的石墨粉和酒精的质量体积比为1.2g:0.8g:1g:50mL,分散均匀后,搅拌3.5h后,蒸干,在氮气氛围中以850℃的温度煅烧4h,经研磨后,获得SO2氧化催化剂;
[0060] (1.2)将SO2氧化催化剂置于密闭容器中,将温度保持在800℃,分别以5L/min和7L/min的流速通入氮气和乙炔,持续3.5h,获得SO2氧化催化剂@碳颗粒;
[0061] (1.3)将SO2氧化催化剂@碳颗粒分散到0.03mol/L的氯化钡溶液中,搅拌40min后,逐滴加入0.15mol/L的硫酸钠溶液,在70min内滴加完成,所述SO2氧化催化剂@碳颗粒、氯化钡溶液和硫酸钠溶液的质量体积比为1g:25mL:5mL,分离产物,获得SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒,其中,SO2氧化催化剂层的直径为0.5‑2.5μm,碳层的厚度为0.74‑1.35μm,硫酸钡层的厚度为0.35‑0.46μm。
[0062] (2)制备改性耐火纤维:
[0063] (2.1)按重量份称取以下原料:硅砂60份,粉煤灰4份,氧化铝30份,硼砂15份,生石灰10份,滑石粉13份,锆英粉10份,SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒6份;
[0064] (2.2)将所有原料共混并研磨后,加热至1700℃,并在1700℃下搅拌6.5h,获得熔融液;
[0065] (2.3)将熔融液加入甩丝机中进行离心甩丝成纤,获得玻璃态耐火纤维;
[0066] (2.4)将玻璃态耐火纤维浸没到20wt%的双氧水中,浸泡45min后取出,洗涤、干燥后,获得改性耐火纤维。
[0067] (3)制备织物:
[0068] (3.1)以耐火纤维为原料,进行开松、梳理和交叉铺网后,形成纤维网,对纤维网进行铺层、针刺成型和热压定型后,获得耐火纤维基布;
[0069] (3.2)将分散剂、硅溶胶、苯丙乳液和水混合均匀后,向其中加入Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体,分散均匀后,获得混合浆料;
[0070] (3.3)将混合浆料涂覆到耐火纤维基布上,经辊压、烘干后,在500℃下煅烧1.5h,冷却,获得高强度耐高温织物。
[0071] 实施例3
[0072] 一种高强度耐高温织物,按重量份计,包括以下原料:改性耐火纤维100份,硅溶胶25份,苯丙乳液6份,Al2O3粉体5.5份,ZrO2粉体6.5份,TiO2粉体4.0份,水200份。所述硅溶胶中,二氧化硅的含量为35wt%,二氧化硅的粒径为50‑80nm;所述Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体的粒径为50‑100nm。
[0073] 一种所述高强度耐高温织物的制备方法,包括以下步骤:
[0074] (1)制备SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒:
[0075] (1.1)将石墨粉分散到14.5mol/L的硝酸溶液中,在50℃下搅拌1h,经离心分离和干燥后,获得表面活化的石墨粉;将硫脲和氯化铁溶于乙醇体积分数为30%的酒精中,向其中加入表面活化的石墨粉,所述硫脲、氯化铁、表面活化的石墨粉和酒精的质量体积比为1.4g:0.9g:1g:60mL,分散均匀后,搅拌5h后,蒸干,在氮气氛围中以900℃的温度煅烧3h,经研磨后,获得SO2氧化催化剂;
[0076] (1.2)将SO2氧化催化剂置于密闭容器中,将温度保持在900℃,分别以6L/min和10L/min的流速通入氮气和乙炔,持续3h,获得SO2氧化催化剂@碳颗粒;
[0077] (1.3)将SO2氧化催化剂@碳颗粒分散到0.04mol/L的氯化钡溶液中,搅拌50min后,逐滴加入0.2mol/L的硫酸钠溶液,在60min内滴加完成,所述SO2氧化催化剂@碳颗粒、氯化钡溶液和硫酸钠溶液的质量体积比为1g:20mL:4mL,分离产物,获得SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒,其中,SO2氧化催化剂层的直径为0.5‑2.5μm,碳层的厚度为0.62‑1.18μm,硫酸钡层的厚度为0.33‑0.45μm。
[0078] (2)制备改性耐火纤维:
[0079] (2.1)按重量份称取以下原料:硅砂65份,氧化铝35份,硼砂13份,生石灰12份,滑石粉10份,锆英粉12份,SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒7份;
[0080] (2.2)将所有原料共混并研磨后,加热至1750℃,并在1750℃下搅拌6h,获得熔融液;
[0081] (2.3)将熔融液加入甩丝机中进行离心甩丝成纤,获得玻璃态耐火纤维;
[0082] (2.4)将玻璃态耐火纤维浸没到15wt%的双氧水中,浸泡1h后取出,洗涤、干燥后,获得改性耐火纤维。
[0083] (3)制备织物:
[0084] (3.1)以耐火纤维为原料,进行开松、梳理和交叉铺网后,形成纤维网,对纤维网进行铺层、针刺成型和热压定型后,获得耐火纤维基布;
[0085] (3.2)将分散剂、硅溶胶、苯丙乳液和水混合均匀后,向其中加入Al2O3粉体、ZrO2粉体和TiO2粉体,分散均匀后,获得混合浆料;
[0086] (3.3)将混合浆料涂覆到耐火纤维基布上,经辊压、烘干后,在500℃下煅烧1.5h,冷却,获得高强度耐高温织物。
[0087] 对比例1
[0088] 本对比例与实施例3的区别在于,耐火纤维不进行表面氧化处理,即不进行步骤(2.4)。其余原料和制备方法均与实施例3相同。
[0089] 对比例2
[0090] 本对比例与实施例3的区别在于,在步骤(2.1)中,将7份SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒换成碳粉3.5份和硫酸钡2.3份。其余原料和制备方法均与实施例3相同。
[0091] 对比例3
[0092] 本对比例与实施例3的区别在于,在步骤(2.1)中,将7份SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒换成SO2氧化催化剂1.2份、碳粉3.5份和硫酸钡2.3份。其余原料和制备方法均与实施例3相同。
[0093] 对比例4
[0094] 本对比例与实施例3的区别在于,在步骤(2.1)中,将7份SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒换成SO2氧化催化剂@碳颗粒4.7份和硫酸钡2.3份。其余原料和制备方法均与实施例3相同。
[0095] 对比例5
[0096] 本对比例与实施例3的区别在于,步骤(2.1)中,持续时间由3h延长至5h,制得的SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒中,SO2氧化催化剂层的直径为0.5‑2.5μm,碳层的厚度为1.04‑1.81μm,硫酸钡层的厚度为0.27‑0.36μm。其余原料和制备方法均与实施例3相同。
[0097] 对比例6
[0098] 本对比例与实施例3的区别在于,步骤(2.1)中,持续时间由3h缩短至25h,制得的SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒中,SO2氧化催化剂层的直径为0.5‑2.5μm,碳层的厚度为0.48‑0.93μm,硫酸钡层的厚度为0.38‑0.49μm。其余原料和制备方法均与实施例3相同。
[0099] 对实施例1‑3和对比例1‑6步骤(2.3)中制得的玻璃态耐火纤维进行最高使用温度、长期使用温度和断裂强度测试。其中,最高使用温度的判定依据为:耐火纤维在该温度下保持24h,加热永久线变化不超过4%;长期使用温度的判定依据为:耐火纤维在该温度下保持24h,加热永久线变化不超过3%。测试结果如表1所示。
[0100] 对实施例1‑3和对比例1‑6的织物进行抗拉强度和耐热性能测试。其中,耐热性能的测试方法如下:将织物采用1200℃的高温处理24h,检测加热永久线变化。
[0101] 表1
[0102]
[0103] 分析上表数据,可以看出:
[0104] (1)相较于实施例3而言,对比例1未对玻璃态耐火纤维进行表面氧化改性,其织物的抗拉强度明显减小,这是由于,通过对玻璃态耐火纤维进行表面氧化处理,能够在耐火纤维表面引入羟基,有利于促进耐火纤维与硅溶胶和苯丙乳液之间的结合,提高无机粉体在耐火纤维基布上的结合强度,从而改善耐高温织物的力学性能。
[0105] (2)相较于实施例3而言,对比例2将核壳结构除泡剂换成了硫酸钡和碳粉,其耐火纤维的耐高温性和强度明显下降,这是由于,碳和硫酸钡反应生成的SO2在熔融液中的溶解性较差,部分未排出的SO2会以气泡形式残留在耐火纤维中;而利用SO2氧化催化剂@碳@硫酸钡颗粒,能够在耐火纤维原料熔融后期,使SO2氧化成溶解性更好的SO3,减少含硫气泡残留,并在前期防止SO2被氧化,促进熔融液中的气泡排出,从而减少耐火纤维中的气泡残留,提高耐高温织物的力学性能和耐高温性能。
[0106] (3)相较于实施例3而言,对比例3将核壳结构除泡剂换成了硫酸钡、碳粉和SO2氧化催化剂,其耐火纤维的耐高温性和强度明显下降,这是由于,在熔融前期,SO2氧化催化剂与SO2接触而将其转化成SO3,后者在熔融液中具有较好的溶解性,不利于带动其他气泡排出。
[0107] (4)相较于实施例3而言,对比例4将核壳结构除泡剂换成了硫酸钡和碳包覆的SO2氧化催化剂,其耐火纤维的耐高温性和强度明显下降,这是由于,当将硫酸钡和碳包覆的SO2氧化催化剂分散添加时,不利于两者接触反应,因而不利于熔融液中其他气泡的排出,并且,硫酸钡自身在高温下也能够分解,因而会减少碳的反应量,影响熔融后期SO2与SO2氧化催化剂的接触,进而导致残留的含硫气泡增多。
[0108] (5)相较于实施例3而言,对比例5增大了核壳结构除泡剂中碳层的厚度,其耐火纤维的耐高温性和强度明显下降,这是由于,当碳层相对于硫酸钡层的厚度过大时,会导致硫酸钡完全反应后,碳层中仍未出现孔隙或孔隙过少,造成熔融液中残留的SO2难以被氧化成SO3,进而导致耐火纤维中存在较多的含硫气泡。
[0109] (6)相较于实施例3而言,对比例6减小了核壳结构除泡剂中碳层的厚度,其耐火纤维的耐高温性和强度明显下降,这是由于,当碳层相对于硫酸钡层的厚度过小时,会导致碳层过早出现孔隙,不利于熔融液中其他气泡的排出。
[0110] 上面虽然结合实施例对本发明作了详细的说明,但是所述技术领域的技术人员能够理解,在不脱离本发明宗旨的前提下,在权利要求保护的范围内,还可以对上述实施例进行变更或改变等。
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