一種中間包超低硅鎂質(zhì)涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，所述涂料是由以下重量份的原料組成：95鎂砂250-300、97鎂砂500-700、粘土20-40、膨潤(rùn)土10-30、α-Al2O320-40、紙纖維10-20、木質(zhì)素1-2、三聚磷酸鈉0-3、金屬鋁0.1-0.5、十二烷基磺酸鈉0.01-0.15、聚乙烯醇0.5-2。本發(fā)明中使用聚乙烯醇作為成膜劑，從而在放入少量凝膠材料時(shí)就能達(dá)到良好的塑性(涂抹性能)。本發(fā)明中使用超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土代替?zhèn)鹘y(tǒng)涂料中的硅微粉、廣西泥和高嶺土，配合成膜劑PVA，就能達(dá)到良好的施工性能。同樣的涂料涂抹性能，本發(fā)明的涂料只需加入超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土2％，而傳統(tǒng)鎂質(zhì)涂料則需硅微粉(4-6％)、普通粘土(1-2％)，解決硅微粉中游離SiO2的帶入問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種中間包超低硅鎂質(zhì)涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)化工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種中間包超低硅鎂質(zhì)涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在煉鋼連鑄工藝系統(tǒng)中，最初中間包只起著鋼包和結(jié)晶器之間的緩沖器的作用。隨著連鑄工藝的優(yōu)化及對(duì)連鑄鋼坯質(zhì)量要求的提高，中間包已經(jīng)演變?yōu)殇撍珶挼慕K端設(shè)備，其作用主要有兩個(gè):一是鋼水的精煉；二是非金屬夾雜的消除。為實(shí)現(xiàn)新的功能，要求中間包所用耐火材料工作襯(內(nèi)襯之一，通常包括永久襯和工作襯)，一是“長(zhǎng)壽化”，二要“潔凈化”。不同的的鋼種有不同的有害元素。一般來(lái)說(shuō)特別對(duì)不銹鋼來(lái)說(shuō)，[S]、[P]、[O]、[H]是主要的有害元素。因此，除了其它標(biāo)準(zhǔn)和條件，作為中間包涂料的耐火材料還應(yīng)該具備與鋼水接觸不易氧化鋼水和產(chǎn)生的氧化物夾雜少這樣的條件。中間包鎂質(zhì)涂料以其堿性不增氫、增碳的優(yōu)勢(shì)占有著獨(dú)特的位置。特別是潔凈鋼和特殊鋼的冶煉中，伴隨著冶金技術(shù)的發(fā)展和企業(yè)對(duì)成本效益的重視，中間包鎂質(zhì)涂料高連澆的趨勢(shì)日益迫切。鎂質(zhì)耐火材料的抗侵蝕性能良好，施工快捷方便。
[0003]冶金研究相關(guān)各種資料表明:(1)某種氧化物或氧化物化合物的平衡曲線位置較高者，當(dāng)它接觸鋼水時(shí)，鋼水濃度高，即鋼水容易被氧化；某種氧化物或氧化物化合物的平衡曲線位置較低者，當(dāng)它接觸鋼水時(shí)，鋼水濃度低，即鋼水不容易被氧化。(2)任何氧化物或氧化物化合物的平衡曲線上某點(diǎn)位置較高者，當(dāng)它接觸鋼水時(shí)，該條件下鋼水濃度高，即鋼水容易被氧化；某 種氧化物或氧化物化合物的平衡曲線位置較低者，當(dāng)它接觸鋼水時(shí)，該條件下鋼水濃度低，即鋼水不容易被氧化。礦物組成以方鎂石(MgO)為主和鎂橄欖石(2Mg0.SiO2)為副的鎂質(zhì)涂料對(duì)鋼水污染比以礦物組成莫來(lái)石(3A1203.2Si02)為主或方石英(SiO2)為副的高鋁質(zhì)涂料對(duì)鋼水污染少。近期寶鋼等鋼廠在提高鋼材質(zhì)量時(shí)要求進(jìn)一步降低鋼水氧的含量，涂料中8-10%的含硅量成為降低鋼水中氧含量較大阻礙。因此，寶鋼等用戶提出在特殊鋼種冶煉時(shí)使用Si含量很低的鎂質(zhì)涂料。涂料中8-10%的含硅量其中5%左右來(lái)自主結(jié)合劑硅微粉。如單純通過(guò)降低硅微粉用來(lái)降低鎂質(zhì)涂料中的Si02含量，涂料就無(wú)法實(shí)現(xiàn)涂抹的施工性能。
[0004]國(guó)內(nèi)中間包內(nèi)襯鎂質(zhì)涂料的運(yùn)用已相當(dāng)普遍，適應(yīng)了潔凈鋼的冶煉需求。原材料組成有:鎂砂、硅微粉、粘土、有機(jī)減水劑、無(wú)機(jī)減水劑、有機(jī)纖維、防爆劑等。結(jié)合劑為硅微粉、粘土等，沒(méi)有引入含C、S、P元素的物質(zhì)。施工時(shí)需加入15-30%的水，烘烤后產(chǎn)生凝膠結(jié)合的鎂質(zhì)涂層。
[0005]寶鋼等鋼廠提出SiO2含量小于2%超低硅涂料的概念，對(duì)涂料的施工性能來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如何少用或不用硅質(zhì)結(jié)合系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵。既要確保使用過(guò)程中不發(fā)生涂料涂抹不上、塌包等風(fēng)險(xiǎn)，又要保持原涂料長(zhǎng)壽命、對(duì)鋼水不污染的性能。研發(fā)的中間包超低硅涂料通過(guò)超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土、適量成膜劑和合理的高溫?zé)Y(jié)劑很好地解決了上述難題。使鋼廠在不改變?cè)幸睙捁に嚨那疤嵯绿岣吡虽撍馁|(zhì)量，達(dá)到了鋼廠通過(guò)改變涂層下降鋼水氧含量的目的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明目的在于提供一種中間包超低硅鎂質(zhì)涂料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料是由以下重量份的原料組成:95鎂砂250-300、97 鎂砂 500-700、粘土 20-40、膨潤(rùn)土 10-30、α -Al20320_40、紙纖維 10-20、木質(zhì)素 1-2、三聚磷酸鈉0-3、金屬鋁0.1-0.5、十二烷基磺酸鈉0.01-0.15、聚乙烯醇0.5_2。
[0009]優(yōu)選:本發(fā)明的涂料是由以下重量份的原料組成:95鎂砂280、97鎂砂625、粘土30、膨潤(rùn)土 20、α -Al20330、紙纖維15、木質(zhì)素1.5、三聚磷酸鈉2、金屬鋁0.25、十二烷基磺酸鈉0.1、聚乙烯醇I。
[0010]95鎂砂的粒徑為l-3mm。
[0011]97鎂砂中粒徑為3— lmm ;l-0mm和180目的重量比為280:350:275。
[0012]所述的粘土為超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土，其粒徑為< 5μπι。
[0013]所述的金屬鋁的粒徑為325目。 [0014]制備本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的方法的具體步驟如下:
[0015](I)首先將95鎂砂和97鎂砂分別進(jìn)行粉碎，然后按配比稱取95鎂砂、97鎂砂、粘土、膨潤(rùn)土 a -Al2O3和紙纖維，并進(jìn)行混合；
[0016](2)按配比稱取木質(zhì)素、三聚磷酸鈉、金屬鋁、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇，并進(jìn)行混合；
[0017](3)將步驟(2)得到的混合物加入到步驟(1)的混合物中，并混合均勻，然后進(jìn)行包裝即可得到本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料。
[0018]本發(fā)明引入成膜劑技術(shù)。成膜助劑是乳膠漆中運(yùn)用較廣。成膜助劑是一種暫時(shí)性增塑劑，能促進(jìn)乳膠粒子的塑性流動(dòng)和彈性變形，改善其聚結(jié)性，可在廣泛的施工溫度范圍內(nèi)成膜。理想的成膜助劑應(yīng)具有下列特性:作為聚合物乳液的良溶劑，可降低乳液聚合物的最低成膜溫度；在水中溶解度??；具有一定的揮發(fā)性，成膜過(guò)程中能滯留在涂膜中發(fā)揮作用，成膜后不影響漆膜性能；不影響乳液的穩(wěn)定性。成膜劑在建筑等水性涂料中早有運(yùn)用。乳膠漆等水性涂料主要是聚合物顆粒的水分散體和顏料顆粒的水分散體的混合物。但它們沒(méi)有良好的施工性能，難于得到好的膜層，必須添加各種助劑來(lái)達(dá)到所要求的施工性能和成膜質(zhì)量，而成膜助劑是乳膠漆中最重要的助劑之一。本發(fā)明在耐火涂料中很好在運(yùn)用了這一技術(shù)原理:利用親水性成膜助劑遷移至乳液粒子的親水性殼部，起增塑劑的作用，促進(jìn)乳液的親水性殼部首先有效的結(jié)合時(shí)，并引發(fā)起始的聚結(jié)成膜網(wǎng)，從而在放入少量凝膠材料時(shí)就能達(dá)到良好的施工性能。經(jīng)過(guò)大量針對(duì)性試驗(yàn)，找到聚乙烯醇(PVA)是中間包鎂質(zhì)涂料中最為適宜的成膜劑。構(gòu)成聚乙烯醇薄膜的主要原料是聚乙烯醇，由于含有大量的羥基，可在水中溶脹或溶解，是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一具有水溶性的高聚物。
[0019]超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土的運(yùn)用，傳統(tǒng)鎂質(zhì)涂料中由硅微粉(4 一 6% )與粘土作為主要粘結(jié)組成。廣西泥、高嶺土等粘土(I 一 2% )作為輔助粘結(jié)材料，雖然價(jià)格低廉，但要達(dá)到良好的塑性，加入量必需較大，否則達(dá)不到良好的施工效果。但大量的廣西泥、高嶺土引入會(huì)使涂料中的低熔點(diǎn)增加，涂料更易燒結(jié)與不耐侵蝕，影響涂料的使用壽命與解體性能。超低硅涂料中由于硅微粉只能加入很少量甚至不加，僅靠原有I 一 2%的粘土量來(lái)達(dá)到很好的塑性與施工性能是比較困難的。因此，我們運(yùn)用超細(xì)高粘性球狀粘土來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果。將普通膨潤(rùn)土加工成< 50納米的納米尺寸膨潤(rùn)土，不用任何有機(jī)材料包裹的情況下，完全呈現(xiàn)水性。此時(shí)水性納米膨潤(rùn)土除具有無(wú)機(jī)材料的剛性強(qiáng)、韌性好的特點(diǎn)外，還具有納米材料小尺寸、高比表面積、高活性、吸收紫外線等納米技術(shù)特性。(納米技術(shù)簡(jiǎn)介:因?yàn)椴牧线_(dá)到納米尺寸時(shí)，才具有高比表面積，高活性；水性納米膨潤(rùn)土 l_4nm尺寸含量占58% ;納米材料尺寸在2nm時(shí)，表面原子數(shù)占總原子數(shù)的80%，達(dá)到Inm時(shí)，表面原子數(shù)占總原子數(shù)的99%;表面原子數(shù)越多，表面活性越大)。將具有無(wú)機(jī)材料特點(diǎn)和具有納米材料特性的“水性納米膨潤(rùn)土”與水性高分子材料復(fù)合；因水性納米膨潤(rùn)土尺寸遠(yuǎn)小于水性高分子材料(乳液)，在復(fù)合改性后，水性納米膨潤(rùn)土包裹在水性高分子材料的外圍，呈現(xiàn)“核殼結(jié)構(gòu)”；當(dāng)材料形成這種結(jié)構(gòu)時(shí)，可達(dá)到以下幾種作用:
[0020]1、有機(jī)和無(wú)機(jī)材料很好復(fù)合并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，互相發(fā)揮各自長(zhǎng)處；可以做到同時(shí)提高了拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、模量、硬度、耐磨擦、耐劃痕、耐水性等指標(biāo)，使涂料成膜后的物理指標(biāo)和力學(xué)性能大幅提聞。
[0021]2、納米材料包裹材料可使整個(gè)產(chǎn)品體系均勻、穩(wěn)定分散，同時(shí)具有明顯的觸變性，流變性能、流掛性能提高。
[0022]3、由于水性納米膨潤(rùn)土具有很低的表面張力，復(fù)合后產(chǎn)品整個(gè)體系表面張力都會(huì)下降，這將會(huì)大幅提聞干燥速度，提聞與基材表面的潤(rùn)濕性能，提聞附著力。
[0023]中、高溫?zé)Y(jié)劑活性α — Al2O3粉的引入，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鎂質(zhì)涂料在此溫度區(qū)間強(qiáng)度下降的問(wèn)題。
[0024]本發(fā)明的積極效果如下:
[0025]本發(fā)明中使用聚乙烯醇作為成膜劑，利用親水性成膜助劑遷移至乳液粒子的親水性殼部，起增塑劑的作用，促進(jìn)乳液的親水性殼部首先有效的結(jié)合時(shí)，并引發(fā)起始的聚結(jié)成膜網(wǎng)，從而在放入少量凝膠材料時(shí)就能達(dá)到良好的塑性(涂抹性能)。
[0026]本發(fā)明中使用超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土代替?zhèn)鹘y(tǒng)涂料中的硅微粉、廣西泥和高嶺土，配合0.02%的成膜劑PVA，就能達(dá)到良好的施工性能。同樣的涂料涂抹性能，中間包超低硅涂料只需加入超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土 2%，而傳統(tǒng)鎂質(zhì)涂料則需硅微粉(4 -6% )、普通粘土(I 一 2% )。解決硅微粉中游離Si02的帶入問(wèn)題。
[0027]本發(fā)明中微粉中加入高溫?zé)Y(jié)劑活性Al2O3，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鎂質(zhì)涂料在此溫度區(qū)間強(qiáng)度下降的問(wèn)題。 【具體實(shí)施方式】
[0028]下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例1
[0030]1.1本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料是由以下重量份的原料組成(Kg):
[0031]95鎂砂250、97鎂砂700、粘土 20、膨潤(rùn)土 30、α _Α120320、紙纖維20、木質(zhì)素1、三聚磷酸鈉3、金屬鋁0.1、十二烷基磺酸鈉0.15、聚乙烯醇0.5。
[0032]97鎂砂中粒徑為3 - lmm; 1-Omm和180目的重量比為280:350:275。
[0033]1.2本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的制備方法:[0034](I)首先將95鎂砂和97鎂砂分別進(jìn)行粉碎，然后按配比稱取95鎂砂、97鎂砂、粘土、膨潤(rùn)土 a -Al2O3和紙纖維，并進(jìn)行混合；
[0035](2)按配比稱取木質(zhì)素、三聚磷酸鈉、金屬鋁、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇，并進(jìn)行混合；
[0036](3)將步驟(2)得到的混合物加入到步驟(1)的混合物中，并混合均勻，然后進(jìn)行包裝即可得到本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料。
[0037]實(shí)施例2
[0038]2.1本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料是由以下重量份的原料組成(Kg):
[0039]95鎂砂300、97鎂砂500、粘土 O、膨潤(rùn)土 10、α _Α120340、紙纖維10、木質(zhì)素2、金屬鋁0.5、十二烷基磺酸鈉0.01、聚乙烯醇2。
[0040]97鎂砂中粒徑為3 - lmm; 1-Omm和180目的重量比為280:350:275。
[0041]2.2本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的制備方法
[0042]制備方法同實(shí)施例1的1.2。
[0043]實(shí)施例3
[0044]1.1本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料是由以下重量份的原料組成(Kg):
[0045]995 鎂砂 280、97 鎂砂 625、粘土 30、膨潤(rùn)土 20、α _Α120330、紙纖維 15、木質(zhì)素 1.5、三聚磷酸鈉2、金屬鋁0.25、十二烷基磺酸鈉0.1、聚乙烯醇I。
[0046]97鎂砂中粒徑為3 - lmm; 1-Omm和180目的重量比為280:350:275。
[0047]1.2本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的制備方法
[0048]制備方法同實(shí)施例1的1.2。
[0049]實(shí)施例4本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的性能
[0050]對(duì)實(shí)施例3制備的涂料進(jìn)行性能測(cè)定，并與傳統(tǒng)鎂質(zhì)涂料以及國(guó)外鎂質(zhì)涂料進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果 如表1所示:
[0051]表1
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，其特征在于:所述涂料是由以下重量份的原料組成:95 鎂砂 250-300、97 鎂砂 500-700、粘土 20-40、膨潤(rùn)土 10-30、a -Al2O3 20-40、紙纖維 10-20、木質(zhì)素1-2、三聚磷酸鈉0-3、金屬鋁0.1-0.5、十二烷基磺酸鈉0.01-0.15、聚乙烯醇0.5_2。
2.如權(quán)利要求1所述的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，其特征在于:所述涂料是由以下重量份的原料組成:95鎂砂280、97鎂砂625、粘土 30、膨潤(rùn)土 20、a -Al2O3 30、紙纖維15、木質(zhì)素1.5、三聚磷酸鈉2、金屬鋁0.25、十二烷基磺酸鈉0.1、聚乙烯醇I。
3.如權(quán)利要求1或2所述的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，其特征在于:95鎂砂的粒徑為l-3mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，其特征在于:97鎂砂中粒徑為3—lmm; 1-Omm 和 180 目的重量比為 280:350:275。
5.如權(quán)利要求1或2所述的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，其特征在于:所述的粘土為超細(xì)納米級(jí)高粘性球狀粘土，其粒徑< 5 μ m。
6.如權(quán)利要求1或2所述的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料，其特征在于:所述的金屬鋁的粒徑為325目。
7.一種制備如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料的方法，其特征在于所述方法的具體步驟如下: (O首先將95鎂砂和97鎂砂分別進(jìn)行粉碎，然后按配比稱取95鎂砂、97鎂砂、粘土、膨潤(rùn)土 a -Al2O3和紙纖維，并進(jìn)行混合； (2)按配比稱取木質(zhì)素、三聚磷酸鈉、金屬鋁、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇，并進(jìn)行混合； (3 )將步驟(2 )得到的混合物加入到步驟(1)的混合物中，并混合均勻，然后進(jìn)行包裝即可得到本發(fā)明的中間包超低硅鎂質(zhì)涂料。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK104016688SQ201410199542
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】嚴(yán)培忠 申請(qǐng)人:浙江銘德新材科技有限公司