原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。其技術方案是：先將85~98wt%的鎂鋁水滑石、2~12wt%的水和0~4wt%的結合劑混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110℃條件下干燥4~24小時，然后在1000~1800℃條件下保溫1~8小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。其中：所述鎂鋁水滑石的粒度≤0.5mm，鎂鋁水滑石中的Mg(4-6)Al2(OH)(12-16)(CO3)?4H2O含量≥90wt%。本發明制備工藝簡單，能得到組織結構均勻的輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石材料，所制備的復合材料具有體積密度較小、強度較高、抗侵蝕性能優異、高溫體積穩定性好和熱震穩定性能優良的特點，能作為高溫陶瓷和耐火材料生產的原料和輕質的優質耐火材料使用。
【專利說明】原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料【技術領域】，尤其涉及一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。
【背景技術】
[0002]隨著能源的日益緊張，各國對高溫工業用節能材料的研制、生產和使用日益重視。輕質耐火材料由于質輕、氣孔率高、體積密度小和導熱率低的特點，在節能上優勢明顯，因而在高溫工業得到了廣泛應用，起到了保溫和節能降耗的作用。
[0003]現有輕質耐火材料的主要化學成分為氧化鋁和二氧化硅，屬于傳統的鋁硅系材料，材料的主要礦物為剛玉、莫來石、石英和玻璃相等。由于鋁硅系耐火原料在地球上儲備豐富，因而一直以來在保溫隔熱材料領域應用上占有統治地位。但是，鋁硅系輕質耐火材料屬于酸性或中性耐火材料，只適用于酸性和中性的工作環境，其在高溫使用過程中，容易與環境中的堿性物質或材料發生反應，導致低熔相的產生，會嚴重影響輕質材料的力學性能和使用壽命。因而，開發堿性輕質材料以滿足堿性使用環境中對保溫和隔熱材料的需要成為關注重點之一。
[0004]目前，堿性輕質材料的研究、制備和應用已有報道，材料的主要組分為方鎂石和鎂鋁尖晶石，可以達到在堿性環境中使用的目的。其制備方法是:將菱鎂礦粉、輕燒氧化鎂粉、高鋁礬土粉、氫氧化鋁粉和可燒失物混合，外加水和結合劑攪拌均勻，經成型、干燥、燒成、保溫和冷卻后制得。該類合成方法雖有其優點，如材料主要礦相方鎂石和鎂鋁尖晶石的耐火性能優良，抗堿性物質侵蝕能力強，但存在的缺點也是明顯的，即制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的工藝比較復雜，如原料種類較多，混合時間長，對混合設備的性能要求較高，同時，采用機械混合的方式難以使各種原料分布均與，混合料中相關反應的進行并不充分，高溫燒成后，難以得到顯微結構和化學組分均勻的輕質材料，達不到材料設計者的初衷，從而導致材料的物理性能不穩定，保溫和隔熱效果難以滿足高溫工業需要。

【發明內容】

[0005]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單的原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法；用該方法制備的輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料體積密度小、強度高、抗侵蝕性能優異、高溫體積穩定性好和熱震穩定性能優良使用范圍廣。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:先將85、8wt%的鎂鋁水滑石、2^12wt%的水和(T4wt%的結合劑混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥4-24小時，然后在100(Tl80(rC條件下保溫f 8小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0007]上述技術方案中:所述鎂鋁水滑石的粒度< 0.5mm，鎂鋁水滑石中的Mg(4_6)Al2(0H)(12-16) (CO3) 4H20含量≥90wt% ;所述結合劑為糊精或為聚乙烯醇；所述成型方法為機壓成型或澆注成型。[0008]由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
本發明通過鎂鋁水滑石這一單一物相的原位分解反應而得到方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料，避免了傳統合成輕質材料方法中，采用多種原材料混合進而反應制備輕質材料導致結構和組分不均的問題，工藝簡單。
[0009]典型的鎂鋁水滑石Mg6Al2 (OH) 16 (CO3) ` 4H20是一種天然存在的礦物，在催化劑、醫藥、化妝品、涂料和塑料加工等領域有廣泛的應用。自然界中鎂鋁水滑石的存儲量有限，因而人們通過各種合成的方法來制備鎂鋁水滑石，主要合成方法包括:共沉淀法、離子交換法、焙燒還原法等。在鎂鋁水滑石的合成過程中，由于工藝控制和配料的差異，所得到的人工合成鎂鋁水滑石在化學成分上存在一定的差異，具體體現在Mg2+和OH—離子數量的差異上，其通式可用Mg (4-6) Al2 (OH) (12_16) (CO3).4Η20 來表示。
[0010]本發明中的鎂鋁水滑石分解后，釋放出二氧化碳和水蒸汽，在原位留下氣孔，材料的礦物組成為方鎂石和鎂鋁尖晶石。故本發明能得到組分和結構均勻的輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0011]本發明相對傳統合成輕質材料的方法，制備工藝簡單，能得到組織結構均勻的輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石材料，所制備的復合材料具有體積密度較小、強度較高、抗侵蝕性能優異、高溫體積穩定性好和熱震穩定性能優良的特點，不但能作為高溫陶瓷和耐火材料生產的原料，也能直接作為一種輕質的優質耐火材料使用，適用范圍廣。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0013]本【具體實施方式】中:所述鎂鋁水滑石的粒度< 0.5mm;其中，Mg(4_6)Al2 (OH) (12_16)(CO3).4H20含量≥90wt%。實施例中不再贅述:
實施例1
一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。先將85、0wt%的鎂鋁水滑石、8~12wt%的水和2~4wt%的糊精混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥4~8小時，然后在100(Tl30(rC條件下保溫51小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0014]本實施例中的成型為澆注成型。
[0015]實施例2
一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。先將9(T95wt%的鎂鋁水滑石、4~8wt%的水和f 2wt%的糊精混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8~12小時，然后在130(Tl50(rC條件下保溫3飛小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0016]本實施例中的成型為澆注成型。
[0017]實施例3
一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。先將95、8wt%的鎂鋁水滑石和2~5wt%的水混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥12~16小時，然后在150(Tl70(rC條件下保溫廣3小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。[0018]本實施例中的成型為機壓成型。
[0019]實施例4
一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。先將85、0wt%的鎂鋁水滑石、8~12wt%的水和2~4wt%的聚乙烯醇混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥16~20小時，然后在170(Tl80(rC條件下保溫廣3小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0020]本實施例中的成型為澆注成型。
[0021]實施例5
一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法。先將9(T95wt%的鎂鋁水滑石、4~8wt%的水和0.2"2wt%的糊精混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥20-24小時，然后在160(Tl80(rC條件下保溫5~7小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0022]本實施例中的成型為澆注成型。
[0023]本【具體實施方式】與現有技術相比具有如下積極效果:
本【具體實施方式】通過鎂鋁水滑石這一單一物相的原位分解反應而得到方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料，避免了傳統合成輕質材料方法中，采用多種原材料混合進而反應制備輕質材料導致結構和組分不均的問題，工藝簡單。
[0024]典型的鎂鋁水滑石Mg6Al2(OH)16(CO3).4H20是一種天然存在的礦物，在催化劑、醫藥、化妝品、涂料和塑料加工等領域有廣泛的應用。自然界中鎂鋁水滑石的存儲量有限，因而人們通過各種合成的方法來制備鎂鋁水滑石，主要合成方法包括:共沉淀法、離子交換法、焙燒還原法等。在鎂鋁水滑石的合成過程中，由于工藝控制和配料的差異，所得到的人工合成鎂鋁水滑石在化學成分上存在一定的差異，具體體現在Mg2+和OH—離子數量的差異上，其通式可用 Mg(4_6)Al2 (OH) (12_16) (CO3) 4H20 來表示。
[0025]本【具體實施方式】中的鎂鋁水滑石分解后，釋放出二氧化碳和水蒸汽，在原位留下氣孔，材料的礦物組成為方鎂石和鎂鋁尖晶石。故本【具體實施方式】能得到組分和結構均勻的輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
[0026]本【具體實施方式】相對傳統合成輕質材料的方法，制備工藝簡單，能得到組織結構均勻的輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石材料，所制備的復合材料具有體積密度較小、強度較高、抗侵蝕性能優異、高溫體積穩定性好和熱震穩定性能優良的特點，不但能作為高溫陶瓷和耐火材料生產的原料，也能直接作為一種輕質的優質耐火材料使用，適用范圍廣。
【權利要求】
1.一種原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法，其特征在于所述方法是:先將85~98wt%的鎂鋁水滑石、2~12wt%的水和(T4wt%的結合劑混合，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥4~24小時，然后在100(Tl80(rC條件下保溫廣8小時，冷卻，即得輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料。
2.根據權利要求1所述原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法，其特征在于所述鎂鋁水滑石的粒度< 0.5_，鎂鋁水滑石中的Mg (4-6) Al2 (OH)







(12-16)(CO3).4H20 含量 > 90wt%o
3.根據權利要求1所述原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法，其特征在于所述結合劑為糊精或為聚乙烯醇。
4.根據權利要求1所述原位分解制備輕質方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的方法，其特征在于所述成型方法為機壓成型或澆注成型。
【文檔編號】C04B35/01GK103553672SQ201310519052
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】魏耀武, 徐華偉, 李歆琰 申請人:武漢科技大學