【碩士】硅酸鈣保溫材料工藝與性能研究

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　　【學(xué)位年度】2008　　【摘要】　　硅酸鈣保溫材料一種是以水化硅酸鈣為主要成分，與增強纖維復(fù)合而成的保溫材料，具有容重輕、強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、使用溫度高等優(yōu)點，可以廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、建材領(lǐng)域的窯爐、管道、反應(yīng)釜等保溫。根據(jù)其形成的水化反應(yīng)條件不同，硅酸鈣保溫材料的水化產(chǎn)物不同，又可分托貝莫來石型和硬硅鈣石型兩大類。由于硅酸鈣保溫材料的在我國的推廣應(yīng)用起步較晚，目前存在著工藝單一、設(shè)備簡陋、科技含量低、產(chǎn)品性能不穩(wěn)定等問題。具體體現(xiàn)在破損率高、高溫性能差、吸水率高等產(chǎn)品質(zhì)量方面。這些問題的存在已經(jīng)嚴(yán)重制約了硅酸鈣保溫材料的應(yīng)用領(lǐng)域和使用范圍。本論文采取動態(tài)水熱法合成硬硅鈣石料漿，主要研究了反應(yīng)溫度及保溫時間對硬硅鈣石晶體形成的影響；水固比對硬硅鈣石晶體形成以及硬硅鈣石球形粒子微觀形貌的影響；攪拌工藝對料漿中硬硅鈣石球形粒子平均粒度以及微觀形貌的影響；鍶類外加劑對硬硅鈣石晶體的形成以及硬硅鈣石球形粒子的影響，探討了此過程中影響硬硅鈣石晶體生成以及硬硅鈣石球形粒子形成的因素及其作用規(guī)律。采用壓制成型法制備硬硅鈣石型硅酸鈣保溫制品，主要研究了穩(wěn)泡劑、發(fā)泡劑對制品密度的影響；壓縮比對生坯強度以及制品密度的影響；促凝劑對毛坯強度以及制品線收縮率的影響；纖維摻加量對制品線收縮率和密度的影響，探討了壓制成型工藝中影響制品性能的工藝參數(shù)。針對硅酸鈣保溫材料防水性能差的問題進行防水試驗，研究了不同防水方法的防水效果及其對硅酸鈣保溫材料相關(guān)性能的影響。研究結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和保溫時間對硬硅鈣石晶體的生成有十分重要的影響。反應(yīng)溫度低于160℃，原料間基本上不發(fā)生反應(yīng)；反應(yīng)溫度升至180℃，原料反應(yīng)生成硅酸鈣水化產(chǎn)物為托貝莫來石；反應(yīng)溫度升至200℃，原料反應(yīng)生成的硅酸鈣水化產(chǎn)物為硬硅鈣石。在溫度足夠高的條件下，保溫時間大于8h可保證硅質(zhì)材料與鈣質(zhì)材料充分反應(yīng)，生成的硅酸鈣水化產(chǎn)物全部為硬硅鈣石。SEM照片表明，水固比對硬硅鈣石晶體生成以及硬硅鈣石球形粒子微觀形貌有重要影響，動態(tài)水熱反應(yīng)過程中保持適當(dāng)?shù)乃瘫?，硬硅鈣石纖維發(fā)育較好，球體表面纖維突起比較明顯。攪拌工藝對硬硅鈣石球形粒子的形成有重要影響，動態(tài)水熱反應(yīng)過程中，對硬硅鈣石料漿不加以攪拌，SEM照片表明，料漿微觀結(jié)構(gòu)中無球形粒子出現(xiàn)；在動態(tài)水熱反應(yīng)保溫階段對料漿進行攪拌操作，料漿中出現(xiàn)硬硅鈣石球形粒子且粒子平均粒徑隨攪拌速率增大而降低。鍶類化合物影響硬硅鈣石的生成，硝酸鍶利于硬硅鈣石生長；氫氧化鍶則阻礙硬硅鈣石晶體的生成。研究結(jié)果還表明，壓制成型過程中，向料漿中摻加發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑可有效降低制品密度，其中采用十二烷基苯磺酸鈉發(fā)泡劑效果最佳；適當(dāng)?shù)膲嚎s比利于提高毛坯強度，降低制品密度；料漿中摻加促凝劑可提高毛坯強度，但會導(dǎo)致制品線收縮率的增大。增強纖維可降低制品線收縮率，但摻量過多會引起制品密度的增大。硅酸鈣保溫材料防水試驗表明，利用有機硅防水劑對制品進行浸涂防水處理，可明顯改善制品防水性能，同時會導(dǎo)致制品導(dǎo)熱系數(shù)的升高。　　共66頁

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