发泡法制备孔特征可控的镁质隔热材料

作     者：康驰 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李国华

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：镁质隔热材料 发泡法 固化剂 导热系数 耐压强度 

摘      要：多孔隔热耐火材料除具有传统耐火材料优异的耐高温性能外,还具有质量轻、导热系数低的优点,被广泛应用于热工窑炉保温层。目前多孔隔热耐火材料主要以铝硅质为主,在使用温度较高时,会与碱性工作层发生反应,降低工作衬的使用寿命,因此制备一种新型镁质隔热耐火材料具有重要意义。本文采用不同粒度的工业级镁砂粉为原料,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为发泡剂,羧甲基纤维素钠（CMC）为稳泡剂,异丁烯马来酸酐共聚物（Isobam-104）和Al N为固化剂,研究了添加剂含量、固化工艺对料浆及所制备试样性能、物相组成及显微结构的影响,研究结果表明:（1）以镁砂细粉(D≤74μm)为原料,固含量为60wt%,随CTAB含量增加,料浆膨胀比和粘度增加,表面张力降低;随CMC含量增加,料浆粘度和体积保持率增加;（2）当CTAB含量为0.3wt%,CMC含量为0.8wt%时,随Isobam-104含量增加,料浆粘度先减小后增大,当Isobam-104含量为0.2wt%,烧结温度为1350℃时,试样气孔率为65.19%,耐压强度为7.8MPa,平均孔径为31.4μm,导热系数为0.481W·m·K（350℃）;随Al N含量增加,料浆粘度逐渐变大,试样气孔率及尖晶石相含量增大,与Isobam-104作为固化剂相比,气孔孔径变小,脱模时间变短,导热系数降低;（3）阴离子发泡剂SDBS与阳离子发泡剂CTAB相比,发泡能力弱,料浆粘度大,试样不易从模具中脱除,达到同样的固化效果Isobam-104、Al N用量高。（4）以镁砂细粉(D≤3μm)为原料,固含量为65wt%,随着SDBS含量增加,料浆表面张力降低,膨胀比升高,接触角增大;当SDBS为0.3wt%,烧结温度为1350℃时,随Isobam-104含量增加,气孔率减小,耐压强度提高,最高可达25.26MPa,试样内部形成均匀的球形气孔,气孔率为70.16%时,导热系数为0.196W·m·K（350℃）。