【硕士】硅酸钙保温材料工艺与性能研究

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内容简介

　　【学位年度】2008　　【摘要】　　 硅酸钙保温材料一种是以水化硅酸钙为主要成分，与增强纤维复合而成的保温材料，具有容重轻、强度高、导热系数低、使用温度高等优点，可以广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材领域的窑炉、管道、反应釜等保温。根据其形成的水化反应条件不同，硅酸钙保温材料的水化产物不同，又可分托贝莫来石型和硬硅钙石型两大类。由于硅酸钙保温材料的在我国的推广应用起步较晚，目前存在着工艺单一、设备简陋、科技含量低、产品性能不稳定等问题。具体体现在破损率高、高温性能差、吸水率高等产品质量方面。这些问题的存在已经严重制约了硅酸钙保温材料的应用领域和使用范围。 本论文采取动态水热法合成硬硅钙石料浆，主要研究了反应温度及保温时间对硬硅钙石晶体形成的影响；水固比对硬硅钙石晶体形成以及硬硅钙石球形粒子微观形貌的影响；搅拌工艺对料浆中硬硅钙石球形粒子平均粒度以及微观形貌的影响；锶类外加剂对硬硅钙石晶体的形成以及硬硅钙石球形粒子的影响，探讨了此过程中影响硬硅钙石晶体生成以及硬硅钙石球形粒子形成的因素及其作用规律。采用压制成型法制备硬硅钙石型硅酸钙保温制品，主要研究了稳泡剂、发泡剂对制品密度的影响；压缩比对生坯强度以及制品密度的影响；促凝剂对毛坯强度以及制品线收缩率的影响；纤维掺加量对制品线收缩率和密度的影响，探讨了压制成型工艺中影响制品性能的工艺参数。针对硅酸钙保温材料防水性能差的问题进行防水试验，研究了不同防水方法的防水效果及其对硅酸钙保温材料相关性能的影响。 研究结果表明，反应温度和保温时间对硬硅钙石晶体的生成有十分重要的影响。反应温度低于160℃，原料间基本上不发生反应；反应温度升至180℃，原料反应生成硅酸钙水化产物为托贝莫来石；反应温度升至200℃，原料反应生成的硅酸钙水化产物为硬硅钙石。在温度足够高的条件下，保温时间大于8h可保证硅质材料与钙质材料充分反应，生成的硅酸钙水化产物全部为硬硅钙石。SEM照片表明，水固比对硬硅钙石晶体生成以及硬硅钙石球形粒子微观形貌有重要影响，动态水热反应过程中保持适当的水固比，硬硅钙石纤维发育较好，球体表面纤维突起比较明显。搅拌工艺对硬硅钙石球形粒子的形成有重要影响，动态水热反应过程中，对硬硅钙石料浆不加以搅拌，SEM照片表明，料浆微观结构中无球形粒子出现；在动态水热反应保温阶段对料浆进行搅拌操作，料浆中出现硬硅钙石球形粒子且粒子平均粒径随搅拌速率增大而降低。锶类化合物影响硬硅钙石的生成，硝酸锶利于硬硅钙石生长；氢氧化锶则阻碍硬硅钙石晶体的生成。研究结果还表明，压制成型过程中，向料浆中掺加发泡剂、稳泡剂可有效降低制品密度，其中采用十二烷基苯磺酸钠发泡剂效果最佳；适当的压缩比利于提高毛坯强度，降低制品密度；料浆中掺加促凝剂可提高毛坯强度，但会导致制品线收缩率的增大。增强纤维可降低制品线收缩率，但掺量过多会引起制品密度的增大。硅酸钙保温材料防水试验表明，利用有机硅防水剂对制品进行浸涂防水处理，可明显改善制品防水性能，同时会导致制品导热系数的升高。 　　共66页

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