1.本发明涉及浇注料技术领域，尤其涉及一种导热浇注料及其制备方法。
背景技术：2.浇注料又称耐火浇注料，是一种由耐火物质加入一定量结合剂制成的粒状和粉状材料，具有较高流动性，以浇注方式成型的不定形耐火材料。高炉或者矿热电炉是炼铁或冶炼铁合金的重要设备，高炉或矿热电炉在冶炼时炉内温度高达1500℃以上，炉缸工作层耐火浇注材料不但要承受高温，还容易受到高温液体环流冲涮、高温熔渣的化学侵蚀、高温渣铁的渗透等。
3.现有浇注料普遍存在耐磨性差、耐高温性能较差的问题，导致浇注料产品使用寿命不佳。有效降低炉缸工作层耐火材料的工作温度，不仅可延长炉缸的使用寿命，还能提高其使用安全性。加装冷却装置能通过有效的热传导作用带走炉缸耐火材料内衬的富余热量，使炉缸内衬的温度稳定，为此，炉缸内衬耐火材料必须要具备良好的导热性。石墨烯的导热率非常高，但是石墨烯在高分子中容易团聚，导致浇注料的力学性能和导热率显著下降，使用寿命缩短。同时，高导热材料中容易存在气孔较多的问题，降低了导热性能。
4.因此，研究开发一种提高石墨烯分散均匀性，提高浇注料的导热率、力学性能和耐腐蚀性，有效传导热量的导热浇注料，具有重要的研究价值和意义。
技术实现要素：5.本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种导热浇注料及其制备方法，用以解决现有技术中浇注料导热率低、力学性能差、耐腐蚀性差的问题。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种导热浇注料，包含如下质量份的组分：
[0008][0009][0010]
作为优选，所述硅化物包含质量比为3～6:1的碳化硅和氮化硅；所述硅化物的粒径为10～20μm。
[0011]
作为优选，所述无机导热粉体包含棕刚玉、活性氧化铝和氧化镁中的一种或几种。
[0012]
作为优选，所述无机导热粉体包含球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体；所
述球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体的质量比为2～3:4～5；所述球形无机导热粉体的粒径为8～12μm，所述非球形无机导热粉体的粒径为45～55μm。
[0013]
作为优选，所述结合剂包含硅溶胶、铝酸盐水泥和羧甲基纤维素中的一种或几种。
[0014]
作为优选，所述分散剂包含氟硼酸镍、三聚磷酸钠和酒石酸中的一种或几种。
[0015]
本发明还提供了一种所述的导热浇注料的制备方法，包含如下步骤：
[0016]
1)将硅化物、无机导热粉体和石墨烯混合，得到第一混合物；
[0017]
2)将第一混合物、环氧树脂和分散剂混合，得到第二混合物；
[0018]
3)将第二混合物、结合剂和水混合后进行干燥，得到导热浇注料。
[0019]
作为优选，步骤1)所述混合的温度为25～40℃，时间为10～20min；步骤2)所述混合的温度为30～40℃，时间为15～25min；步骤1)和步骤2)所述混合在搅拌条件下进行，搅拌的速率为800～1200r/min。
[0020]
作为优选，步骤3)所述干燥为在130～200℃下干燥15～25h后在350～500℃下干燥10～20h。
[0021]
本发明的有益效果包括以下几点：
[0022]
1)本发明的导热浇注料分散均匀性好，气孔减少，导热性和力学性能良好，具有高导热率、高抗折强度和高抗压强度。
[0023]
2)本发明的导热浇注料能够承受高温物料冲击和高温液体环流冲涮，炉内高压，高温熔渣的化学侵蚀和渗透。
具体实施方式
[0024]
本发明提供了一种导热浇注料，包含如下质量份的组分：
[0025][0026]
本发明的导热浇注料包含30～40份环氧树脂，优选为32～37份，进一步优选为33～36份，更优选为34～35份。
[0027]
本发明的导热浇注料包含10～20份硅化物，优选为12～17份，进一步优选为14～16份，更优选为15份。
[0028]
本发明所述硅化物优选包含碳化硅和氮化硅，所述碳化硅和氮化硅的质量比优选为3～6:1，进一步优选为4～5:1；所述硅化物的粒径优选为10～20μm，进一步优选为12～18μm，更优选为14～16μm；所述碳化硅中，sic的含量优选≥98％；氮化硅中，si3n4的含量优选≥98％。
[0029]
本发明的碳化硅是高导热、高耐火、高强度的耐火材料；硅化物提高了导热浇注料
的整体强度、抗渣性、耐冲刷性。
[0030]
本发明的导热浇注料包含15～20份无机导热粉体，优选为16～19份，进一步优选为17～18份。
[0031]
本发明所述无机导热粉体优选包含棕刚玉、活性氧化铝和氧化镁中的一种或几种；当无机导热粉体同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0032]
本发明的活性氧化铝中，al2o3的含量优选≥99％；氧化铝具有微粉结合的作用，能改善浇注料的烧结性能；棕刚玉粉具有较高的强度、优良的导热性能和抗氧化性能，在高温下不变形，提高了浇注料的耐高温性、耐磨性、导热性和强度。
[0033]
本发明所述无机导热粉体优选包含球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体；所述球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体的质量比优选为2～3:4～5，进一步优选为2.5:4.5；所述球形无机导热粉体的粒径优选为8～12μm，进一步优选为9～11μm，更优选为10μm；所述非球形无机导热粉体的粒径优选为45～55μm，进一步优选为47～52μm，更优选为49～50μm。
[0034]
本发明的粒径较小的球形无机导热粉体填充在粒径较大的非球形无机导热粉体之间的空隙中，能够形成良好的导热链，显著提高了导热浇注料的抗冲击性能和导热性能，特定比例的球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体混合使浇注料的散热性能良好，降低了浇注料体系的粘度，有效防止了粉体的沉降，保证了浇注料固化后的质量。
[0035]
本发明的导热浇注料包含8～15份石墨烯，优选为10～13份，进一步优选为11～12份。
[0036]
本发明的石墨烯具有优异的导热率，导热率高达5300w/(m
·
k)，碳化硅的加入能够提高石墨烯在树脂中的分散性和导热率；本发明的硅化物、无机导热粉体和石墨烯的导热系数较高，共同提高浇注料的导热性。
[0037]
本发明的导热浇注料包含4～8份结合剂，优选为5～7份，进一步优选为6份。
[0038]
本发明所述结合剂优选包含硅溶胶、铝酸盐水泥和羧甲基纤维素中的一种或几种；当结合剂同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合；所述铝酸盐水泥优选为铝酸钙水泥。
[0039]
本发明的结合剂和硅化物共同提高浇注料的强度，充分满足施工需要，并且减少了水分的排出对碳质材料造成的影响；无机导热粉体和结合剂使得浇注料具有良好的耐火性能，保持了很好的耐压性能和耐磨性能。
[0040]
本发明的导热浇注料包含3～5份分散剂，优选为3.5～4.5份，进一步优选为4份。
[0041]
本发明所述分散剂优选包含氟硼酸镍、三聚磷酸钠和酒石酸中的一种或几种；当分散剂同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合。
[0042]
本发明的导热浇注料包含50～60份水，优选为52～58份，进一步优选为54～56份，更优选为55份。
[0043]
本发明还提供了一种所述的导热浇注料的制备方法，包含如下步骤：
[0044]
1)将硅化物、无机导热粉体和石墨烯混合，得到第一混合物；
[0045]
2)将第一混合物、环氧树脂和分散剂混合，得到第二混合物；
[0046]
3)将第二混合物、结合剂和水混合后进行干燥，得到导热浇注料。
[0047]
本发明步骤1)所述混合的温度优选为25～40℃，进一步优选为28～36℃，更优选
为32～34℃；所述混合的时间优选为10～20min，进一步优选为12～18min，更优选为14～16min；步骤2)所述混合的温度优选为30～40℃，进一步优选为32～38℃，更优选为34～36℃；所述混合的时间优选为15～25min，进一步优选为18～22min，更优选为20min。
[0048]
本发明步骤1)和步骤2)所述混合优选在搅拌条件下进行，搅拌的速率优选为800～1200r/min，进一步优选为900～1100r/min，更优选为1000r/min。
[0049]
本发明步骤3)所述干燥优选在130～200℃下干燥后在350～500℃下干燥，进一步优选在150～180℃下干燥后在400～470℃下干燥，更优选在160～170℃干燥后在420～450℃下干燥；所述在130～200℃下干燥的时间优选为15～25h，进一步优选为17～22h，更优选为18～20h；所述在350～500℃下干燥的时间优选为10～20h，进一步优选为12～18h，更优选为14～16h。
[0050]
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0051]
实施例1
[0052]
将0.9kg碳化硅(粒径为12μm，sic的含量为98％)、0.3kg氮化硅(粒径为12μm，si3n4的含量为98％)、0.5kg球形棕刚玉(粒径为9μm)、1kg非球形棕刚玉(粒径为47μm)、0.9kg石墨烯在28℃、900r/min的速率下混合18min，得到混合物。将混合物、3.2kg双酚a型环氧树脂、0.3kg氟硼酸镍在32℃、900r/min的速率下混合22min，然后和0.5kg硅溶胶、5.2kg水混合均匀。将均匀混合物在150℃下干燥22h，再在370℃下干燥18h，得到导热浇注料。
[0053]
实施例2
[0054]
将1.5kg碳化硅(粒径为18μm，sic的含量为99％)、0.3kg氮化硅(粒径为18μm，si3n4的含量为99％)、0.75kg球形活性氧化铝(粒径为11μm)、1.25kg非球形活性氧化铝(粒径为52μm)、1.3kg石墨烯在37℃、1100r/min的速率下混合12min，得到混合物。将混合物、3.8kg双酚f型环氧树脂、0.25kg三聚磷酸钠、0.25kg酒石酸在38℃、1100r/min的速率下混合28min，然后和0.8kg羧甲基纤维素、5.8kg水混合均匀。将均匀混合物在180℃下干燥18h，再在470℃下干燥12h，得到导热浇注料。
[0055]
实施例3
[0056]
将1.2kg碳化硅(粒径为15μm，sic的含量为99％)、0.3kg氮化硅(粒径为15μm，si3n4的含量为99％)、0.6kg球形氧化镁(粒径为10μm)、1.2kg非球形活性氧化铝(粒径为50μm)、1.2kg石墨烯在32℃、1000r/min的速率下混合15min，得到混合物。将混合物、3.5kg双酚a型环氧树脂、0.2kg三聚磷酸钠、0.2kg酒石酸在35℃、1000r/min的速率下混合20min，然后和0.6kg铝酸钙水泥、5.5kg水混合均匀。将均匀混合物在160℃下干燥20h，再在420℃下干燥15h，得到导热浇注料。
[0057]
对比例1
[0058]
将实施例3的碳化硅和氮化硅的质量分别改为1kg和0.5kg，省去铝酸钙水泥，其他条件和实施例3相同。
[0059]
对比例2
[0060]
将实施例3的1.2kg碳化硅和0.3kg氮化硅改为1.5kg氮化硅，球形氧化镁和非球形活性氧化铝的质量分别改为0.9kg和0.9kg，球形氧化镁和非球形活性氧化铝的粒径分别改为20μm和70μm，将420℃干燥改为550℃干燥，其他条件和实施例3相同。
[0061]
对比例3
[0062]
将实施例3的0.6kg球形氧化镁和1.2kg非球形活性氧化铝改为1.8kg硅微粉，硅微粉的粒径为40μm，均匀混合物的两步干燥改为一步干燥，干燥的温度为450℃，时间为40h，其他条件和实施例3相同。
[0063]
对实施例1～3和对比例1～3的导热浇注料进行性能测试，测试结果如表1所示。
[0064]
表1不同导热浇注料的性能测试结果
[0065][0066][0067]
由表1可知，本发明的导热浇注料分散均匀性良好，在不同温度下具有良好的导热率、抗折强度和耐压强度。由对比例1～3可知，改变本发明的组分、组分比例及其粒径，改变制备方法中的工艺参数均会导致浇注料导热率和力学性能显著下降。
[0068]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种导热浇注料，其特征在于，包含如下质量份的组分：2.根据权利要求1所述的导热浇注料，其特征在于，所述硅化物包含质量比为3～6:1的碳化硅和氮化硅；所述硅化物的粒径为10～20μm。3.根据权利要求1或2所述的导热浇注料，其特征在于，所述无机导热粉体包含棕刚玉、活性氧化铝和氧化镁中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的导热浇注料，其特征在于，所述无机导热粉体包含球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体；所述球形无机导热粉体和非球形无机导热粉体的质量比为2～3:4～5；所述球形无机导热粉体的粒径为8～12μm，所述非球形无机导热粉体的粒径为45～55μm。5.根据权利要求4所述的导热浇注料，其特征在于，所述结合剂包含硅溶胶、铝酸盐水泥和羧甲基纤维素中的一种或几种。6.根据权利要求4或5所述的导热浇注料，其特征在于，所述分散剂包含氟硼酸镍、三聚磷酸钠和酒石酸中的一种或几种。7.权利要求1～6任意一项所述的导热浇注料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)将硅化物、无机导热粉体和石墨烯混合，得到第一混合物；2)将第一混合物、环氧树脂和分散剂混合，得到第二混合物；3)将第二混合物、结合剂和水混合后进行干燥，得到导热浇注料。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述混合的温度为25～40℃，时间为10～20min；步骤2)所述混合的温度为30～40℃，时间为15～25min；步骤1)和步骤2)所述混合在搅拌条件下进行，搅拌的速率为800～1200r/min。9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述干燥为在130～200℃下干燥15～25h后在350～500℃下干燥10～20h。
技术总结本发明属于浇注料技术领域。本发明提供了一种导热浇注料，包含如下质量份的组分：环氧树脂30～40份；硅化物10～20份；无机导热粉体15～20份；石墨烯8～15份；结合剂4～8份；分散剂3～5份；水50～60份。本发明还提供了一种导热浇注料的制备方法。本发明的导热浇注料分散均匀性好，气孔减少，导热性和力学性能良好，具有高导热率、高抗折强度和高抗压强度；本发明的导热浇注料能够承受高温物料冲击和高温液体环流冲涮，炉内高压，高温熔渣的化学侵蚀和渗透。渗透。
技术研发人员：韩涛 靳秀芝
受保护的技术使用者：韩涛
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/11/1
