泡沫法生产轻质保温耐火砖的研究与发展

       采用泡沫法生产轻质保温耐火砖，在泥料中加入适量的发泡剂，将泡沫与泥浆的均匀混合，经浇注成型、养护、干燥、烧成而得到轻质保温耐火砖。与其他方法相比，通过泡沫法产生的气泡稳定性不够好，要加入稳泡剂以保证泡沫的持续稳定性。

　　发泡剂原理：在纯净液体中加入发泡剂，用搅拌、混合、吹入、喷射等机械方法将气体带入发泡剂液体中即可制得泡沫。所制得的泡沫的好坏主要取决于泡沫的稳定性。泡沫的稳定性指的是生成泡沫的持久性不变性,即泡沫“寿命”的长短。主要取决于发泡剂自身质量的好坏和外界因素对其影响。

　　稳泡剂作用：在发泡剂发泡过程中，稳泡剂起着不容忽视的作用。发泡剂往往和稳泡剂复配使用，稳泡剂一般为胶类物质，其分子在水溶液中流动时会产生比较大的内部磨擦，导致溶液的粘度较高;进而提高了泡沫的液膜粘度，既增加了液膜表面强度，又使得液膜临近的液体不易排出，液膜厚度变小的速度较慢，延缓了液膜破裂时间，增加了泡沫的稳定性。另外，加入稳泡剂后溶液的起泡高度会小于不加稳泡剂时的溶液起泡高度。其原因在于溶液粘度增加，增大单位表面积的所需做的功也会增大，亦即做同等功时所增大的表面积会减小，进而降低起泡高度。

　　与燃尽物法相比，采用泡沫法制备轻质隔热耐火材料，制品内部气孔尺寸和形状可控，且大部分是封闭气孔。因而多年来一直是人们研究的热点。

　　1973年，Sundennan等用硫酸铝、氢氧化钙、碳化钙以及双氧水作发泡剂，率先发明了发泡工艺，该工艺首先将经过预处理的球形粘土颗粒放入预先准备的模子中，于900~1000℃在氧化气氛下进行加热处理，通过压力的作用使粘土颗粒之间相互粘结，当有足够的热量传到粘土颗粒内部时，材料发泡充满整个模子，冷却后即得多孔陶瓷材料。何欣等人分别采用乳清分离蛋白以及卵清蛋白作为发泡剂，制备三维网状氧化铝多孔材料，结果显示使用的卵清蛋白作为发泡剂的试样强度较高，源于卵清蛋白作为发泡剂，其发泡能力和泡沫稳定性较高。董童霖等人采用发泡法制备的莫来石轻质材料，采用SDBS作为发泡剂，并引入糊精作为结合剂和造孔剂，研究了发泡剂的加入量、搅拌时间、发泡温度等对试样强度的影响，结果表明：发泡剂加入量为1%,搅拌时间8~11分钟，发泡温度为50℃，糊精加入量为5%时，轻质材料的综合性能较好。毛晓健等人采用泡沫法成功制得高强、超轻的多孔陶瓷材料，相对密度18~30%、固含量62.9~71.0wt%、耐压强度4~17MPa。并认为泡沫泥浆的流动性、泡沫的尺寸、泡沫孔径的均一性以及泡沫的形状对能够制得高性能的多孔陶瓷材料至关重要。

　　王曦等在泡沫法制备超轻质材料的过程中引入了表面活性剂，并认为表面活性剂对料浆和泡沫的稳定以及构建轻质隔热耐火材料的微观骨架都有很好的促进作用。而I.I.Goncharik,F.F.Mozheiko等人在泡沫法制备轻质材料的过程中，引入表面活性剂对泡沫本身进行处理，活化了泡沫表面的微观基团，有效地增加了泡沫的表面张力，促进了泡沫与泥浆的粘结性。

　　张育永，耿昌彬发明公开了一种超微孔轻质保温耐火砖及其制造方法。以重量百分比表示，原料中含有Al2O3和SiO2为主要成分的粉料50-70%,膨胀剂5~10%,粘结剂25~40%,外加发泡剂0.2~1.0%。制造方法时将各原料混匀后，加入水，经搅拌调成糊状料;将发泡剂与水按1:15~20的比例混合制得泡沫，加入糊状料中混匀，然后浇注成砖坯，干燥，在1200-1600℃下保温6~8h后烧成。该砖具有耐压强度高、导热系数低、线变化率低的优点，能直接用于热工设备的耐火层，使产品具有轻质保温隔热和耐火作用，保温效果较好，有利于节能环保。与现有产品相比，经济效益明显。

　　李淑静等人发明了一种多孔轻质隔热保温材料及其制备方法。所采用的技术方案是：先将40~85wt%的SiO2细粉、5~40wt%的红外遮蔽剂细粉和5~35wt%的玻璃纤维混合6-12小时，外加上述混合料0.5~3wt%的三聚磷酸钠、0.5~6wt%的发泡剂和50~500wt%的水;再进行搅拌，成型，装模放置8~12小时：然后在常温条件下成型，干燥，在400~600℃的条件下保温1~5小时，所制备的多孔轻质隔热保温材料体积密度为0.3~0.7g/cm3,平均孔径为1~100nm,材料的导热系数在200℃时为0.03~0.08W/(m.k),500℃时为0.05~0.13W/(m·k),900℃时为0.07~0.20W/(m·k)。

　　因此，本发明所制备的材料具有体积密度小、气孔分布均匀、气孔孔径小和导热系数低的特点。