四種隔熱耐火材料制備方法，哪種最具發(fā)展前景？

隔熱耐火材料的隔熱性能主要是由材料內(nèi)部大量存在的氣孔實(shí)現(xiàn)的，而內(nèi)部氣孔的形成是隔熱耐火材料制備的重要環(huán)節(jié)。隔熱耐火材料內(nèi)部氣孔的大小、形狀、數(shù)量及分布情況都會(huì)影響隔熱耐火材料的性能，因此隔熱耐火材料制備的關(guān)鍵就是在材料內(nèi)部形成大小與數(shù)量合適且分布均勻的氣孔。目前，制備隔熱耐火材料的方法有燃盡物加入法、泡沫法、氣體發(fā)生法、多孔材料法等，當(dāng)然還有許多制備多孔陶瓷的方法如溶膠凝膠法、有機(jī)泡沫浸漬法和自蔓延高溫合成法等，也可以用來(lái)制備隔熱耐火材料。

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　　1、燃盡物加入法

　　顧名思義，燃盡物加入法就是通過(guò)在材料中加入可以完全燃燒的物質(zhì)占據(jù)空間，如木屑、無(wú)機(jī)碳、高分子聚合物等，燃燒后灰分較少且在原位形成氣孔，這種方法是制備隔熱耐火材料最常見(jiàn)也是最簡(jiǎn)單的方法。

　　在原料中加入燃盡物制備隔熱耐火材料的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)氣孔孔徑、數(shù)量和形狀等都可以通過(guò)加入的燃盡物來(lái)控制，制備工藝較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：燃盡物加入法得到的輕質(zhì)隔熱材料內(nèi)部容易產(chǎn)生裂紋，這種方法制備的材料較難達(dá)到高的氣孔率和高的力學(xué)性能。對(duì)燃盡物的要求較高，既要容易燃盡，燃燒后殘留灰分少，又要在攪拌過(guò)程中容易在原料中均勻分散開(kāi)，且對(duì)材料的成型性能影響較小。由于在實(shí)際中可以利用的燃盡物并不容易加工到較小尺寸且加工出來(lái)的形狀不規(guī)則，所以最終在材料中形成的氣孔形狀也不規(guī)則且孔徑也不夠小。

　　2、泡沫法

　　泡沫法也叫發(fā)泡法，是先將發(fā)泡劑與水按照一定比例混合后制成泡沫液，然后再與泥漿混合均勻，經(jīng)成型、干燥并燒成得到制品。Sundermun最早發(fā)現(xiàn)，利用雙氧水、氫氧化鈣與碳酸鈣做發(fā)泡體系，可以制備出一種多孔狀的坯體。與燃盡物加入法相比，利用發(fā)泡法可以得到容重較小、閉孔率較高、形狀復(fù)雜的輕質(zhì)隔熱耐火材料。

　　泡沫法制備隔熱耐火材料的關(guān)鍵是泥漿中泡沫的形成與穩(wěn)定。表面活性劑、蛋白質(zhì)與高分子化合物都可以改變液體水的表面性質(zhì)，使液體水產(chǎn)生氣泡。由于對(duì)液體水的改性各不相同，它們將發(fā)泡劑分成了三大類。目前對(duì)于發(fā)泡劑制備隔熱耐火材料已取得顯著成績(jī)。

　　3、氣體發(fā)生法

　　氣體發(fā)生法是在料漿中加入可以產(chǎn)生氣體的物質(zhì)或者利用可以產(chǎn)生氣體的原料，混合均勻后在一定溫度、酸堿度條件下使其在制品形成過(guò)程中產(chǎn)生氣體并能在制品中形成多孔結(jié)構(gòu)的方法。對(duì)于原料、造孔劑和化學(xué)反應(yīng)環(huán)境的要求都比較高。若原料較粗，堆積的緊密程度較差，生成的氣體會(huì)隨著縫隙跑出，若原料較細(xì)，被氣體均勻分散開(kāi)的難度比較大。粉末狀造孔劑的粒度對(duì)最終材料內(nèi)部形成的氣孔影響也較大，較粗的粉末容易在局部形成大量氣泡，若沒(méi)有及時(shí)分散開(kāi)，將會(huì)造成局部固相比例較小，降低材料的強(qiáng)度，而較細(xì)的粉末如果能與原料混合的非常均勻，在合適的環(huán)境下將會(huì)在材料內(nèi)部形成大量均勻的氣泡。即使原料和粉末造孔劑的粒度都能達(dá)到要求，也要在合適的反應(yīng)溫度和酸堿度條件下才可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于實(shí)際生產(chǎn)對(duì)參數(shù)的控制并沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室精確，因此反應(yīng)會(huì)受到不利的影響。

　　氣體發(fā)生法制備輕質(zhì)隔熱材料的工藝參數(shù)比較難控制：一方面，對(duì)溫度和酸堿度要求較高，溫度和酸堿度不合適就不會(huì)形成氣泡。不容易控制生成氣泡的速度，生成的氣泡容易產(chǎn)生密集，造成內(nèi)部缺陷，使材料的強(qiáng)度降低;另一方面，對(duì)泥料的要求也較高，粘度較大的泥料不容易形成氣孔，粘度較小的泥料不容易穩(wěn)固泥料內(nèi)部形成的氣泡。

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　　4、多孔材料法

　　多孔材料法制備輕質(zhì)隔熱材料是利用某些天然形成的輕骨料、人工制造的多孔輕骨料或空心球骨料制取輕質(zhì)隔熱材料的方法。目前使用的有多孔莫來(lái)石制品、氧化鋁空心球隔熱制品和氧化鋯空心球隔熱質(zhì)品。這類輕質(zhì)隔熱耐火材料強(qiáng)度高、使用溫度高、重?zé)€變化小，但是為了將骨料結(jié)合牢固，基質(zhì)通常較為致密，因此這類材料的容重和導(dǎo)熱系數(shù)比一般隔熱耐火材料大，熱震穩(wěn)定性差。

　　氧化鋁空心球磚

　　比較上述四種制備輕質(zhì)隔熱耐火材料的方法，發(fā)現(xiàn)雖然泡沫法制備的隔熱耐火材料干燥過(guò)程較繁瑣，但是利用泡沫法可以較容易得到氣孔率較高的隔熱材料。如果合理的控制發(fā)泡劑與穩(wěn)泡劑的使用量，將會(huì)在材料內(nèi)部形成大量的微小封閉氣孔。這些微小氣孔的存在將會(huì)大大減小隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)。另外，如果隔熱材料內(nèi)部的氣孔形狀越接近球型，對(duì)應(yīng)力的分散就越均勻，當(dāng)受到應(yīng)力時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，對(duì)材料強(qiáng)度的提高有一定的幫助。燃盡物加入法制備的輕質(zhì)隔熱耐火材料氣孔的形狀取決于所加入的燃盡物，一般的燃盡物要么不能加工到很小粒徑，要么形狀不規(guī)則，最終得到的材料內(nèi)部的氣孔形狀也不規(guī)則。而利用發(fā)泡法制備輕質(zhì)隔熱耐火材料，由于料漿中所含水分足夠多，當(dāng)氣泡液膜由于表面張力的作用會(huì)趨于最小化，自動(dòng)形成球型，穩(wěn)泡劑又可以維持氣泡的這種狀態(tài)不被破壞，最終泥漿固化之后會(huì)在材料內(nèi)部形成大量規(guī)則的氣孔。因此，通過(guò)比較后發(fā)現(xiàn)，如果合理的控制工藝參數(shù)，利用發(fā)泡法制備輕質(zhì)隔熱耐火材料是比較有前景的方法。