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，也可以用來制備隔熱耐火材料。

　　高鋁隔熱磚

　　1、燃盡物加入法

　　顧名思義，燃盡物加入法就是通過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也是最簡單的方法。

　　在原料中加入燃盡物制備隔熱耐火材料的優(yōu)點(diǎn)是：對氣孔孔徑、數(shù)量和形狀等都可以通過加入的燃盡物來控制，制備工藝較簡單。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，又要在攪拌過程中容易在原料中均勻分散開，且對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。目前對于發(fā)泡劑制備隔熱耐火材料已取得顯著成績。

　　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，生成的氣體會隨著縫隙跑出，若原料較細(xì)，被氣體均勻分散開的難度比較大。粉末狀造孔劑的粒度對最終材料內(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，若沒有及時(shí)分散開，將會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)對參數(shù)的控制并沒有實(shí)驗(yàn)室精確，因此反應(yīng)會受到不利的影響。

　　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，對溫度和酸堿度要求較高，溫度和酸堿度不合適就不會形成氣泡。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。

　　輕質(zhì)剛玉磚

　　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，對應(yīng)力的分散就越均勻，當(dāng)受到應(yīng)力時(shí)就不會產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，對材料強(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趨于最小化，自動形成球型，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在材料內(nèi)部形成大量規(guī)則的氣孔。因此，通過比較后發(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。