膨胀珍珠岩2.doc

低温用憎水膨胀珍珠岩专利申请 1.背景技术 从火山喷溢的炽热的熔融物，经冷却凝结的产物都可称作熔岩，但也由于岩浆喷出地表面冷却很快，以至其中原子或离子来不及组合形成有规则的结晶物质，凝固形成天然的玻璃物质，这种天然形成的玻璃质岩石，当其化学成份中的SiO2含量＞65%，称为酸性玻璃质熔岩。如珍珠岩、松质岩、黑曜岩，统称珍珠岩。 珍珠岩经过破碎、分级、预热、高温瞬间熔烧体积膨胀10-25倍称膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩呈多孔状的组织结构，密度小、导热系数低、耐火和吸音性能好，且无毒无味，可广泛应用于建筑、冶金、电力、化工、空分、液化气体、深冷绝热以及农业、园林花卉作无土栽培、土壤改良剂、农药载体、食品工业助滤剂、动物饲料添加剂等。但由于膨胀珍珠岩为开口多孔状结构，其吸水率根据密度大小可吸附自身重量4~9倍的水，因为水的导热系数比空气大24倍，相当于增加了众多的热桥，使其导热系数大大提高，一般不憎水的膨胀珍珠岩其性能见表1 项 目 单位 性能 说明 粒 径 mm 0.15~2 密 度 Kg/m3 70~150 导热系数 W/m·K 0.047~0.058 含 水 率 % ＜2 吸 水 率 倍 质量的4~9 饱和吸水率 吸 湿 率 % 1.8 2. 膨胀珍珠岩的亲水性能主要原因： 2.1膨胀珍珠岩的比表面积很大一般为10m2/g，根据朗氏吸附公式： ??= k · s ………………………(1) 式中：?，· f / r ….……………………(2) 式中：f：表面张力；r：毛细孔半径。 由式（2）可见：毛细孔越细，压力差越大，吸入的水份的能力也越大。 2.3浸润热：浸润热是膨胀珍珠岩表面被浸润至润湿所释放出的热量，其数值可反映固体表面总能量的变化。浸润热越大，说明膨胀珍珠岩和水的亲和力也越大。由于珍珠岩玻璃体和水的结构特性可知，当它们接触后，会产生大面积和速度很快的浸润。由以上膨胀珍珠岩的水机理可知，要保持膨胀珍珠岩优良的绝热效果，关键是要防止水的浸入，解决膨胀珍珠岩的憎水问题。 随着我国钢铁工业的迅猛发展，到2001年末，我国空分设备行业共生产大、中、小型空分设备8000余套，1000m3/h以上的空分设备604套，至2004年末我国引进1000m3/h以上的空分设备达134套。宝钢一期工程一次就使用膨胀珍珠岩12,000m3。到目前为止，制氧机所用的膨胀珍珠岩都是不憎水的，空气中的水汽会从闸门等有关缝隙，侵入处于-196℃液氧装置的膨胀珍珠岩绝热层，由于膨胀珍珠岩的亲水性。因此会大量集结空气中水份，降低膨胀珍珠岩的绝热性能，减少制氧机的产气量，增加电耗。到一定的时候必须周期性的停产加热烘干或更换干燥的膨胀珍珠岩，这样既影响生产，也增加工厂成本。其次随着我国液化天然气（LNG）的发展，液化天然气的温度为-162℃，LNG工厂、LNG站、LNG槽船、LNG气化站，都需要大量的膨胀珍珠岩。我国将每年从澳大利亚引进300万吨/年液化天然气，为期25年，从印度尼西亚引进250万吨/年液化天然气。从上海市科学院技术情报新水平检测报告编号：SH2003762检索到国内有关憎水膨胀珍珠岩专利和有关期刊的报导仅查到重庆市工程学院憎水膨胀珍珠岩实验室成果的报导，其它都是憎水膨胀珍珠岩制品，在国外资料也查到美国4889747和4525388两篇生产憎水型膨胀珍珠岩的专利报导。 3.本发明憎水膨胀珍珠岩描述 3.1憎水吸水机理 要改变膨胀珍珠岩的亲水性能为憎水性，就要将憎水剂喷涂在膨胀珍珠岩表面，形成憎水保护膜，才能提高膨胀珍珠岩的憎水性。憎水剂当前常用的多为有机脂肪类物质或油类，本专利采用有机硅（硅油）作为憎水处理剂。 硅油是一类具有多种粘度、无毒、无嗅、耐腐蚀、不易燃烧的液体，低粘度的硅油具有高度的疏水性（憎水），由硅油处理过的表面，能大大的减小透水性和吸水性，而不破坏透气性。因为硅氧烷膜有很低的表面张力，在膨胀珍珠岩表面层上可以形成有机硅氧烷分子膜，均匀地分布在膨胀珍珠岩微孔壁面上而不会封闭通道。因此，既有良好的憎水效果又有不损害膨胀珍珠岩本身的透气性。这种特性使水气只出不进，既有利于材料的脱水干燥，又不影响材料的绝热性能。这是由于膨胀珍珠岩表面的羟基（OH）活性大，可与有机硅氧烷形成氢链或与有机化合物末端的活性键起化学反应生成牢固的憎水膜，从而达到憎水效果。 化学键结合图 氢键结合图 3.2膨胀珍珠岩涂敷处理 3.2.1实验室配方实验 先在实验室探索工艺配方，将憎水剂与膨胀珍珠岩用人工混合搅拌后在烘箱中进行烘干脱水，选择憎水剂和膨胀珍珠岩的掺加比例，当憎水剂和膨胀珍珠岩的比例在5：100至20：100（重量比）之间变化时，对膨胀珍珠