本发明属于浇注料技术领域，尤其涉及一种循环流化床锅炉用钢纤维增强耐磨抗热震浇注料。
背景技术：
循环流化床锅炉，主要结构包括燃烧室和循环回炉，现已成为燃烧城市垃圾、淤泥和其他难燃废弃物的先进能源利用技术，这就要求其内部的浇注料具有耐磨度以及结构强度相较于普通浇注料都要更高的优点，因此就诞生了钢纤维增强的浇注料。
但是另一方面，目前市场上的钢纤维增强浇注料，大多存在以下几点问题：
第一、钢纤维在浇注料中粘结强度不够；
第二，钢纤维自身耐腐蚀度不够。
因此，市场上急需一种循环流化床锅炉专用的高性能浇注料。
专利公开号为cn106045542a，公开日为2016.10.26的中国发明专利公开了一种循环流化床锅炉用抗高温蠕变耐磨浇注料，以质量百分比计包括以下组份：金属硅微粉3~5%、碳化硅65~70%、氧化铝6~10%、红柱石5~8%、莫来石2~5%、莫来石合成纤维0.5~2%、纯铝酸钙水泥1~5%、氮化硼6~8%以及添加剂2~5%。
但是该发明专利中的浇注料存在整体结构强度低的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种循环流化床锅炉用钢纤维增强耐磨抗热震浇注料，其能通过在特定组分的骨料、粉料、粘结剂以及水中添加复合钢纤维的方式，达到浇注料高强度耐磨的效果。本发明具有浇注料耐磨度、结构强度大、抗热震效果好，复合钢纤维相较于普通钢纤维粘结性好，因此复合钢纤维不易沉降聚集，分散均匀、受热均匀，复合钢纤维耐腐蚀效果好，以及复合钢纤维自身制备方法合理有效的优点。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种循环流化床锅炉用钢纤维增强耐磨抗热震浇注料，包括骨料、粉料、粘结剂以及水，还包括复合钢纤维，所述复合钢纤维从内到外依次为钢纤维主体、耐腐蚀铜层以及有机粘结层，所述骨料的粒径为1.0-2.5mm，所述骨料包括碳化硅、莫来石粉、板状刚玉粉、镁铝尖晶石粉以及硅微粉。
在本发明中，通过减小骨料粒径和在钢纤维主体外面涂覆有机粘结层这两方面，保证所述复合钢纤维的粘结效果，避免现有技术中不做处理的钢纤维容易沉降到底部，进而浇注料整体受热不均的问题。
此外，所述耐腐蚀铜层的加入，使得所述复合钢纤维相较于不做处理的现有钢纤维，则具有耐腐蚀效果好、寿命长的优点，在所述循环流化床锅炉焚烧酸碱性或其它特性的垃圾时，具有浇注料使用有效期较长的优点。
进一步优选的技术方案在于：所述耐腐蚀铜层为包含纳米二氧化硅的镀铜层，所述有机粘结层为聚次苯基硫醚与乙烯基三甲氧基硅烷共混的粘结偶联层，通过硫醚键共聚方式增强硅烷偶联的交联度。
在本发明中，所述乙烯基三甲氧基硅烷的沸点低于浇注料1100℃的工况温度，因此在完成浇注偶联后，会发生部分逸出情况，造成浇注料的部分空隙微孔，而该微孔则保证了所述浇注料具有抗热震的效果。
进一步优选的技术方案在于：所述耐腐蚀铜层通过焦磷酸盐镀铜工艺完成，并且在焦磷酸盐镀铜液中添加纳米二氧化硅和二氧化硅络合剂，所述纳米二氧化硅的重量占所述耐腐蚀铜层重量的1.2-3.5%。
在本发明中，所述纳米二氧化硅的加入，可以提高所述耐腐蚀铜层的结构强度，以最终提高整个所述复合钢纤维的结构强度。
进一步优选的技术方案在于：所述二氧化硅络合剂为柠檬酸、酒石酸以及氨三乙酸中的一种或多种混合物。
在本发明中，所述柠檬酸、酒石酸以及氨三乙酸，均可以提高所述纳米二氧化硅在镀铜层中的分布均匀性，
进一步优选的技术方案在于所述有机粘结层包括按重量计的以下各组分：
聚次苯基硫醚15-35份、
乙烯基三甲氧基硅烷25-75份、
润湿剂聚氧乙烯烷基醇酰胺1-7份、
酮类溶剂甲基异丁基酮23-26份。
在本发明中，所述聚次苯基硫醚的硫醚键，可以进一步增大所述乙烯基三甲氧基硅烷的偶联效果，使得所述有机粘结层更加致密且连接强度大。
进一步优选的技术方案在于所述有机粘结层的涂覆方法依次包括以下步骤：
s1、将已经带有所述耐腐蚀铜层的所述复合钢纤维的半成品，加入到所述聚氧乙烯烷基醇酰胺中，浸没并润湿5-12min，取出后在25-30℃环境下干燥2-3h，得到待涂覆的基材；
s2、在混合反应釜中添加甲基异丁基酮，并升温至55-75℃，并保持2-5min，然后加入所述聚次苯基硫醚以及乙烯基三甲氧基硅烷，再次升温至85-95℃，混合均匀后得到涂覆液；
s3、在所述涂覆液中添加待涂覆的所述基材，混合45-55min，得到待固化的所述复合钢纤维；
s4、将待固化的所述复合钢纤维，在热远红外线辐射下固化，所述热远红外线的波长为620-780μm，固化温度为78-85℃，固化时间为15-22min，最终得到成品的所述复合钢纤维。
进一步优选的技术方案在于：所述钢纤维主体的平均直径为200-300μm，所述耐腐蚀铜层的平均厚度为10-20μm，所述有机粘结层的平均厚度为2-15μm。
在本发明中，所述有机粘结层的形成方式，采样先润湿、再配制涂覆液，然后浸没涂覆，最后烘干的方式，使得所述有机粘结层在所述耐腐蚀铜层外侧涂覆后结构强度大，不易脱落。
进一步优选的技术方案在于：所述粉料的粒径为0.5-1.0mm，包括矾土以及氧化铝微粉。
进一步优选的技术方案在于：所述粘结剂为纯铝酸钙水泥。
进一步优选的技术方案在于：包括按重量计的以下各组分：骨料45-65份、粉料25-35份、粘结剂15-18份、复合钢纤维7-12份以及水1-5份。
本发明通过在特定组分的骨料、粉料、粘结剂以及水中添加复合钢纤维的方式，达到浇注料高强度耐磨的效果。本发明具有浇注料耐磨度、结构强度大、抗热震效果好，复合钢纤维相较于普通钢纤维粘结性好，因此复合钢纤维不易沉降聚集，分散均匀、受热均匀，复合钢纤维耐腐蚀效果好，以及复合钢纤维自身制备方法合理有效的优点。
具体实施方式
实施例1
一种循环流化床锅炉用钢纤维增强耐磨抗热震浇注料，包括按重量计的以下各组分：骨料45份、粉料25份、粘结剂15份、复合钢纤维10份以及水5份。
其中，所述骨料的粒径为1.0mm，包括碳化硅、莫来石粉、板状刚玉粉、镁铝尖晶石粉以及硅微粉，所述粉料粒径为0.5mm，包括矾土以及氧化铝微粉，所述粘结剂为纯铝酸钙水泥，所述复合钢纤维从内到外依次为钢纤维主体、耐腐蚀铜层以及有机粘结层。
所述耐腐蚀铜层为包含纳米二氧化硅的镀铜层，所述有机粘结层为聚次苯基硫醚与乙烯基三甲氧基硅烷共混的粘结偶联层，通过硫醚键共聚方式增强硅烷偶联的交联度。
所述耐腐蚀铜层通过焦磷酸盐镀铜工艺完成，并且在焦磷酸盐镀铜液中添加纳米二氧化硅和二氧化硅络合剂，所述纳米二氧化硅的重量占所述耐腐蚀铜层重量的1.2%。所述二氧化硅络合剂为柠檬酸。
所述有机粘结层包括按重量计的以下各组分：聚次苯基硫醚30份、乙烯基三甲氧基硅烷43份、润湿剂聚氧乙烯烷基醇酰胺2份、酮类溶剂甲基异丁基酮25份。
所述有机粘结层的涂覆方法依次包括以下步骤：
s1、将已经带有所述耐腐蚀铜层的所述复合钢纤维的半成品，加入到所述聚氧乙烯烷基醇酰胺中，浸没并润湿5min，取出后在25℃环境下干燥2h，得到待涂覆的基材；
s2、在混合反应釜中添加甲基异丁基酮，并升温至55℃，并保持2min，然后加入所述聚次苯基硫醚以及乙烯基三甲氧基硅烷，再次升温至85℃，混合均匀后得到涂覆液；
s3、在所述涂覆液中添加待涂覆的所述基材，混合45min，得到待固化的所述复合钢纤维；
s4、将待固化的所述复合钢纤维，在热远红外线辐射下固化，所述热远红外线的波长为620μm，固化温度为78℃，固化时间为15min，最终得到成品的所述复合钢纤维。
所述钢纤维主体的平均直径为200μm，所述耐腐蚀铜层的平均厚度为10μm，所述有机粘结层的平均厚度为2μm。
在本实施例中，所述有机粘结层的厚度不宜过大，否则会增大脱落风险，确定2-15μm的厚度最佳。
最终，本实施例中的所述复合钢纤维具有结构强度大、粘结性好以及耐腐蚀性好的优点，所述浇注料的成型成品具有结构强度大、耐磨、受热均匀性好，耐腐蚀效果好，以及在循环流化床锅炉内焚烧垃圾时使用寿命长的优点。
实施例2
一种循环流化床锅炉用钢纤维增强耐磨抗热震浇注料，包括按重量计的以下各组分：骨料50份、粉料25份、粘结剂15份、复合钢纤维7份以及水3份。
其中，所述骨料的粒径为1.5mm，包括碳化硅、莫来石粉、板状刚玉粉、镁铝尖晶石粉以及硅微粉，所述粉料粒径为0.5mm，包括矾土以及氧化铝微粉，所述粘结剂为纯铝酸钙水泥，所述复合钢纤维从内到外依次为钢纤维主体、耐腐蚀铜层以及有机粘结层。
所述耐腐蚀铜层为包含纳米二氧化硅的镀铜层，所述有机粘结层为聚次苯基硫醚与乙烯基三甲氧基硅烷共混的粘结偶联层，通过硫醚键共聚方式增强硅烷偶联的交联度。
所述耐腐蚀铜层通过焦磷酸盐镀铜工艺完成，并且在焦磷酸盐镀铜液中添加纳米二氧化硅和二氧化硅络合剂，所述纳米二氧化硅的重量占所述耐腐蚀铜层重量的1.8%。所述二氧化硅络合剂为酒石酸。
所述有机粘结层包括按重量计的以下各组分：聚次苯基硫醚35份、乙烯基三甲氧基硅烷38份、润湿剂聚氧乙烯烷基醇酰胺1份、酮类溶剂甲基异丁基酮26份。
所述有机粘结层的涂覆方法依次包括以下步骤：
s1、将已经带有所述耐腐蚀铜层的所述复合钢纤维的半成品，加入到所述聚氧乙烯烷基醇酰胺中，浸没并润湿8min，取出后在28℃环境下干燥3h，得到待涂覆的基材；
s2、在混合反应釜中添加甲基异丁基酮，并升温至60℃，并保持3min，然后加入所述聚次苯基硫醚以及乙烯基三甲氧基硅烷，再次升温至90℃，混合均匀后得到涂覆液；
s3、在所述涂覆液中添加待涂覆的所述基材，混合50min，得到待固化的所述复合钢纤维；
s4、将待固化的所述复合钢纤维，在热远红外线辐射下固化，所述热远红外线的波长为700μm，固化温度为80℃，固化时间为20min，最终得到成品的所述复合钢纤维。
所述钢纤维主体的平均直径为260μm，所述耐腐蚀铜层的平均厚度为15μm，所述有机粘结层的平均厚度为6μm。
在本实施例中，所述有机粘结层的厚度不宜过大，否则会增大脱落风险，确定2-15μm的厚度最佳。
最终，本实施例中的所述复合钢纤维具有结构强度大、粘结性好以及耐腐蚀性好的优点，所述浇注料的成型成品具有结构强度大、耐磨、受热均匀性好，耐腐蚀效果好，以及在循环流化床锅炉内焚烧垃圾时使用寿命长的优点。
实施例3
一种循环流化床锅炉用钢纤维增强耐磨抗热震浇注料，包括按重量计的以下各组分：骨料45份、粉料25份、粘结剂15份、复合钢纤维12份以及水3份。
其中，所述骨料的粒径为2.5mm，包括碳化硅、莫来石粉、板状刚玉粉、镁铝尖晶石粉以及硅微粉，所述粉料粒径为1.0mm，包括矾土以及氧化铝微粉，所述粘结剂为纯铝酸钙水泥，所述复合钢纤维从内到外依次为钢纤维主体、耐腐蚀铜层以及有机粘结层。
所述耐腐蚀铜层为包含纳米二氧化硅的镀铜层，所述有机粘结层为聚次苯基硫醚与乙烯基三甲氧基硅烷共混的粘结偶联层，通过硫醚键共聚方式增强硅烷偶联的交联度。
所述耐腐蚀铜层通过焦磷酸盐镀铜工艺完成，并且在焦磷酸盐镀铜液中添加纳米二氧化硅和二氧化硅络合剂，所述纳米二氧化硅的重量占所述耐腐蚀铜层重量的1.8%。所述二氧化硅络合剂为氨三乙酸。
所述有机粘结层包括按重量计的以下各组分：聚次苯基硫醚15份、乙烯基三甲氧基硅烷55份、润湿剂聚氧乙烯烷基醇酰胺7份、酮类溶剂甲基异丁基酮23份。
所述有机粘结层的涂覆方法依次包括以下步骤：
s1、将已经带有所述耐腐蚀铜层的所述复合钢纤维的半成品，加入到所述聚氧乙烯烷基醇酰胺中，浸没并润湿12min，取出后在30℃环境下干燥3h，得到待涂覆的基材；
s2、在混合反应釜中添加甲基异丁基酮，并升温至75℃，并保持5min，然后加入所述聚次苯基硫醚以及乙烯基三甲氧基硅烷，再次升温至95℃，混合均匀后得到涂覆液；
s3、在所述涂覆液中添加待涂覆的所述基材，混合55min，得到待固化的所述复合钢纤维；
s4、将待固化的所述复合钢纤维，在热远红外线辐射下固化，所述热远红外线的波长为780μm，固化温度为85℃，固化时间为22min，最终得到成品的所述复合钢纤维。
所述钢纤维主体的平均直径为300μm，所述耐腐蚀铜层的平均厚度为20μm，所述有机粘结层的平均厚度为15μm。
在本实施例中，所述有机粘结层的厚度不宜过大，否则会增大脱落风险，确定2-15μm的厚度最佳。
最终，本实施例中的所述复合钢纤维具有结构强度大、粘结性好以及耐腐蚀性好的优点，所述浇注料的成型成品具有结构强度大、耐磨、受热均匀性好，耐腐蚀效果好，以及在循环流化床锅炉内焚烧垃圾时使用寿命长的优点。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。