一种保温吸波防磁材料配方及其制备方法

摘要

本发明公开了一种保温吸波防磁材料配方及制备方法，配方由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成，其制备方法是先分别制备保温膜层、吸波膜层和防磁膜层，然后将保温膜层、吸波膜层和防磁膜层通过在真空环境中加热压缩，得到保温吸波防磁材料，克服了现有防磁材料使用时存在强度和硬度较差、易腐蚀且成本较高的问题，通过该制备方法制得的耐高温、耐磨损、耐腐蚀，良好的性能可以使连铸生产现场浇注不锈钢及特殊钢时减少中心偏析，减少粗大的柱状晶，同时使用寿命的有效提高减少了停机下线的更换次数，单位时间内固定能耗少，增加铸坯产能，有效地提高了连铸效率，而且，本发明使得防磁材料具备保温和吸波的功能。

权利要求

1.一种保温吸波防磁材料，其特征在于，由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成：保温原料：聚醚多元醇5-8份、苯均四酸二亚酰胺4-8份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯3-

5份、辛酸亚锡10-14份、泡沫稳定剂1-4份、二乙醇胺7-9份、蒸馏水20-30份、玻化微珠21-26份、膨胀石墨25-29份、聚磷酸铵12-15份；

吸波原料：丙烯腈4-7份、衣康酸6-8份、偶氮异丁腈10-12份、二甲基亚砜3-6份；

防磁原料：低碳合金35-41份、溴化聚苯乙烯35-64份、铁15-23份、铜11-18份、改性硅灰石5-8份、石油磺酸钙11-18份、钛25-30份、膨胀珍珠粉1-7份、滑石粉10-17份、动物胶5-14份、玻璃微珠11-24份、氢氧化镁5.5-9份、苯乙烯-丙烯腈共聚物23-55份、羧甲基纤维素10-

13份、硅灰粉5-7份、色母粒19-38份、微晶石蜡12-23份、硅1-9份、硅酸钠5.5-11份。

2.如权利要求1所述的一种保温吸波防磁材料，其特征在于，由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成：保温原料：聚醚多元醇5份、苯均四酸二亚酰胺4份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯3份、辛酸亚锡10份、泡沫稳定剂1份、二乙醇胺7份、蒸馏水20份、玻化微珠21份、膨胀石墨25份、聚磷酸铵12份；

吸波原料丙烯腈4份、衣康酸6份、偶氮异丁腈10份、二甲基亚砜3份；

防磁原料：低碳合金35份、溴化聚苯乙烯35份、铁15份、铜11份、改性硅灰石5份、石油磺酸钙11份、钛25份、膨胀珍珠粉1份、滑石粉10份、动物胶5份、玻璃微珠11份、氢氧化镁5.5份、苯乙烯-丙烯腈共聚物23份、羧甲基纤维素10份、硅灰粉5份、色母粒19份、微晶石蜡12份、硅1份、硅酸钠5.5份。

3.一种保温吸波防磁材料的制备方法，其特征在于，先分别制备保温膜层、吸波膜层和防磁膜层，然后将保温膜层、吸波膜层和防磁膜层通过在真空环境中加热压缩，得到保温吸波防磁材料；

所述保温膜层的制备方法为：先将玻化微珠放入容器中搅拌均匀；将聚醚多元醇、泡沫稳定剂、蒸馏水按配方比例均匀混合成组分A，称量144份苯均四酸二亚酰胺作为组分B，将多亚甲基多苯基多异氰酸酯、辛酸亚锡、二乙醇胺、膨胀石墨、聚磷酸铵混合作为C组，然后将A、B和C三组在塑料烧杯中混合并搅拌

15s，倒入装有玻化微珠的容器中，用电动搅拌器快速搅拌45s，搅拌完毕后，立即将其倒入自制的模具中自由发泡，待发泡完毕后，将泡沫放入70℃的烘箱中熟化24h；

所述吸波膜层的制备方法为：将丙烯腈、衣康酸、偶氮异丁腈溶解在二甲基亚砜中，在

60℃聚合24h后制得PAN聚合液，按其固含量的10％分别加入铁，搅拌30分钟后压制成复合PAN膜，并在60℃下烘干，在N2氛围中热处理至700℃，制得吸波膜层；

所述防磁膜层的制备方法为：先将所有防磁原料送入锻造煤气炉混合加热至1150-

1200℃，保温30-40分钟，然后取出混合加热的原料用锻锤开锻至温度降至900℃，入炉加热至1150-1200℃取出开锻，反复操作至锻造毛坯符合锻造要求，锻造毛坯加入台车炉加热至

1050-1100℃保温40-45分钟，随炉空冷至常温后进行粗加工，最后加热至1120-1160℃保温

90-95分钟后，620-680℃的温度下水冷10-16小时，然后升温至750-810℃保温14-20小时后，空冷至常温，并切成膜状。

4.如权利要求3所述的一种保温吸波防磁材料的制备方法，其特征在于，所述电动搅拌器的转速匀速控制在1500r/min。

5.如权利要求3所述的一种保温吸波防磁材料的制备方法，其特征在于，所述模具的尺寸为15cm×15cm×15cm。

说明书

一种保温吸波防磁材料配方及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种保温吸波防磁材料配方及其制备方法。

背景技术

[0002] 防磁材料在国内被称为高氮铬锰不锈钢，这种无磁不锈钢最初是在七八十年代由国家钢铁研究总院与抚顺特钢联合研制的。最初研制应用于我们国家的钻井技术。开发出的W1813N和N1310两种无磁不锈钢广泛应用于国内无磁钻铤市场。由于在研制这种无磁钢时，我们国家的钻井技术非常落后，并没有碰到比较复杂的井下环境(高温、腐蚀环境)，因此W1813N和N1310的耐腐蚀性能极差，所以国产无磁不锈钢钻铤在国际上由于耐蚀性差的原因，导致名声不好。我国1975年将1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N纳入国标(GB)。研究发现CrMn系不锈钢有很多不可多得的特性，如1、固溶处理后高的强度，2、冷加工高的硬化率、高的强化系数，3、无磁性(冷加工状态下极低的导磁率)，4优良的耐磨性，5较小的晶间腐蚀倾向。所以CrMn系不断得到改良和创新，不断开发出一系列新钢种，这就形成CrMnN不锈钢与AISI300(CrNi系)并列的AISI200(CrMn系)不锈钢。由于这些钢种Mn含量都很高，大大增加钢中N的溶解度，因此N含量都在0.3-0.4％，固溶处理后可得到完全奥氏体组织，而且十分稳定，冷作后可得到无磁及较高的强度。

[0003] 目前国内防磁材料在电磁搅拌过程应用中，基本采用高的Ti、Ni、Cr、Mo合金，昂贵的Ti、Ni、Cr、Mo合金造成应用领域经济指标高涨。并且，材料应用中分项性能指标也有不能满足现场需求的状况，停机检修更换组件影响产量，寿命有待进一步提高。在生产现场连铸无磁夹送辊的材料具体选取上，一般通用欧洲的材料标准。原设计材质是X5NiCrTi26-15(西马克)，属于德国牌号。国内对应成份为0Cr15Ni25Ti2MoAlVB。该成分的主要特点是依靠添加大量的稳定奥氏体化的元素Ni，来获得单相的奥氏体钢，使其具有较低的磁导率，形成的产品在变频高磁场强度环境下，减少对穿越铸坯的磁力线的屏蔽，以改善铸坯等轴晶率。此材料总体上能完成设计意图，但相对工况使用要求合金元素过量浪费，价格昂贵。并且此材料相对强度设计较低，实现产品后，表现为屈服强度较低，使用过程极易发生挠曲变形；
在硬度方面表现不理想，耐磨能力极差，使用中在磨粒磨损和粘着磨损状态下，过早啃噬不能完成工艺要求。在焊接性能方面也不太好，熔敷过程中层间熔池反应区气体不宜上升，存留量较多，给后期修复带来不便；另外，我们发现，材料在使用中受到冷却水的侵蚀绝不容忽视，工厂所送喷淋冷却水，通过前期的净化水处理，大量药品留存在冷却水当中，造成电导率极高，对材料的电化学腐蚀非常明显。

[0004] 更重要的是，目前的防磁材料并为制备出具有保温和吸波功能的材料。

发明内容

[0005] 为了解决上述的问题，本发明提供了一种保温吸波防磁材料配方及其制备方法，克服了现有防磁材料使用时存在强度和硬度较差、易腐蚀且成本较高的问题，通过该制备方法制得的耐高温、耐磨损、耐腐蚀，良好的性能可以使连铸生产现场浇注不锈钢及特殊钢时减少中心偏析，减少粗大的柱状晶，同时使用寿命的有效提高减少了停机下线的更换次数，单位时间内固定能耗少，增加铸坯产能，有效地提高了连铸效率，而且，本发明使得防磁材料具备保温和吸波的功能，可以有效解决背景技术中的问题。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种保温吸波防磁材料配方，由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成：

[0007] 保温原料：聚醚多元醇5-8份、苯均四酸二亚酰胺4-8份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯3-5份、辛酸亚锡10-14份、泡沫稳定剂1-4份、二乙醇胺7-9份、蒸馏水20-30份、玻化微珠21-26份、膨胀石墨25-29份、聚磷酸铵12-15份；

[0008] 吸波原料：丙烯腈4-7份、衣康酸6-8份、偶氮异丁腈10-12份、二甲基亚砜3-6份；

[0009] 防磁原料：低碳合金35-41份、溴化聚苯乙烯35-64份、铁15-23份、铜11-18份、改性硅灰石5-8份、石油磺酸钙11-18份、钛25-30份、膨胀珍珠粉1-7份、滑石粉10-17份、动物胶5-14份、玻璃微珠11-24份、氢氧化镁5.5-9份、苯乙烯-丙烯腈共聚物23-55份、羧甲基纤维素10-13份、硅灰粉5-7份、色母粒19-38份、微晶石蜡12-23份、硅1-9份、硅酸钠5.5-11份。

[0010] 进一步地，由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成：

[0011] 保温原料：聚醚多元醇5份、苯均四酸二亚酰胺4份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯3份、辛酸亚锡10份、泡沫稳定剂1份、二乙醇胺7份、蒸馏水20份、玻化微珠21份、膨胀石墨25份、聚磷酸铵12份；

[0012] 吸波原料丙烯腈4份、衣康酸6份、偶氮异丁腈10份、二甲基亚砜3份；

[0013] 防磁原料：低碳合金35份、溴化聚苯乙烯35份、铁15份、铜11份、改性硅灰石5份、石油磺酸钙11份、钛25份、膨胀珍珠粉1份、滑石粉10份、动物胶5份、玻璃微珠11份、氢氧化镁5.5份、苯乙烯-丙烯腈共聚物23份、羧甲基纤维素10份、硅灰粉5份、色母粒19份、微晶石蜡
12份、硅1份、硅酸钠5.5份。

[0014] 另外本发明还设计了一种保温吸波防磁材料的制备方法，先分别制备保温膜层、吸波膜层和防磁膜层，然后将保温膜层、吸波膜层和防磁膜层通过在真空环境中加热压缩，得到保温吸波防磁材料。

[0015] 进一步地，所述保温膜层的制备方法为：先将玻化微珠放入容器中搅拌均匀；将聚醚多元醇、泡沫稳定剂、蒸馏水按配方比例均匀混合成组分A，称量144份苯均四酸二亚酰胺作为组分B，将多亚甲基多苯基多异氰酸酯、辛酸亚锡、二乙醇胺、膨胀石墨、聚磷酸铵混合作为C组，然后将A、B和C三组在塑料烧杯中混合并搅拌15s，倒入装有玻化微珠的容器中，用电动搅拌器快速搅拌45s，搅拌完毕后，立即将其倒入自制的模具中自由发泡，待发泡完毕后，将泡沫放入70℃的烘箱中熟化24h。

[0016] 进一步地，所述电动搅拌器的转速匀速控制在1500r/min。

[0017] 进一步地，所述模具的尺寸为15cm×15cm×15cm。

[0018] 进一步地，所述吸波膜层的制备方法为：将丙烯腈、衣康酸、偶氮异丁腈溶解在二甲基亚砜中，在60℃聚合24h后制得PAN聚合液，按其固含量的10％分别加入铁，搅拌30分钟后压制成复合PAN膜，并在60℃下烘干，在N2氛围中热处理至700℃，制得吸波膜层。

[0019] 进一步地，所述防磁膜层的制备方法为：先将所有防磁原料送入锻造煤气炉混合加热至1150-1200℃，保温30-40分钟，然后取出混合加热的原料用锻锤开锻至温度降至900℃，入炉加热至1150-1200℃取出开锻，反复操作至锻造毛坯符合锻造要求，锻造毛坯加入台车炉加热至1050-1100℃保温40-45分钟，随炉空冷至常温后进行粗加工，最后加热至1120-1160℃保温90-95分钟后，620-680℃的温度下水冷10-16小时，然后升温至750-810℃保温14-20小时后，空冷至常温，并切成膜状。

[0020] 本发明有益效果为：本发明克服了现有防磁材料使用时存在强度和硬度较差、易腐蚀且成本较高的问题，通过该制备方法制得的耐高温、耐磨损、耐腐蚀，良好的性能可以使连铸生产现场浇注不锈钢及特殊钢时减少中心偏析，减少粗大的柱状晶，同时使用寿命的有效提高减少了停机下线的更换次数，单位时间内固定能耗少，增加铸坯产能，有效地提高了连铸效率，而且，本发明使得防磁材料具备保温和吸波的功能。

具体实施方式

[0021] 根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

[0022] 实施例1：

[0023] 一种保温吸波防磁材料配方，由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成：

[0024] 保温原料：聚醚多元醇5份、苯均四酸二亚酰胺4份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯3份、辛酸亚锡10份、泡沫稳定剂1份、二乙醇胺7份、蒸馏水20份、玻化微珠21份、膨胀石墨25份、聚磷酸铵12份；

[0025] 吸波原料丙烯腈4份、衣康酸6份、偶氮异丁腈10份、二甲基亚砜3份；

[0026] 防磁原料：低碳合金35份、溴化聚苯乙烯35份、铁15份、铜11份、改性硅灰石5份、石油磺酸钙11份、钛25份、膨胀珍珠粉1份、滑石粉10份、动物胶5份、玻璃微珠11份、氢氧化镁5.5份、苯乙烯-丙烯腈共聚物23份、羧甲基纤维素10份、硅灰粉5份、色母粒19份、微晶石蜡
12份、硅1份、硅酸钠5.5份。

[0027] 该材料的制备方法为：先分别制备保温膜层、吸波膜层和防磁膜层，然后将保温膜层、吸波膜层和防磁膜层通过在真空环境中加热压缩，得到保温吸波防磁材料；

[0028] 其中保温膜层的制备方法为：先将玻化微珠放入容器中搅拌均匀；将聚醚多元醇、泡沫稳定剂、蒸馏水按配方比例均匀混合成组分A，称量144份苯均四酸二亚酰胺作为组分B，将多亚甲基多苯基多异氰酸酯、辛酸亚锡、二乙醇胺、膨胀石墨、聚磷酸铵混合作为C组，然后将A、B和C三组在塑料烧杯中混合并搅拌15s，倒入装有玻化微珠的容器中，用电动搅拌器快速搅拌45s，搅拌完毕后，立即将其倒入自制的模具中自由发泡，待发泡完毕后，将泡沫放入70℃的烘箱中熟化24h，所述电动搅拌器的转速匀速控制在1500r/min，所述模具的尺寸为15cm×15cm×15cm；

[0029] 其中吸波膜层的制备方法为：将丙烯腈、衣康酸、偶氮异丁腈溶解在二甲基亚砜中，在60℃聚合24h后制得PAN聚合液，按其固含量的10％分别加入铁，搅拌30分钟后压制成复合PAN膜，并在60℃下烘干，在N2氛围中热处理至700℃，制得吸波膜层。

[0030] 其中防磁膜层的制备方法为：先将所有防磁原料送入锻造煤气炉混合加热至1150℃，保温300分钟，然后取出混合加热的原料用锻锤开锻至温度降至900℃，入炉加热至1150℃取出开锻，反复操作至锻造毛坯符合锻造要求，锻造毛坯加入台车炉加热至1050℃保温40分钟，随炉空冷至常温后进行粗加工，最后加热至1120℃保温90分钟后，在620℃的温度下水冷10小时，然后升温至750℃保温14小时后，空冷至常温，并切成膜状。

[0031] 实施例2：

[0032] 一种保温吸波防磁材料配方，由保温原料、吸波原料和防磁原料组成，其分别由下列重量份数的原料组成：

[0033] 保温原料：聚醚多元醇8份、苯均四酸二亚酰胺8份、多亚甲基多苯基多异氰酸酯5份、辛酸亚锡14份、泡沫稳定剂4份、二乙醇胺9份、蒸馏水30份、玻化微珠26份、膨胀石墨29份、聚磷酸铵15份；

[0034] 吸波原料：丙烯腈7份、衣康酸8份、偶氮异丁腈12份、二甲基亚砜6份；

[0035] 防磁原料：低碳合金41份、溴化聚苯乙烯64份、铁23份、铜18份、改性硅灰石8份、石油磺酸钙18份、钛30份、膨胀珍珠粉7份、滑石粉17份、动物胶14份、玻璃微珠24份、氢氧化镁9份、苯乙烯-丙烯腈共聚物55份、羧甲基纤维素13份、硅灰粉7份、色母粒38份、微晶石蜡23份、硅9份、硅酸钠11份。

[0036] 该材料的制备方法为：先分别制备保温膜层、吸波膜层和防磁膜层，然后将保温膜层、吸波膜层和防磁膜层通过在真空环境中加热压缩，得到保温吸波防磁材料；

[0037] 其中保温膜层的制备方法为：先将玻化微珠放入容器中搅拌均匀；将聚醚多元醇、泡沫稳定剂、蒸馏水按配方比例均匀混合成组分A，称量144份苯均四酸二亚酰胺作为组分B，将多亚甲基多苯基多异氰酸酯、辛酸亚锡、二乙醇胺、膨胀石墨、聚磷酸铵混合作为C组，然后将A、B和C三组在塑料烧杯中混合并搅拌15s，倒入装有玻化微珠的容器中，用电动搅拌器快速搅拌45s，搅拌完毕后，立即将其倒入自制的模具中自由发泡，待发泡完毕后，将泡沫放入70℃的烘箱中熟化24h，所述电动搅拌器的转速匀速控制在1500r/min，所述模具的尺寸为15cm×15cm×15cm；

[0038] 其中吸波膜层的制备方法为：将丙烯腈、衣康酸、偶氮异丁腈溶解在二甲基亚砜中，在60℃聚合24h后制得PAN聚合液，按其固含量的10％分别加入铁，搅拌30分钟后压制成复合PAN膜，并在60℃下烘干，在N2氛围中热处理至700℃，制得吸波膜层。

[0039] 其中防磁膜层的制备方法为：先将所有防磁原料送入锻造煤气炉混合加热至1200℃，保温40分钟，然后取出混合加热的原料用锻锤开锻至温度降至900℃，入炉加热至1200℃取出开锻，反复操作至锻造毛坯符合锻造要求，锻造毛坯加入台车炉加热至1100℃保温45分钟，随炉空冷至常温后进行粗加工，最后加热至1160℃保温95分钟后，680℃的温度下水冷16小时，然后升温至810℃保温20小时后，空冷至常温，并切成膜状。

[0040] 本发明中：

[0041] 玻璃化珠：由于表面玻化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热﹑防火﹑吸音性能，适合诸多领域中作轻质填充骨料和绝热﹑防火﹑吸音﹑保温材料。在建材行业中，用玻化微珠作为轻质骨料，可提高砂浆的和易流动性和自抗强度，减少材性收缩率，提高产品综合性能，降低综合生产成本。在轻质干混砂浆(保温型、砌筑型、抹面型)应用中，用玻化微珠替代传统的普通膨胀珍珠岩和聚苯颗粒作干混保温砂浆轻质骨料，克服了膨胀珍珠岩吸水性大﹑易粉化，在料浆搅拌中体积收缩率大，易造成产品后期强度低和空鼓开裂等现象，同时又弥补了聚苯颗粒有机材料易燃﹑防火性能差﹑高温产生有害气体和耐老化耐候性低﹑施工中反弹性大等缺陷，提高完善了保温砂浆的综合性能和施工性能。

[0042] 玻璃微珠：玻璃微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能特殊的一种新型材料。该产品由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，粒度为10—250微米，壁厚1-2微米。该产品具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过特殊处理具有亲油憎水性能，非常容易分散于有机材料体系中，化学成份：SiO2>67％,CaO>8.0％MgO>2.5％Na2O<14％,Al2O30.5-2.0Fe2O3>0.15其他2.0％。

[0043] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。