專利名稱：耐火材料用無水結(jié)合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是生產(chǎn)鎂鈣碳磚、鎂白云石碳磚和白云石碳磚所使用的一種無水結(jié)合劑，它是用酚類混合物與醛類物質(zhì)在酸性催化劑作用下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，經(jīng)真空脫水和溶劑調(diào)粘而成。
隨著鋼鐵冶煉生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們研制出一種新型耐火材料-碳復(fù)合耐火材料，結(jié)合劑在碳復(fù)合耐火材料中占有非常重要的地位，它對坯料的混煉、成型性能以及制品的顯微結(jié)構(gòu)和性能會產(chǎn)生很大的影響。
目前碳復(fù)合耐火材料鎂碳磚應(yīng)用很廣，這種磚采用含水的改性酚醛樹脂結(jié)合劑，缺點是氧化鎂在高溫、真空條件下自身的蒸發(fā)失重，組織劣化和易于與碳起還原反應(yīng)等，主料是電熔鎂砂，價格貴，原料局限性大。因此，人們又在研制鎂鈣碳磚、鎂白云石碳磚和白云石碳磚，這種磚克服了上述的缺點，但其鎂鈣砂、鎂白云石和白云石原料中存在著游離氧化鈣，它極易與水作用，使磚發(fā)生裂紋，故必須使用無水結(jié)合劑才能解決水化問題。目前多采用瀝青和焦油餾分的混合物作為結(jié)合劑，由于焦油和瀝青排放出致癌物質(zhì)、臭氣和煙塵，污染環(huán)境，威脅著人類的身體健康，同時這種結(jié)合劑的質(zhì)量差，影響著磚的理化性能。本發(fā)明所采用的原料、配方、縮聚條件、脫水程度以及調(diào)粘的方法等均有獨(dú)到之處，是一種比較理想的結(jié)合劑，即解決了環(huán)保問題，又提高了磚的理化性能。
本發(fā)明的主要目的是解決鎂鈣碳磚、鎂白云石碳磚和白云石碳磚的水化問題，提高耐火材料的質(zhì)量，促進(jìn)鋼鐵冶煉生產(chǎn)的發(fā)展。
本發(fā)明采用酚類混合物為原料，在酸性催化劑作用下，與醛類物質(zhì)進(jìn)行縮聚，經(jīng)真空脫水和溶劑調(diào)粘等過程而制成無水結(jié)合劑。該結(jié)合劑所用各原料如下酚類混和物有粗酚、工業(yè)酚、混和甲酚、混和二甲酚、苯基苯酚和苯酚等的一種以上。
醛類物質(zhì)有糠醛、乙醛、丙醛、甲醛和聚甲醛等的一種以上。
酸性催化劑有草酸、硫酸、鹽酸、磷酸和對甲苯磺酸等的一種以上。
溶劑類物質(zhì)有醋酸丁酯、醋酸異丙酯、醋酸乙酯、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、環(huán)已酮、二甲苯和液態(tài)石油樹脂等的一種以上。
本發(fā)明所采用的技術(shù)。酚類混合物中的有效酚類物質(zhì)和醛類物質(zhì)，在酸性催化劑作用下，經(jīng)過加熱縮聚、真空脫水和無水溶劑調(diào)粘而成，其酚醛摩爾比為1∶0.7～0.9，酸性催化劑的加入量相當(dāng)于酚類物質(zhì)的重量百分比0.3～3.0%，無水溶劑的加入量相當(dāng)于酚類物質(zhì)的重量百分比20～60%。
酚類混合物和醛類物質(zhì)在反應(yīng)釜中，加入酸性催化劑充分?jǐn)嚢瑁趭A套通蒸汽加熱，汽壓為0.05～0.1MPa，當(dāng)物料加熱到近沸騰時即停汽，使物料在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行縮聚，縮聚時間約60～150分鐘，再充分?jǐn)嚢?，抽真空，在真空度?.02～0.08MPa下進(jìn)行加熱脫水，脫水時間約為1～3小時，待到水份降到重量百分比為0.3%以下即可停汽、停攪拌和停抽真空。待物料溫度降到90～120℃時，在攪拌下加溶劑調(diào)粘即成本發(fā)明無水結(jié)合劑。無水結(jié)合劑的質(zhì)量為水份重量百分比0.3%以下，25℃時的粘度20～60Pa.S，固含量百分比60～78%，游離酚重量百分比7%以下，羥基值200～450mg/g。
本發(fā)明的特點。得到合格的無水結(jié)合劑的技術(shù)關(guān)鍵在于控制好混合酚類中的有效成份與醛類物質(zhì)的摩爾比;控制好沸騰前的升溫速度、加熱時間和催化劑的加入量;控制好脫水時的真空度和脫水程度。聚合程度要適中，控制平均分子量為220～480。如果聚合程度太大，磚在爐子中使用時形成鑲嵌狀碳素聚合體的能力差，會影響磚的高溫強(qiáng)度，如果聚合程度太小，在常溫時的粘度差，會影響磚的常溫耐壓強(qiáng)度。調(diào)粘所用的溶劑必須是無水的，與常用的含水溶劑完全不同。
用本發(fā)明制成的鎂鈣碳磚、鎂白云石碳磚或白云石碳磚的常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，氣孔率小于5%，體積密度大于2.8g/cm3，園滿地解決了水化問題。
實施例1在裝有攪拌器、回流冷卻器、溫度計及真空表的反應(yīng)釜中裝入工業(yè)酚600份，工業(yè)甲醛385份及工業(yè)鹽酸2.4份，開動攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，同時于夾套通蒸汽加熱，汽壓為0.05～0.1MPa，當(dāng)物料加熱到近沸騰時立即停汽，讓物料在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行縮聚，縮聚時間約90～120分鐘，然后開動攪拌機(jī)和真空泵，在真空度為0.02～0.08MPa下進(jìn)行加熱脫水，脫水時間約1～3小時，待水份降到重量百分比0.3%以下即停汽、停攪拌、停止抽真空，待物料溫度降到90～120℃時，在攪拌下加入醋酸丁酯200份，再攪拌20分鐘即得成品。該無水結(jié)合劑的質(zhì)量指標(biāo)如下水份0.2%，25℃下的粘度為20Pa.S，固含量65.5%，游離酚5.9%，羥基值為395mg/g，平均分子量420。
實施例2在實施例1的反應(yīng)釜裝置中，加入粗酚600份，工業(yè)甲醛為264份，攪拌混合后加鹽酸調(diào)節(jié)PH＝2～3即可。
按照實施例1的操作過程，最終可獲得以粗酚為原料的無水結(jié)合劑產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于它是由酚類混合物中的有效酚類物質(zhì)和醛類物質(zhì)，在酸性催化劑作用下，經(jīng)過加熱縮聚、真空脫水和無水溶劑調(diào)粘而成，其酚醛摩爾比為1∶0.7～0.9，酸性催化劑的加入量相當(dāng)于酚類物質(zhì)的重量百分比0.3～3.0%，無水溶劑的加入量相當(dāng)于酚類物質(zhì)的重量百分比20～60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于酚類混合物是用粗酚、工業(yè)酚、混合甲酚、混合二甲酚、苯基苯酚和苯酚的一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于醛類物質(zhì)是用糠醛、乙醛、丙醛、甲醛和聚甲醛的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于酸性催化劑是草酸、硫酸、鹽酸、磷酸和對甲苯磺酸的一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于無水有機(jī)溶劑為醋酸丁酯、醋酸異丙酯、醋酸乙酯、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、環(huán)己酮、二甲苯和液態(tài)石油樹脂的一種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于聚合程度要適中，控制平均分子量為220～480。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂鈣碳系耐火材料用無水結(jié)合劑，其特征在于無水結(jié)合劑的重量為水份重量百分比0.3%以下，25℃時的粘度20～60Pa.S，固含量重量百分比60～78%，游離酚重量百分比7%以下，羥基值200～450mg/g。
全文摘要
本發(fā)明是鎂鈣碳磚、鎂白云石碳磚和白云石碳磚及耐火澆鑄料用無水有機(jī)結(jié)合劑。它是由酚類混合物、醛類物質(zhì)和酸性催化劑經(jīng)加熱縮聚、真空脫水和溶劑調(diào)粘而成。制品含水率重量百分比0.3％以下，25℃時的粘度20～60Pa.S，固含量重量百分比60～78％，游離酚重量百分比7％以下，羥基值200～450mg/g。特點是鎂鈣碳磚和白云石碳磚的常溫耐壓強(qiáng)度大于35MPa，氣孔率小于5％，體積密度大于2.8g/cm
文檔編號C04B24/28GK1093691SQ9310425
公開日1994年10月19日 申請日期1993年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月14日
發(fā)明者周惠興, 何君秋, 王艷華, 周艷君 申請人:冶金工業(yè)部鞍山熱能研究院