CN102127197A - 镁碳砖用酚醛树脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁碳砖用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：①将苯酚、甲醛和碱性催化剂按物质的量比1.0∶1.1～1.5∶0.01～0.03加入反应釜中，升温至60～90℃，恒温1～4小时；②向反应釜中加入占苯酚重量10～20％的造纸废液和2～5％的醇类物质，搅拌均匀；③60～90℃下真空蒸馏步骤②的混匀物，至混匀物的粘度为3000～25000MPa·s/25℃。采用本发明制备的酚醛树脂，与镁砂骨料、镁砂细粉、石墨进行混合，然后成型处理得到的镁碳砖，具有良好的机械性能：耐压强度和高温抗折强度，同时由于本发明酚醛树脂的制作成本低，从而能大幅度地降低镁碳砖的生产成本。

Description

镁碳砖用酚醛树脂的制备方法

技术领域

本发明涉及酚醛树脂技术领域，尤其是用作镁碳耐火砖结合剂的酚醛树脂的制备方法。

背景技术

镁碳耐火材料，是以氧化镁和碳为主要成分的耐火材料。具有优良的抗渣侵蚀性、熔渣渗透性、热震稳定性和导热性。显气孔率为3％～10％。主要用于炼钢氧化转炉的炉衬、出钢口，高功率电炉炉墙热点部位，以及炉外精炼炉内衬、盛钢桶渣线部位等。一般采用高纯镁砂粉粒、碳素材料(包括石墨)和焦油沥青或树脂等为原料，经配料、热混、成型后，再经300℃左右或1000℃以上焙烧而成。

镁碳耐火材料的应用历史悠长，应用范围广泛，尤其是镁碳砖，已经在转炉、电炉、钢包以及炉外精炼等方面得到了很好的应用。制造镁碳砖所用到的结合剂一般为酚醛树脂，酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚反应而成，一般情况下用苯酚和甲醛为原材料，由于苯酚价格偏高直接造成了酚醛树脂的成本较高，价格15000元/吨。虽然市场上普通的酚醛树脂制造的镁碳砖质量较好，但由于普通酚醛树脂价格的偏高，也制约了镁碳砖的快速发展，因此开发一种低成本的镁碳砖用酚醛树脂是十分必要的。

发明内容

本发明针对不足，提出一种镁碳砖用酚醛树脂的制备方法，采用得到的酚醛树脂造出的镁碳砖具有良好的机械性能，同时大幅度地降低生产成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种镁碳砖用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

①、将苯酚、甲醛和碱性催化剂按物质的量比1.0∶1.1～1.5∶0.01～0.03加入反应釜中，升温至60～90℃，恒温1～4小时；

②、向反应釜中加入占苯酚重量10～20％的造纸废液和2～5％的醇类物质，搅拌均匀；

③、60～90℃下真空蒸馏步骤②的混匀物，至混匀物的粘度为3000～25000MPa·s/25℃。

优选的，步骤①中碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、氧化钙的一种或多种。

优选的，步骤②中醇类选自二元醇或三元醇。

优选的，所述二元醇为乙二醇或二乙二醇。

优选的，所述三元醇为丙三醇。

优选的，步骤③中真空蒸馏的压力为0.01～0.06MPa。

一种镁碳砖用酚醛树脂，采用如上所述的制备方法制备而成。

一种镁碳砖，由上述的酚醛树脂，与镁砂骨料、镁砂细粉和石墨混匀，成型而制成。

与现有技术相比，本发明向常规方法制备的酚醛树脂中加入造纸废液和醇类物质，其中由于造纸废液中30～50wt％的为木质素，而木质素具有与酚醛树脂相似的结构，因此可以部分替代苯酚用于酚醛树脂的生产。在酚醛树脂体系中加入造纸废液后，在碱性环境下，木质素的活性点数目在一定程度上有所增加，并进一步参与苯酚与甲醛之间的聚合反应，不但提高了酚醛树脂的固含量和残碳率，而且在一定程度上也提高了酚醛树脂的性价比。而加入的醇类物质，用来调节所制备的酚醛树脂的粘度；由于一元醇的沸点较低，本发明使用的为高沸点的二元醇或三元醇。

采用本发明制备的酚醛树脂，与镁砂骨料、镁砂细粉、石墨进行混合，然后成型处理得到的镁碳砖，具有良好的机械性能：耐压强度和高温抗折强度，同时由于本发明酚醛树脂的制作成本低，从而能大幅度地降低镁碳砖的生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1

将苯酚、甲醛、氢氧化钠按物质的量比1∶1.5∶0.01加入反应釜中，加热搅拌至60℃，在此温度范围内恒温4小时后，60℃加入苯酚重量20％的造纸废液，恒温3小时后，加入苯酚重量3％的乙二醇，60℃和0.01MPa下脱水至树脂粘度为4300MPa·s/25℃。

本实施例生产出的酚醛树脂固含量为75～82％，残碳率为45～48％，水分为4～6％，游离酚为7～10％。

实施例2

将苯酚、甲醛、氢氧化钙按物质的量比1∶1.3∶0.02加入反应釜中，加热搅拌至70℃，在此温度范围内恒温3小时后，70℃加入苯酚重量10％的造纸废液，恒温2小时后，加入苯酚重量2％的丙三醇，70℃和0.06MPa下真空脱水至树脂粘度为10000mPa·s/25℃。

本实施例生产出的酚醛树脂固含量为76～83％，残碳率为45～50％，水分为4～6％，游离酚为7～10％。

实施例3

将苯酚、甲醛、氢氧化钠按物质的量比1∶1.1∶0.03加入反应釜中，加热搅拌至80℃，在此温度范围内恒温2小时后，80℃加入苯酚重量15％的造纸废液，恒温1小时后，加入苯酚重量5％的二乙二醇，80℃和0.04MPa下真空脱水至树脂粘度为7000MPa·s/25℃。

本实施例生产出的酚醛树脂固含量为75～83％，残碳率为45～49％，水分为4～6％，游离酚为7～10％。

对比实施例

将上述实施例1、实施例2或实施例3所制得的酚醛树脂与市场上普通的酚醛树脂，分别作为煤炭装的结合剂，与镁砂骨料、镁砂细粉、石墨等制砖原料混合后压制成砖坯，再经加热干燥制成镁碳砖，进行对比实验，结果见表1和表2。

表1镁碳砖的成分

表2不同结合剂的镁碳砖对比试验结果

由表1可以看出，上述镁碳砖只是结合剂不同，其他组分、含量都一样；对这四组镁碳砖进行对比检测试验，所得结果由表2列出。由表2结果可知，在制砖条件相同的情况下，本发明的所生产的镁碳砖和普通酚醛树脂所生产的镁碳砖检测结果相似，即能维持原良好的性能，但成本大大降低。由于普通酚醛树脂价格15000元/吨，而本发明的酚醛树脂由于采用造纸废液进行废物利用，成本价格为13000元/吨。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种镁碳砖用酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：

①、将苯酚、甲醛和碱性催化剂按物质的量比1.0∶1.1～1.5∶0.01～0.03加入反应釜中，升温至60～90℃，恒温1～4小时；

②、向反应釜中加入占苯酚重量10～20％的造纸废液和2～5％的醇类物质，搅拌均匀；

③、60～90℃下真空蒸馏步骤②的混匀物，至混匀物的粘度为3000～25000MPa·s/25℃。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤①中碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、氧化钙的一种或多种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤②中醇类选自二元醇或三元醇。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述二元醇为乙二醇或二乙二醇。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述三元醇为丙三醇。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤③中真空蒸馏的压力为0.01～0.06MPa。

7.一种镁碳砖用酚醛树脂，采用如权利要求1所述的制备方法制备而成。

8.一种镁碳砖，由如权利要求7所述的酚醛树脂，与镁砂骨料、镁砂细粉和石墨混匀，成型而制成。