【Abstrakt en Fenolová pryskyřice je důležitým pojivem žáruvzdorných materiálů. Ve srovnání s asfaltem má fenolová pryskyřice dobré smáčecí vlastnosti pro žáruvzdorné materiály a grafit, vysokou míru zbytkového uhlíku, dobrou přilnavost a lze ji míchat a lisovat při pokojové teplotě. Zelené tělo má výhody vysoké pevnosti, nízkého obsahu škodlivých látek a může zlepšit pracovní prostředí. Bylo široce používáno jako pojivo pro žáruvzdorné materiály obsahující uhlík. Tento článek začíná fenolovou pryskyřicí, analyzuje a pojednává o aplikaci fenolové pryskyřice v magnézio-uhlíkových cihlách, hliník-uhlíkových cihlách a jiných uhlíkatých kompozitních žárovzdorných materiálech, stejně jako v mezipánvových suchých materiálech, bezvodém vysokopecním bahně a jiných amorfních žárovzdorných materiálech.
Výzkum fenolové pryskyřice používané v žáruvzdorných materiálech se zaměřuje hlavně na modifikaci pryskyřice. Mezi nimi je hlavním trendem v budoucím výzkumu použití katalytických reakcí ke zlepšení struktury a výkonu reziduálního uhlíku. Pojivo je nepostradatelnou složkou v žáruvzdorných materiálech, hraje úlohu spojování částic žáruvzdorného materiálu a prášku dohromady. Syntéza nového typu sítě prostupující vysoce výkonnou fenolovou pryskyřicí je dalším trendem v budoucím výzkumu. Tato metoda se zaměřuje hlavně na změnu struktury samotné pryskyřice tak, aby po vytvrzení měla složitější síťovou strukturu než běžná fenolová pryskyřice. Zlepšete pevnost materiálu při nízkých teplotách a střední teplotu při současném snížení množství fenolu a snížení nákladů na fenolovou pryskyřici.
1 Fenolová pryskyřice
Fenolové pryskyřice (fenolické pryskyřice) jsou velkou třídou syntetických pryskyřic připravených polykondenzací fenolických sloučenin a aldehydových sloučenin. Použitou aldehydovou sloučeninou je hlavně formaldehyd a běžně se používají jiné aldehydy, jako je acetaldehyd, formaldehyd, furfural nebo směs několika aldehydů. Unikátní chemická struktura fenolické pryskyřice&# 39 a makromolekulární síťovaná síť ji propůjčují vynikajícím vlastnostem, jako je vynikající přilnavost, vynikající tepelná odolnost, jedinečná odolnost proti ablaci a dobrá nehořlavost. Proto jsou fenolové pryskyřice široce používány v plastech vyztužených skleněnými vlákny, formovacích materiálech, lepidlech, tepelných a elektrických izolačních materiálech, nátěrech atd.
Fenolové pryskyřice lze rozdělit do dvou typů: termosetické fenolové pryskyřice a novolakové fenolové pryskyřice podle jejich struktury a tvaru ohřevu. Termosetická fenolová pryskyřice se vyrábí použitím alkálií, jako je hydroxid draselný, hydroxid sodný, hydroxid barnatý nebo hydroxid vápenatý jako katalyzátor, s molárním poměrem formaldehyd / fenol GG> 1, řízením pH GG> 7 a reakcí na časové období při určité teplotě. Pryskyřice obsahující reaktivní methylolové skupiny, které mohou dále reagovat. Termoplastická fenolová pryskyřice se obvykle nazývá novolac nebo novolaková pryskyřice. Jedná se o fenolovou pryskyřici vyrobenou reakcí formaldehydu (F) a přebytku fenolu (P) působením kyselých katalyzátorů, jako je kyselina šťavelová, kyselina chlorovodíková, kyselina sírová a kyselina mravenčí, z nichž molární poměr (F / P)=0,6-0,9). Bez ohledu na to, zda se jedná o termosetovou pryskyřici nebo termoplastickou pryskyřici, je konečná vytvrzená struktura stejná, což je trojrozměrná síťová struktura. Zbytkový uhlík získaný z karbonizace pryskyřice při vysoké teplotě je důležitou strukturou, která podporuje práci žárovzdorných materiálů a zajišťuje jejich životnost.
2Aplikace fenolové pryskyřice v žáruvzdorném materiálu ve tvaru uhlíkového kompozitu
V současnosti se v důsledku rozvoje odvětví hutnictví kovů, zejména průmyslu železa a oceli, výrazně zvýšila poptávka po žáruvzdorných materiálech, což má za následek zvýšení aplikace fenolové pryskyřice v žáruvzdorném průmyslu. Žáruvzdorné materiály jsou široce používány v průmyslu hutnictví kovů, cementářském průmyslu a keramickém průmyslu. Pojivo je nepostradatelnou složkou při výrobě žáruvzdorných materiálů a hraje roli při spojování žáruvzdorných částic a prášku dohromady. Kromě toho si ve výrobní praxi žáruvzdorných materiálů lidé uvědomují, že kvalita a stabilita fenolových pryskyřic jsou jedním z hlavních faktorů ovlivňujících výkon žáruvzdorných materiálů obsahujících uhlík a význam fenolových pryskyřic je stále významnější.
2.1 Aplikace v uhlíkové cihle z hořčíku
Magnesia-uhlíková cihla je vysokoteplotní uhlíkový komplexní kompozitní materiál vypalovaný tavenou magnézií, grafitem a pojivem. Má relativně dlouhou životnost a věk pece může dosáhnout více než 1600 pecí. Proto v posledních letech dosáhla rychlého rozvoje. Magnesiové uhlíkové cihly jsou široce používány v průmyslu metalurgie železa a oceli hlavně kvůli jejich dobrým vlastnostem, ale vlastnosti pojivové fenolové pryskyřice mohou ovlivnit výkon magnezitových uhlíkových cihel. Fenolová pryskyřice používaná pro magnéziové uhlíkové cihly by měla mít vlastnosti vysokého obsahu pevných látek, nízké relativní molekulové hmotnosti, vysoké míry zbytkového uhlíku a nízkého obsahu vody.
Studiem vztahu mezi různými vlastnostmi pryskyřice a jejím poměrem surovin a procesem syntézy se dospělo k závěru, že nejlepší poměr surovin fenolové pryskyřice pro syntézu uhlíkových cihel magnézie je m (F) / m (P)=1,0 ~ 1,3; katalyzátor je w (NaOH)=50% roztok NaOH, přidané množství je 1% - 1,5% hmotnosti fenolu; nejlepší proces syntézy je: nejprve reagovat při 60 ~ 70 ° C po dobu 1 hodiny, poté zahřát na 80 ~ 90 ° po dobu 1 ~ 2 hodiny. Fenolová pryskyřice syntetizovaná za nejlepšího poměru suroviny a podmínek procesu má relativní molekulovou hmotnost 300 - 400, viskozitu 15 - 20 Pa.s, obsah pevné látky 77,0% - 82,0% (hmotn.) A zbytkový obsah uhlíku 43,0% ~ 49,0% (hmotn.), což může splnit výkonnostní požadavky fenolové pryskyřice pro uhlíkové cihly z hořčíku.
Protože výkon magnéziových uhlíkových cihel závisí do značné míry na uhlíkové struktuře tvořené vazebným systémem, pyrolýza fenolové pryskyřice vytváří narušenou křehkou homogenní skleněnou-uhlíkovou strukturu, která je velmi citlivá na oxidaci a napětí, takže magnéziové uhlíkové cihly Pryskyřice jsou často v kombinaci s jinými pojivy, jako je asfalt, pro zlepšení oxidační odolnosti a mechanických vlastností.
2.2 Aplikace v hliníkových uhlíkových cihlách
Hliník-uhlíkové cihly jsou vyrobeny z grafitu a korundu jako suroviny a do mixéru je přidáno určité množství pojiva a přísad a lisováno. Protože Al2O3 a C nepodléhají reakci tuhé fáze při teplotě vypalování produktu, vazebná pevnost cihel hliníku a uhlíku pochází hlavně z přísad a pojiv. Fenolová pryskyřice je široce používána v hliníkových uhlíkových cihlách díky svým vynikajícím vlastnostem. V současnosti žárovzdorné materiály hliník-uhlík široce používají jako pojivo fenolovou pryskyřici. Princip vazby spočívá hlavně ve zlepšení vazebné síly mezi vazebným činidlem a materiálem zesíťováním molekulárních segmentů fenolové pryskyřice během procesu vytvrzování za vzniku síťové struktury.
3Aplikace fenolové pryskyřice v netvarovaných žáruvzdorných materiálech
Fenolová pryskyřice se používá hlavně jako pojivo ve tvarovaných žárovzdorných výrobcích obsahujících uhlík. V posledních letech se jeho aplikační pole neustále rozšiřovalo a bylo používáno jako pojivo v netvarovaných žáruvzdorných materiálech.
3.1 Aplikace v bezvodém vysokopecním bahně
Ve srovnání s jinými netvarovanými žáruvzdornými materiály je ve střelné hlíně nejpoužívanější fenolová pryskyřice. Jako pojivo se používalo staré dělové bahno, hlavně za použití dehtu a smoly, ale v procesu používání smoly dehtu produkovaly karcinogeny a černý kouř, což způsobovalo velké škody na životním prostředí a bylo také obtížné slinovat a pomalu tvrdnout. . Jako pojivo pro bezvodé bahno ze stříbra fenolová pryskyřice nejen předchází problémům znečištění způsobeným dehtem jako pojivem, ale také zlepšuje odolnost proti korozi, slinovatelnost a odolnost proti opotřebení ze stříkacího bahna.
3.2 Aplikace do suchých materiálů mezipánve
Aplikace suchých mezipánví je stále více a více. Nejběžněji používaným pojivem při suché práci mezipánve doma i v zahraničí je fenolová pryskyřice, která má dobré konstrukční a užitné vlastnosti. Fenolová pryskyřice má však nevýhody spočívající ve zvýšení uhlíku a hydrogenaci roztavené oceli, vysoké náklady a nízkou pevnost při středních a vysokých teplotách, což značně ztěžuje aplikaci fenolické pryskyřice v mezipánvových suchých materiálech.
Tento článek obecně analyzuje použití fenolové pryskyřice v různých typech žáruvzdorných materiálů, jako jsou uhlíkové cihly z hořčíku, hliníkové uhlíkové cihly, suché materiály mezipánve a vysokopecní bezvodé bahno. Jako nejstarší syntetická pryskyřice má fenolová pryskyřice výhody termosetu, vysoké pevnosti za sucha a vysoké vysoké teploty a je široce používána. Používá se jako lepší pojivo v oblasti žáruvzdorných materiálů při přípravě uhlíkových kompozitních žárovzdorných materiálů. Fenolová pryskyřice má však dva hlavní nedostatky: vysoké náklady a jejím pyrolýzním uhlím je skleněné uhlí, které do určité míry ovlivňuje jeho použití v žárovzdorných výrobcích.
