【Samenvatting】 Fenolhars is een belangrijk bindmiddel van vuurvaste materialen. In vergelijking met asfalt heeft fenolhars goede bevochtigingseigenschappen voor vuurvaste materialen en grafiet, een hoog gehalte aan restkoolstof, een goede hechting en kan het bij kamertemperatuur worden gemengd en gevormd. Het groene lichaam heeft de voordelen van een hoge sterkte, een laag gehalte aan schadelijke stoffen en kan de werkomgeving verbeteren. Het wordt veel gebruikt als bindmiddel voor koolstofhoudende vuurvaste materialen. Dit artikel begint met fenolhars, analyseert en bespreekt de toepassing van fenolhars in magnesia-koolstofstenen, aluminium-koolstofstenen en andere koolstofcomposiet gevormde vuurvaste materialen, evenals in verdeelbak droge materialen, hoogoven watervrije vuurvaste modder en andere amorfe vuurvaste materialen.
Het onderzoek naar fenolhars die in vuurvaste materialen wordt gebruikt, richt zich voornamelijk op de modificatie van hars. Onder hen is het gebruik van katalytische reacties om de structuur en prestaties van harsresten van koolstof te verbeteren een belangrijke trend in toekomstig onderzoek. Bindmiddel is een onmisbare component in vuurvaste materialen, het speelt de rol van het samen cementeren van de vuurvaste materiaaldeeltjes en het poeder. De synthese van een nieuw type netwerk dat hoogwaardige fenolhars interpenetreert, is een andere trend in toekomstig onderzoek. Deze methode is voornamelijk gericht op het veranderen van de structuur van de hars zelf, zodat deze na uitharding een complexere netwerkstructuur heeft dan gewone fenolhars. Verbeter de baksterkte bij lage temperatuur en de sterkte bij gemiddelde temperatuur van het materiaal, terwijl de hoeveelheid fenol wordt verminderd en de kosten van fenolhars worden verlaagd.
1 Fenolische hars
Fenolharsen (fenolharsen) zijn een grote klasse van synthetische harsen die worden bereid door polycondensatie van fenolische verbindingen en aldehydeverbindingen. De gebruikte aldehydeverbinding is hoofdzakelijk formaldehyde, en gewoonlijk worden andere aldehyden zoals aceetaldehyde, formaldehyde, furfural of een mengsel van verschillende aldehyden gebruikt. Fenolhars' s unieke chemische structuur en macromoleculaire verknoopte netwerkstructuur geven het uitstekende eigenschappen zoals uitstekende hechting, uitstekende hittebestendigheid, unieke ablatieweerstand en goede vlamvertraging. Daarom worden fenolharsen veel gebruikt in glasvezelversterkte kunststoffen, gietmaterialen, kleefstoffen, thermische en elektrische isolatiematerialen, coatings, enz.
Fenolharsen kunnen worden onderverdeeld in twee soorten: thermohardende fenolharsen en novolak fenolharsen volgens hun structuur en verwarmingsvorm. Thermohardende fenolhars wordt geproduceerd door alkali, zoals kaliumhydroxide, natriumhydroxide, bariumhydroxide of calciumhydroxide als katalysator te gebruiken, met een molverhouding van formaldehyde / fenol> 1, pH> 7 te regelen en gedurende een periode bij een bepaalde temperatuur. Een hars die reactieve methylolgroepen bevat die verder kunnen worden omgezet. Thermoplastische fenolhars wordt meestal novolak- of novolakhars genoemd. Het is een fenolhars die wordt geproduceerd door de reactie van formaldehyde (F) en overmaat fenol (P) onder invloed van zure katalysatoren zoals oxaalzuur, zoutzuur, zwavelzuur en mierenzuur, waaronder molverhouding (F / P)=0,6-0,9). Ongeacht of het een thermohardende hars of een thermoplastische hars is, de uiteindelijke uitgeharde structuur is dezelfde, namelijk een driedimensionale netwerkstructuur. Restkoolstof verkregen uit het carboniseren van hars bij hoge temperatuur is een belangrijke structuur die het werk van vuurvaste materialen ondersteunt en hun levensduur verzekert.
2 Toepassing van fenolhars in vuurvast materiaal van koolstofcomposiet
Op dit moment is, als gevolg van de ontwikkeling van de metaalsmeltindustrie, met name de ijzer- en staalindustrie, de vraag naar vuurvaste materialen sterk toegenomen, wat resulteert in een toename van de toepassing van fenolhars in de vuurvaste industrie. Vuurvaste materialen worden veel gebruikt in de metaalsmeltindustrie, de cementindustrie en de keramische industrie. Het bindmiddel is een onmisbare component bij de productie van vuurvaste materialen, en speelt een rol bij het aan elkaar binden van vuurvaste deeltjes en poeder. Bovendien realiseren mensen zich in de productiepraktijk van vuurvaste materialen dat de kwaliteit en stabiliteit van fenolharsen een van de belangrijkste factoren zijn die de prestatie van koolstofhoudende vuurvaste materialen beïnvloeden, en het belang van fenolharsen is steeds prominenter geworden.
2.1 Toepassing in magnesiumoxide-koolstofsteen
Magnesia-koolstofsteen is een composietmateriaal van koolstofcomplex op hoge temperatuur, gebakken met gesmolten magnesiumoxide, grafiet en bindmiddel. Het heeft een relatief lange levensduur en de ovenleeftijd kan meer dan 1600 ovens bereiken. Daarom heeft het de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling doorgemaakt. Magnesiakoolstenen worden veel gebruikt in de ijzer- en staalmetallurgie-industrie, voornamelijk vanwege hun goede eigenschappen, maar de eigenschappen van het bindmiddel fenolhars kunnen de prestatie van de magnesiumoxide-koolstofstenen beïnvloeden. Fenolhars die wordt gebruikt voor magnesiumoxide-koolstofstenen moet de kenmerken hebben van een hoog gehalte aan vaste stoffen, een laag relatief molecuulgewicht, een hoog restkoolstofgehalte en een laag watergehalte.
Door de relatie tussen de verschillende eigenschappen van de hars en zijn grondstofverhouding en syntheseproces te bestuderen, wordt geconcludeerd dat de beste grondstofverhouding van fenolhars voor de synthese van magnesiumoxide-koolstofstenen m (F) / m (P)=is. 1,0 ~ 1,3; de katalysator is w (NaOH)=50% NaOH-oplossing, de toegevoegde hoeveelheid is 1% ~ 1,5% van de massa fenol; het beste syntheseproces is: reageer eerst 1 uur op 60 ~ 70 ℃, en verwarm dan tot 80 ~ 90 ℃ gedurende 1 ~ 2 uur. De fenolhars gesynthetiseerd onder de beste grondstofverhouding en procesomstandigheden heeft een relatief molecuulgewicht van 300 ~ 400, een viscositeit van 15 ~ 20 Pa · s, een vaste-stofgehalte van 77,0% ~ 82,0% (w) en een restkoolstofgehalte van 43,0% ~ 49,0% (w), die kunnen voldoen aan de prestatie-eisen van fenolhars voor magnesiumoxide-koolstofstenen.
Aangezien de prestatie van magnesiumoxide-koolstofstenen in grote mate afhangt van de koolstofstructuur die wordt gevormd door het hechtsysteem, vormt pyrolyse van fenolhars een ongeordende brosse homogene glas-koolstofstructuur, die zeer gevoelig is voor oxidatie en spanning, dus magnesiumoxide-koolstofstenen vaak gecombineerd met andere bindmiddelen zoals asfalt om oxidatiebestendigheid en mechanische eigenschappen te verbeteren.
2.2 Toepassing in aluminium koolstofsteen
Aluminium-koolstofstenen zijn gemaakt van grafiet en korund als grondstoffen, en een bepaalde hoeveelheid bindmiddel en additieven worden aan de mixer toegevoegd en geperst. Aangezien Al2O3 en C geen vastefasereactie ondergaan bij de baktemperatuur van het product, komt de hechtsterkte van aluminium-koolstofstenen voornamelijk voort uit additieven en bindmiddelen. Fenolhars wordt veel gebruikt in aluminium koolstofstenen vanwege zijn uitstekende eigenschappen. Momenteel wordt in vuurvaste aluminium-koolstofhars op grote schaal fenolhars als bindmiddel gebruikt. Het hechtingsprincipe is voornamelijk om de hechtkracht tussen het hechtmiddel en het materiaal te verbeteren door de moleculaire segmenten van fenolhars tijdens het uithardingsproces te verknopen om een netwerkstructuur te vormen.
3 Toepassing van fenolhars in niet-gevormde vuurvaste materialen
Fenolhars wordt voornamelijk gebruikt als bindmiddel in koolstofhoudende gevormde vuurvaste producten. In de afgelopen jaren is het toepassingsgebied voortdurend uitgebreid en is het gebruikt als bindmiddel in niet-gevormde vuurvaste materialen.
3.1 Toepassing in watervrije hoogovensuspensie
In vergelijking met andere niet-gevormde vuurvaste materialen wordt fenolhars het meest gebruikt in pistoolklei. Vroege pistoolmodder werd gebruikt als bindmiddel, voornamelijk met behulp van teer en pek, maar tijdens het gebruik zou teerpek kankerverwekkende stoffen en zwarte rook produceren, die grote schade toebrachten aan het milieu, en het was ook moeilijk te sinteren en langzaam uit te harden. . Als bindmiddel voor watervrije pistoolmodder voorkomt fenolhars niet alleen het vervuilingsprobleem veroorzaakt door teer als bindmiddel, maar verbetert ook de corrosieweerstand, sinterbaarheid en slijtvastheid van de pistoolmodder.
3.2 Toepassing in verdeelbak droge materialen
Er zijn steeds meer toepassingen van droge verdeelbakmaterialen. Het meest gebruikte bindmiddel bij droogwerk in binnen- en buitenland is fenolhars, dat goede constructie- en gebruikseigenschappen heeft. Fenolhars heeft echter de nadelen van toenemende koolstof en hydrogenering van gesmolten staal, hoge kosten en lage sterkte bij gemiddelde en hoge temperaturen, waardoor de toepassing van fenolhars in verdeelbakdroge materialen tot op zekere hoogte sterk wordt belemmerd.
In het algemeen analyseert dit artikel de toepassing van fenolhars in verschillende soorten vuurvaste materialen, zoals magnesiumoxide-koolstofstenen, aluminium-koolstofstenen, droge verdeelbakmaterialen en watervrije hoogovenpistolen. Als de vroegste synthetische hars heeft fenolhars de voordelen van thermohardend, hoge droge sterkte en hoge temperatuursterkte, en wordt het veel gebruikt. Het wordt gebruikt als een beter bindmiddel op het gebied van vuurvaste materialen bij de bereiding van vuurvaste koolstofcomposieten. Fenolhars heeft echter twee belangrijke tekortkomingen: hoge kosten en de pyrolyse-houtskool ervan is glas-houtskool, wat de toepassing ervan in vuurvaste materialen tot op zekere hoogte beïnvloedt.
