【Abstrakt】 Fenolová živica je dôležitým spojivom žiaruvzdorných materiálov. V porovnaní s asfaltom má fenolová živica dobré zmáčacie vlastnosti pre žiaruvzdorné materiály a grafit, vysokú mieru zvyškového uhlíka, dobrú priľnavosť a je možné ju miešať a formovať pri izbovej teplote. Zelené telo má výhody vysokej pevnosti, nízkeho obsahu škodlivých látok a môže zlepšovať pracovné prostredie. Bol široko používaný ako spojivo pre žiaruvzdorné materiály obsahujúce uhlík. Tento článok začína fenolovou živicou, analyzuje a rozoberá použitie fenolovej živice v magnézio-uhlíkových tehlách, hliník-uhlíkových tehlách a iných uhlíkovo-kompozitných žiaruvzdorných materiáloch, ako aj v medzipanvových suchých materiáloch, bezvodom vysokopecnom bahne a iných amorfných žiaruvzdorných materiáloch.
Výskum fenolovej živice používanej v žiaruvzdorných materiáloch sa zameriava hlavne na modifikáciu živice. Medzi nimi je hlavným trendom budúceho výskumu použitie katalytických reakcií na zlepšenie štruktúry a výkonnosti zvyškového uhlíka zo živice. Spojivo je nepostrádateľnou súčasťou žiaruvzdorných materiálov, hrá úlohu spojenia častíc žiaruvzdorného materiálu a prášku dohromady. Ďalším trendom v budúcom výskume je syntéza nového typu siete vzájomne sa prenikajúcej vysoko výkonnej fenolovej živice. Táto metóda sa zameriava hlavne na zmenu štruktúry samotnej živice tak, aby mala po vytvrdení zložitejšiu sieťovú štruktúru ako bežná fenolová živica. Zlepšite pevnosť materiálu pri nízkej teplote a strednú teplotu pri súčasnom znížení množstva fenolu a znížení nákladov na fenolovú živicu.
1Fenolická živica
Fenolové živice (fenolické živice) sú veľkou triedou syntetických živíc pripravených polykondenzáciou fenolických zlúčenín a aldehydových zlúčenín. Použitou aldehydovou zlúčeninou je hlavne formaldehyd a bežne sa používajú ďalšie aldehydy, ako napríklad acetaldehyd, formaldehyd, furfural alebo zmes niekoľkých aldehydov. Unikátna chemická štruktúra fenolovej živice&# 39 a makromolekulárna sieťovaná sieťová štruktúra jej poskytujú vynikajúce vlastnosti, ako je vynikajúca priľnavosť, vynikajúca tepelná odolnosť, jedinečná odolnosť proti ablácii a dobrá retardácia horenia. Preto sa fenolové živice široko používajú v plastoch vystužených sklenenými vláknami, formovacích materiáloch, lepidlách, tepelných a elektrických izolačných materiáloch, náteroch atď.
Fenolové živice možno rozdeliť do dvoch typov: termosetické fenolové živice a novolakové fenolické živice podľa ich štruktúry a tvaru zahrievania. Termosetická fenolová živica sa vyrába použitím alkálií, ako je hydroxid draselný, hydroxid sodný, hydroxid bárnatý alebo hydroxid vápenatý ako katalyzátor, s molárnym pomerom formaldehyd / fenol GG> 1, s kontrolou pH GG> 7, a reakciou na časové obdobie pri určitej teplote. Živica obsahujúca reaktívne metylolové skupiny, ktoré môžu ďalej reagovať. Termoplastická fenolová živica sa zvyčajne nazýva novolak alebo novolaková živica. Je to fenolová živica vyrobená reakciou formaldehydu (F) a prebytku fenolu (P) pôsobením kyslých katalyzátorov, ako sú kyselina šťaveľová, kyselina chlorovodíková, kyselina sírová a kyselina mravčia, medzi ktorými je molárny pomer (F / P)=0,6-0,9). Bez ohľadu na to, či ide o termosetickú živicu alebo termoplastickú živicu, konečná vytvrdená štruktúra je rovnaká, čo je trojrozmerná sieťová štruktúra. Zvyškový uhlík získaný karbonizáciou živice pri vysokej teplote je dôležitá štruktúra, ktorá podporuje prácu žiaruvzdorných materiálov a zaisťuje ich životnosť.
2Aplikácia fenolovej živice v žiaruvzdornom materiáli v tvare uhlíkového kompozitu
V súčasnosti sa v dôsledku rozvoja odvetvia hutníctva kovov, najmä železiarskeho a oceliarskeho, dopyt po žiaruvzdorných materiáloch výrazne zvýšil, čo malo za následok zvýšenie aplikácie fenolovej živice v žiaruvzdornom priemysle. Žiaruvzdorné materiály sa široko používajú v kovospracujúcom priemysle, cementárskom priemysle a keramickom priemysle. Spojivo je nenahraditeľnou súčasťou pri výrobe žiaruvzdorných materiálov a hrá úlohu pri vzájomnom spájaní žiaruvzdorných častíc a prášku. Okrem toho si ľudia pri výrobnej praxi žiaruvzdorných materiálov uvedomujú, že kvalita a stabilita fenolových živíc sú jedným z hlavných faktorov ovplyvňujúcich výkon žiaruvzdorných materiálov obsahujúcich uhlík a význam fenolových živíc je čoraz výraznejší.
2.1 Aplikácia v magnéziovej uhlíkovej tehle
Magnézio-uhlíková tehla je vysokoteplotný uhlíkový komplexný kompozitný materiál vypaľovaný taveným magnéziom, grafitom a spojivom. Má pomerne dlhú životnosť a vek pece môže dosiahnuť viac ako 1 600 pecí. Preto v posledných rokoch dosiahla rýchly rozvoj. Magnéziové uhlíkové tehly sa široko používajú v metalurgickom priemysle železa a ocele hlavne kvôli ich dobrým vlastnostiam, ale vlastnosti spojivovej fenolovej živice môžu ovplyvniť výkonnosť magnéziových uhlíkových tehál. Fenolová živica používaná pre magnéziové uhlíkové tehly by mala mať vlastnosti vysokého obsahu pevných látok, nízkej relatívnej molekulovej hmotnosti, vysokej miery zvyškového uhlíka a nízkeho obsahu vody.
Štúdiom vzťahu medzi rôznymi vlastnosťami živice a jej pomerom surovín a procesom syntézy sa dospelo k záveru, že najlepší pomer surovín fenolovej živice pre syntézu magnéziových uhlíkových tehál je m (F) / m (P)=1,0 ~ 1,3; katalyzátor je w (NaOH)=50% roztok NaOH, pridané množstvo je 1% - 1,5% hmotnosti fenolu; najlepší proces syntézy je: najskôr reagovať pri 60 ~ 70 ° C po dobu 1 hodiny, potom zahrievať na 80 ~ 90 ° C po dobu 1 ~ 2 hodiny. Fenolová živica syntetizovaná za najlepšieho pomeru suroviny a podmienok procesu má relatívnu molekulovú hmotnosť 300 - 400, viskozitu 15 - 20 Pa.s, obsah pevnej látky 77,0% - 82,0% (hmotn.) A zvyškový obsah uhlíka. 43,0% ~ 49,0% (hmotn.), čo môže splniť výkonnostné požiadavky fenolovej živice na magnéziové uhlíkové tehly.
Pretože výkonnosť magnéziových uhlíkových tehál závisí vo veľkej miere od uhlíkovej štruktúry tvorenej väzobným systémom, vytvára pyrolýza fenolovej živice narušenú krehkú homogénnu štruktúru sklo-uhlík, ktorá je veľmi citlivá na oxidáciu a napätie, takže magnéziové uhlíkové tehly sú živice. často v kombinácii s inými spojivami, ako je asfalt, na zlepšenie oxidačnej odolnosti a mechanických vlastností.
2.2 Aplikácia v hliníkových uhlíkových tehlách
Hliníkovo-uhlíkové tehly sa vyrábajú z grafitu a korundu ako suroviny a do mixéra sa pridáva a lisuje určité množstvo spojiva a prísad. Pretože Al2O3 a C nepodliehajú reakcii v tuhej fáze pri teplote vypaľovania produktu, väzobná sila tehál hliník-uhlík pochádza hlavne z prísad a spojív. Fenolová živica je pre svoje vynikajúce vlastnosti široko používaná v hliníkových uhlíkových tehlách. V súčasnosti žiaruvzdorné materiály hliník-uhlík široko používajú ako spojivo fenolovú živicu. Princípom väzby je hlavne zlepšenie väzobnej sily medzi väzobným činidlom a materiálom zosieťovaním molekulárnych segmentov fenolovej živice počas procesu vytvrdzovania, aby sa vytvorila sieťová štruktúra.
3Aplikácia fenolovej živice v netvarovaných žiaruvzdorných materiáloch
Fenolová živica sa používa hlavne ako spojivo v tvarovaných žiaruvzdorných výrobkoch obsahujúcich uhlík. V posledných rokoch sa jeho aplikačné pole neustále rozširovalo a používalo sa ako spojivo v netvarovaných žiaruvzdorných materiáloch.
3.1 Aplikácia v bezvodom vysokopecnom bahne
V porovnaní s inými netvarovanými žiaruvzdornými materiálmi je v strelnej hline najbežnejšie používaná fenolová živica. Ako spojivo sa používalo prvotné strelné bahno, hlavne s použitím dechtu a smoly, ale v procese používania by dechtová smola produkovala karcinogény a čierny dym, čo veľmi poškodzovalo životné prostredie, bolo tiež ťažké ju spekať a pomaly vytvrdzovať. , Ako spojivo pre bezvodé bahenné bahno fenolová živica nielenže zabráni problémom so znečistením spôsobeným dechtom ako spojivom, ale tiež zlepší koróznu odolnosť, spekateľnosť a odolnosť proti opotrebovaniu bahna.
3.2 Aplikácia do suchých materiálov medzipanvy
Aplikácií suchých materiálov medzipanvy je čoraz viac. Najbežnejšie používaným spojivom pri suchých prácach medzipanvy doma i v zahraničí je fenolová živica, ktorá má dobré konštrukčné a úžitkové vlastnosti. Avšak fenolová živica má nevýhody spočívajúce v zvyšovaní uhlíka a hydrogenácie roztavenej ocele, vysokých nákladoch a nízkej pevnosti pri stredných a vysokých teplotách, čo spôsobuje, že je použitie fenolovej živice v suchých medzipanvách do istej miery veľmi sťažené.
Tento článok všeobecne analyzuje použitie fenolovej živice v rôznych druhoch žiaruvzdorných materiálov, ako sú uhlíkové tehly z horčíka, hliníkové uhlíkové tehly, suché materiály medzipanvy a vysokopecné bezvodé bahno. Ako prvá syntetická živica má fenolová živica výhody termosetu, vysokej pevnosti za sucha a vysokej teploty a je široko používaná. Používa sa ako lepšie spojivo v oblasti žiaruvzdorných materiálov pri príprave uhlíkových kompozitných žiaruvzdorných materiálov. Fenolová živica má však dva hlavné nedostatky: vysoké náklady a jej pyrolýznym uhlím je sklenené uhlie, čo do istej miery ovplyvňuje jej použitie v žiaruvzdorných materiáloch.
