【Zusammenfassung】 Phenolharz ist ein wichtiges Bindemittel für feuerfeste Materialien. Phenolharz hat im Vergleich zu Asphalt gute Benetzungseigenschaften für feuerfeste Materialien und Graphit, eine hohe Restkohlenstoffrate, eine gute Haftung und kann bei Raumtemperatur gemischt und geformt werden. Der grüne Körper hat die Vorteile einer hohen Festigkeit und eines geringen Gehalts an Schadstoffen und kann das Arbeitsumfeld verbessern. Es wurde in großem Umfang als Bindemittel für kohlenstoffhaltige feuerfeste Materialien verwendet. Dieser Artikel beginnt mit Phenolharz, analysiert und diskutiert die Anwendung von Phenolharz in Magnesia-Kohlenstoff-Steinen, Aluminium-Kohlenstoff-Steinen und anderen feuerfesten Materialien in Form von Kohlenstoffverbundwerkstoffen sowie in trockenen Materialien aus Tundish, wasserfreiem Hochofenpistolenschlamm und anderen amorphen feuerfesten Materialien.
Die Forschung an Phenolharzen, die in feuerfesten Materialien verwendet werden, konzentriert sich hauptsächlich auf die Modifizierung von Harzen. Unter diesen ist die Verwendung katalytischer Reaktionen zur Verbesserung der Struktur und Leistung von Harzrestkohlenstoff ein wichtiger Trend in der zukünftigen Forschung. Bindemittel ist ein unverzichtbarer Bestandteil in feuerfesten Materialien. Es spielt die Rolle, die Partikel und das Pulver des feuerfesten Materials miteinander zu zementieren. Die Synthese eines neuartigen Netzwerks, das Hochleistungsphenolharz durchdringt, ist ein weiterer Trend in der zukünftigen Forschung. Dieses Verfahren konzentriert sich hauptsächlich darauf, die Struktur des Harzes selbst so zu verändern, dass es nach dem Aushärten eine komplexere Netzwerkstruktur als gewöhnliches Phenolharz aufweist. Verbessern Sie die Backfestigkeit bei niedriger Temperatur und die Festigkeit bei mittlerer Temperatur des Materials, während Sie gleichzeitig die Menge an Phenol und die Kosten für Phenolharz reduzieren.
1Phenolharz
Phenolharze (Phenolharze) sind eine große Klasse von Kunstharzen, die durch Polykondensation von Phenolverbindungen und Aldehydverbindungen hergestellt werden. Die verwendete Aldehydverbindung ist hauptsächlich Formaldehyd, und andere Aldehyde wie Acetaldehyd, Formaldehyd, Furfural oder eine Mischung mehrerer Aldehyde werden üblicherweise verwendet. Die einzigartige chemische Struktur und die makromolekular vernetzte Netzwerkstruktur des Phenolharzes&verleihen ihm hervorragende Eigenschaften wie hervorragende Haftung, hervorragende Wärmebeständigkeit, einzigartige Ablationsbeständigkeit und gute Flammhemmung. Daher werden Phenolharze häufig in glasfaserverstärkten Kunststoffen, Formmaterialien, Klebstoffen, thermischen und elektrischen Isolationsmaterialien, Beschichtungen usw. verwendet.
Phenolharze können in zwei Typen unterteilt werden: duroplastische Phenolharze und Novolakphenolharze entsprechend ihrer Struktur und Heizform. Duroplastisches Phenolharz wird unter Verwendung von Alkali wie Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Bariumhydroxid oder Calciumhydroxid als Katalysator mit einem Molverhältnis von Formaldehyd / Phenol> 1 hergestellt, wobei der pH-Wert> 7 gesteuert wird und auf a reagiert wird Zeitraum bei einer bestimmten Temperatur. Ein Harz, das reaktive Methylolgruppen enthält, die weiter umgesetzt werden können. Thermoplastisches Phenolharz wird üblicherweise als Novolak- oder Novolakharz bezeichnet. Es ist ein Phenolharz, das durch die Reaktion von Formaldehyd (F) und überschüssigem Phenol (P) unter Einwirkung von sauren Katalysatoren wie Oxalsäure, Salzsäure, Schwefelsäure und Ameisensäure hergestellt wird, wobei Molverhältnis (F / P)=0,6-0,9). Unabhängig davon, ob es sich um ein duroplastisches Harz oder ein thermoplastisches Harz handelt, ist die endgültige gehärtete Struktur dieselbe, die eine dreidimensionale Netzwerkstruktur ist. Restkohlenstoff, der durch Karbonisierung des Harzes bei hohen Temperaturen gewonnen wird, ist eine wichtige Struktur, die die Arbeit von Feuerfestmaterialien unterstützt und deren Lebensdauer sichert.
2Anwendung von Phenolharz in feuerfestem Kohlenstoff-Komposit
Gegenwärtig hat aufgrund der Entwicklung der Metallschmelzindustrie, insbesondere der Eisen- und Stahlindustrie, die Nachfrage nach feuerfesten Materialien stark zugenommen, was zu einer Zunahme der Anwendung von Phenolharz in der feuerfesten Industrie führt. Feuerfeste Materialien werden häufig in der Metallschmelzindustrie, der Zementindustrie und der Keramikindustrie verwendet. Das Bindemittel ist ein unverzichtbarer Bestandteil bei der Herstellung von feuerfesten Materialien und spielt eine Rolle bei der Bindung der feuerfesten Partikel und des Pulvers. Darüber hinaus erkennen die Menschen in der Produktionspraxis von feuerfesten Materialien, dass die Qualität und Stabilität von Phenolharzen einer der Hauptfaktoren ist, die die Leistung von kohlenstoffhaltigen Feuerfestmaterialien beeinflussen, und die Bedeutung von Phenolharzen hat zunehmend an Bedeutung gewonnen.
2.1 Anwendung in Magnesia-Kohlenstoffziegeln
Magnesia-Kohlenstoff-Ziegel ist ein Hochtemperatur-Kohlenstoffkomplex-Verbundwerkstoff, der mit geschmolzenem Magnesia, Graphit und Bindemittel gebrannt wird. Es hat eine relativ lange Lebensdauer und das Ofenalter kann mehr als 1600 Öfen erreichen. Daher hat es in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erreicht. Magnesia-Kohlenstoffsteine werden in der Eisen- und Stahlmetallurgieindustrie hauptsächlich wegen ihrer guten Eigenschaften häufig verwendet, aber die Eigenschaften des Bindemittelphenolharzes können die Leistung der Magnesia-Kohlenstoffsteine beeinflussen. Phenolharz, das für Magnesia-Kohlenstoffsteine verwendet wird, sollte die Eigenschaften eines hohen Feststoffgehalts, eines niedrigen relativen Molekulargewichts, einer hohen Restkohlenstoffrate und eines niedrigen Wassergehalts aufweisen.
Durch Untersuchung der Beziehung zwischen den verschiedenen Eigenschaften des Harzes und seinem Rohstoffverhältnis und Syntheseverfahren wird der Schluss gezogen, dass das beste Rohstoffverhältnis von Phenolharz für die Synthese von Magnesia-Kohlenstoffsteinen m (F) / m (P)=ist 1,0 ~ 1,3; der Katalysator ist w (NaOH)=50% NaOH-Lösung, die zugesetzte Menge beträgt 1% ~ 1,5% der Phenolmasse; Der beste Synthesevorgang ist: Zuerst 1 Stunde bei 60 bis 70 ° C reagieren, dann 1 bis 2 Stunden auf 80 bis 90 ° C erhitzen. Das unter den besten Rohstoffverhältnis- und Prozessbedingungen synthetisierte Phenolharz hat ein relatives Molekulargewicht von 300 bis 400, eine Viskosität von 15 bis 20 Pa · s, einen Feststoffgehalt von 77,0 bis 82,0% (w) und eine Restkohlenstoffrate von 43,0% ~ 49,0% (w), was die Leistungsanforderungen von Phenolharz für Magnesia-Kohlenstoffsteine erfüllen kann.
Da die Leistung von Magnesia-Kohlenstoffsteinen in hohem Maße von der durch das Bindungssystem gebildeten Kohlenstoffstruktur abhängt, bildet die Phenolharzpyrolyse eine ungeordnete spröde homogene Glaskohlenstoffstruktur, die sehr empfindlich gegenüber Oxidation und Stress ist, so dass Magnesia-Kohlenstoffsteine Harze sind oft kombiniert mit anderen Bindemitteln wie Asphalt, um die Oxidationsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
2.2 Anwendung in Aluminium-Kohlenstoffziegeln
Aluminium-Kohlenstoff-Steine werden aus Graphit und Korund als Rohstoffe hergestellt, und eine bestimmte Menge Bindemittel und Additive werden dem Mischer zugesetzt und gepresst. Da Al2O3 und C bei der Brenntemperatur des Produkts keine Festphasenreaktion eingehen, beruht die Haftfestigkeit von Aluminium-Kohlenstoff-Steinen hauptsächlich auf Additiven und Bindemitteln. Phenolharz wird aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften häufig in Aluminium-Kohlenstoffsteinen verwendet. Gegenwärtig verwenden feuerfeste Aluminium-Kohlenstoff-Materialien in großem Umfang Phenolharz als Bindemittel. Das Bindungsprinzip besteht hauptsächlich darin, die Bindungskraft zwischen dem Bindemittel und dem Material durch Vernetzung der Phenolharzmolekülsegmente während des Härtungsprozesses zu einer Netzwerkstruktur zu verbessern.
3Anwendung von Phenolharz in ungeformten feuerfesten Materialien
Phenolharz wird hauptsächlich als Bindemittel in kohlenstoffhaltigen geformten feuerfesten Produkten verwendet. In den letzten Jahren wurde sein Anwendungsbereich kontinuierlich erweitert und als Bindemittel in ungeformten feuerfesten Materialien verwendet.
3.1 Anwendung in wasserfreiem Hochofenschlamm
Im Vergleich zu anderen ungeformten feuerfesten Materialien wird Phenolharz am häufigsten in Gun Clay verwendet. Früher Gewehrschlamm wurde als Bindemittel verwendet, hauptsächlich unter Verwendung von Teer und Pech, aber während des Verwendungsprozesses erzeugte Teerpech Karzinogene und schwarzen Rauch, was der Umwelt großen Schaden zufügte, und es war auch schwierig, langsam zu sintern und zu härten. . Als Bindemittel für wasserfreien Pistolenschlamm vermeidet Phenolharz nicht nur das durch Teer als Bindemittel verursachte Verschmutzungsproblem, sondern verbessert auch die Korrosionsbeständigkeit, Sinterbarkeit und Verschleißfestigkeit des Pistolenschlamms.
3.2 Anwendung in Tundish Dry Materials
Es gibt immer mehr Anwendungen von trockenen Zwischenbehältermaterialien. Das am häufigsten verwendete Bindemittel bei Trockenarbeiten im In- und Ausland ist Phenolharz mit guten Konstruktions- und Verwendungseigenschaften. Phenolharz hat jedoch die Nachteile einer Erhöhung des Kohlenstoffs und der Hydrierung von geschmolzenem Stahl, hoher Kosten und geringer Festigkeit bei mittleren und hohen Temperaturen, was die Anwendung von Phenolharz in trockenen Trockenmaterialien bis zu einem gewissen Grad stark behindert.
Im Allgemeinen analysiert dieser Artikel die Anwendung von Phenolharz in verschiedenen Arten von feuerfesten Materialien wie Magnesia-Kohlenstoffsteinen, Aluminium-Kohlenstoffsteinen, Tundish-Trockenmaterialien und wasserlosem Hochofenpistolenschlamm. Phenolharz hat als frühestes Kunstharz die Vorteile von Duroplast, hoher Trockenfestigkeit und hoher Hochtemperaturfestigkeit und ist weit verbreitet. Es wird als besseres Bindemittel auf dem Gebiet der feuerfesten Materialien bei der Herstellung von feuerfesten Kohlenstoffverbundwerkstoffen verwendet. Phenolharz weist jedoch zwei Hauptmängel auf: hohe Kosten und seine Pyrolysekohle ist Glaskohle, was seine Anwendung in feuerfesten Materialien in gewissem Maße beeinflusst.
