專利名稱：一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法
技術領域：
本發明屬于含碳耐火材料技術領域和熱塑性酚醛樹脂技術領域。具體涉及一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。
背景技術：
目前用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料在固化過程中所采用的固化劑主要是六次甲基四胺，由于該固化劑含有N這一有害元素，使得酚醛樹脂在使用過程中會釋放出Ν0、Ν02等有害氣體。這些有害氣體不僅對環境造成了嚴重的污染，同時會使含碳耐火材料內部產生氣孔而影響其性能。隨著人們環保意識的不斷增強和鋼鐵業對含碳耐火材料要求的不斷提高，急需找到一種性能優良的環保型固化劑替代六次甲基四胺應用于含碳耐火材料。有機酯是一種易得的化合物，不含N、P和S等有害元素，使用過程中無有毒氣體產生，具有優良的環保性能，同時有機酯為熱塑性酚醛樹脂的良好溶劑，可使熱塑性酚醛樹脂更均勻的包裹在材料顆粒表面，提高材料的塑性，并且有機酯發氣量小、發氣速度緩慢，對材料的內部結構和使用性能影響較小，所以將有機酯用作熱塑性酚醛樹脂固化劑已備受關注。目前已有關于這方面的研究。如“適用于冬季的堿性酚醛樹脂有機酯固化劑”(CN101823120A)專利技術和“堿性酚醛樹脂用有機酯固化劑”(CN101343382A)專利技術，這些技術都是采用有機酯固化堿性酚醛樹脂并應用于鑄造行業，不僅存在成本昂貴和配方復雜的缺點，且將有機酯固化 劑應用于含碳耐火材料方面還未見報道。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種能提高含碳耐火材料的塑性、能降低含碳耐火材料氣孔率、能提高含碳耐火材料使用性能和環境友好的用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是將f 10份質量的液態固化劑與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將2飛份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的制備含碳耐火材料的原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為15(T250°C，固化時間為3 15h。所述液態固化劑為甲酸甲酯、乙酸乙酯、碳酸二乙酯、醋酸甘油酯中的一種。所述含碳耐火材料為鎂碳磚或鋁碳磚。由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下優點
(O由于本發明采用液態固化劑發氣量小和不含N、P、S等有害元素，相對于六次甲基四胺，具有顯著的環保效果。(2)本發明采用的液態固化劑為熱塑性酚醛樹脂的優良溶劑，相對于六次甲基四胺，可提高熱塑性酚醛樹脂的分散性，使熱塑性酚醛樹脂更均勻的包裹在材料顆粒表面，提高了含碳耐火材料的塑性。
(3)本發明采用的液態固化劑發氣量小、發氣速度緩慢，對含碳耐火材料的內部結構影響較小，能降低含碳耐火材料氣孔率和提高含碳耐火材料的使用性能。所述用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法用于鎂碳磚，該鎂碳磚的性能是烘后常溫抗折強度為10. 2^22. 4MPa ;烘后常溫耐壓強為54. 2^85. 2MPa ;烘后顯氣孔率為8. 68 12. 8% ;烘后體積密度為2. 78^2. 88g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 24 6. 13MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為32. 9 59. 8MPa ;1200°C燒后顯氣孔率為13. Γ18. 4%;1200°C燒后體積密度為2. 71 2. 84g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為
7.30 10· 4MPa。用六次甲基四胺作固化劑的含碳耐火材料的固化方法用于鎂碳磚，該鎂碳磚的性倉泛:
烘后常溫抗折強度為8. 5(T16. SMPa ;烘后常溫耐壓強度為45. 8^72. 4MPa ；烘后顯氣孔率為10. (Tl3. 5% ;烘后體積密度為2. 76^2. 85g/cm3 ; 1200 °C燒后常溫抗折強度為3. 89 4. 56MPa ; 1200°C燒后常溫耐壓強度為30. 7 48. 2MPa ; 1200°C燒后顯氣孔率為15. 8 18. 9% ; 1200°C燒后體積密度為2. 70^2. 79g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為6. 52^7. 8 IMPaο
所述用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法用于鋁碳磚，該鋁碳磚的性能是烘后常溫抗折強度為12. 7^24. 8MPa ;烘后常溫耐壓強為99. 8^145. 4MPa ;600°C燒后常溫抗折強度為6. 42 13. 3MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為47. 6^80. 3MPa ;1200°C燒后常溫抗折強度為11. Γ23. 5MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為90. 2 139. 4MPa。用六次甲基四胺作固化劑的含碳耐火材料的固化方法用于鋁碳磚，該鋁碳磚的性能是烘后常溫抗折強度為9. 25^20. 5MPa ;烘后常溫耐壓強度為85. 6^110. 7MPa ;600°C燒后常溫抗折強度為5. 86 9. 88MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為45. 6 74. 3Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為11. 8 19. 5MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為84. 2 102. 8MPa。因此，本發明具有能提高含碳耐火材料的塑性、能降低含碳耐火材料氣孔率、能提高含碳耐火材料使用性能和環境友好的特點。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。實施例1
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將Γ5份質量的甲酸甲酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂，再將2^4份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鎂碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為15(T200°C，固化時間為3 9h。所述鎂碳磚主要原料及其含量為75 92wt%的鎂砂，I 20wt%的石墨，I 4wt%的抗氧化劑，l 5wt%的添加劑。按本實施例所述固化方法制得鎂碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為
10.2 19.1MPa ;烘后常溫耐壓強度為54. 2 80. 7MPa ;烘后顯氣孔率為9. 50 12· 8% ;烘后體積密度為2. 78 2. 86g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 24 5. 85MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為32. 9 51. 8MPa ;1200°C燒后顯氣孔率為15. 2 18. 4% ;1200°C燒后體積密度為2. 71 2. 80g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為7. 30 9· 55 MPa。實施例2
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將5 10份質量的醋酸甘油酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將4飛份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鎂碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為20(T25(TC，固化時間為9 15h。所述鎂碳磚原料同實施例1。按本實施例所述固化方法制得鎂碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為12. 8 22. 4MPa ;烘后常溫耐壓強度為62. 4 85· 2MPa ;烘后顯氣孔率為8. 68 11. 3% ;烘后體積密度為2. 80 2· 88g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 79 6. 13MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為35. 9 59. 8MPa ;1200°C燒后顯氣孔率為13. Γ16. 3% ;1200°C燒后體積密度為2. 74 2. 84 g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為7. 60 10· 4 MPa。實施例3
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將5 10份質量的乙酸乙酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將2^4份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鎂碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為15(T200°C，固化時間為3 9h。所述鎂碳磚原料同實施例1。按本實施例所述固化方法制得鎂碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為
11.4 20· 6MPa ;烘后常溫`耐壓強度為55. 2 82. 4MPa ;烘后顯氣孔率為8. 91 12. 3% ;烘后體積密度為2. 79 2. 87g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 37 5. 9IMPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為34. 9 53. 8MPa ;1200°C燒后顯氣孔率為14. 2 17. 4% ;1200°C燒后體積密度為2. 73 2. 81 g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為7. 45 9. 6 OMPa0實施例4
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將I飛份質量的碳酸二乙酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將4^6份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鎂碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為20(T25(TC，固化時間為9 15h。所述鎂碳磚原料同實施例1。按本實施例所述固化方法制得鎂碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為
12.3 21. 4MPa ;烘后常溫耐壓強度為60. 4 83· 2MPa ;烘后顯氣孔率為8. 88 11. 9% ;烘后體積密度為2. 79^2. 87g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 72飛.04MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為34. 7 54. OMPa ;1200°C燒后顯氣孔率為13. 5 17. 0% ;1200°C燒后體積密度為2. 74 2. 83g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為1. 58^9. 80MPa。對比例I
用六次甲基四胺作固化劑的含碳耐火材料的固化方法。先將5 15份質量的六次甲基四胺與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到混合熱塑性酚醛樹脂；再將4飛份質量的混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鎂碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為16(T200°C，固化時間為18 24h。
所述鎂碳磚原料同實施例1。按本實施例所述固化方法制得鎂碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為8. 50 16· 8MPa ;烘后常溫耐壓強度為45. 8 72. 4MPa ;烘后顯氣孔率為10. 0 13· 5% ;烘后體積密度為2. 76 2. 85g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 89 4. 56MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為30. 7 48. 2MPa ;1200°C燒后顯氣孔率為15. 8 18. 9% ;1200°C燒后體積密度為
2.70 2. 79g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為6. 52 7. 8IMPa0實施例5
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將5 10份質量的乙酸乙酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將2^4份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鋁碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為20(T25(TC，固化時間為3 9h。所述鋁碳磚主要原料及其含量為6(T90wt%的板狀剛玉，Γ30 %的鱗片石墨，I 7wt%的抗氧化劑，I 15wt%的添加劑。按本實施例所述固化方法制得鋁碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為
14.5^21. 4MPa ;烘后常溫耐壓強度為100. Γ 35. 3MPa ；600 °C燒后常溫抗折強度為6. 51 11. 6MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為48. 4 71· 2Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為
12.8 20. 9MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為90. 5 130. 4MPa。
實施例6
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將5 10份質量的甲酸甲酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將4^6份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鋁碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為15(T200°C，固化時間為9 15h。所述鋁碳磚原料同實施例5。按本實施例所述固化方法制得鋁碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為
15.2^24. 8MPa ;烘后常溫耐壓強度為110. 3^145. 4MPa ；600 °C燒后常溫抗折強度為8. 52 13. 3MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為50. 9^80. 3Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為
16.4 23. 5MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為105. 7 139. 4MPa。實施例7
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將I飛份質量的碳酸二乙酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將2^4份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鋁碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為20(T25(TC，固化時間為3 9h。所述制備鋁碳磚原料同實施例5。按本實施例所述固化方法制得鋁碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為12. 7 20. 9MPa ;烘后常溫耐壓強度為99. 8 133. 5MPa ；600 °C燒后常溫抗折強度為
6.42 11. 58MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為47. 6 70. 4Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為11. 4 20. 3MPa ; 1200°C燒后常溫耐壓強度為90. 2 128. 5MPa。實施例8
一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。先將Γ5份質量的醋酸甘油酯與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將4^6份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鋁碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為15(T200°C，固化時間為9 15h。所述鋁碳磚原料同實施例5。按本實施例所述固化方法制得鋁碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為14. 5^23. 5MPa ;烘后常溫耐壓強度為108. 3^142. 5MPa ；600 °C燒后常溫抗折強度為
8.48 13. OMPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為59. 4 78· 9Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為
13.8 23. 2MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為103. 4 137. 8MPa。對比例2
用六次甲基四胺作固化劑的含碳耐火材料的固化方法。先將5 15份質量的六次甲基四胺與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到混合熱塑性酚醛樹脂；再將4飛份質量的混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的鋁碳磚原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為16(T200°C，固化時間為18 24h。所述鋁碳磚原料同實施例5。按本實施例所述固化方法制得鋁碳磚，經性能測試烘后常溫抗折強度為9. 25 20. 5MPa ;烘后常溫耐壓強度為85. 6 110. 7MPa ；600 °C燒后常溫抗折強度為
5.86 9. 88MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為45. 6 74. 3Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為
11.8 19. 5MPa ; 1200°C燒后常溫耐壓強度為84. 2 102. 8MPa。本具體實施方式
與現有技術相比具有如下優點
(O由于本具體實施方式
采用液態固化劑發氣量小和不含N、P、S等有害元素，相對于六次甲基四胺，具有顯著的環保效果。(2)本具體實施方式
采用的液態固化劑為熱塑性酚醛樹脂的優良溶劑，相對于六次甲基四胺，可提高熱塑性酚醛樹脂的分散性，使熱塑性酚醛樹脂更均勻的包裹在材料顆粒表面，提高了含碳耐火材料的塑性。(3)本具體實施方式
采用的液態固化劑發氣量小、發氣速度緩慢，對含碳耐火材料的內部結構影響較小，能降低含碳耐火材料氣孔率和提高含碳耐火材料的使用性能。所述用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法用于鎂碳磚，該鎂碳磚的性能是烘后常溫抗折強度為10. 2^22. 4MPa ;烘后常溫耐壓強為54. 2^85. 2MPa ;烘后顯氣孔率為8. 68 12. 8% ;烘后體積密度為2. 78^2. 88g/cm3 ;1200°C燒后常溫抗折強度為3. 24 6. 13MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為32. 9 59. 8MPa ;1200°C燒后顯氣孔率為13. Γ18. 4%;1200°C燒后體積密度為2. 71 2. 84g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為
7.3(TlO. 4 MPa。用六次甲基四胺作固化劑的含碳耐火材料的固化方法用于鎂碳磚，該鎂碳磚的性倉泛:
烘后常溫抗折強度為8. 5(T16. SMPa ;烘后常溫耐壓強度為45. 8^72. 4MPa ；烘后顯氣孔率為10. (Tl3. 5% ;烘后體積密度為2. 76^2. 85g/cm3 ; 1200 °C燒后常溫抗折強度為3. 89 4. 56MPa ; 1200°C燒后常溫耐壓強度為30. 7 48. 2MPa ; 1200°C燒后顯氣孔率為15. 8 18. 9% ; 1200°C燒后體積密度為2. 70^2. 79g/cm3 ; 1400°C燒后高溫抗折強度為
6.52^7. 8 IMPaο
所述用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法用于鋁碳磚，該鋁碳磚的性能是烘后常溫抗折強度為12. 7^24. 8MPa ;烘后常溫耐壓強為99. 8^145. 4MPa ;600°C燒后常溫抗折強度為6. 42 13. 3MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為47. 6^80. 3MPa ;1200°C燒后常溫抗折強度為11. Γ23. 5MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為90. 2 139. 4MPa。用六次甲基四胺作固化劑的含碳耐火材料的固化方法用于鋁碳磚，該鋁碳磚的性能是烘后常溫抗折強度為9. 25^2 0. 5MPa ;烘后常溫耐壓強度為85. 6^110. 7MPa ;600°C燒后常溫抗折強度為5. 86 9. 88MPa ;600°C燒后常溫耐壓強度為45. 6 74. 3Mpa ;1200°C燒后常溫抗折強度為11. 8 19. 5MPa ;1200°C燒后常溫耐壓強度為84. 2 102. 8MPa。因此，本具體實施方式
具有能提高含碳耐火材料的塑性、能降低含碳耐火材料氣孔率、能提高含碳耐火材料使用性能和環境友好的特點。
權利要求
1.一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法，其特征在于先將廣10份質量的液態固化劑與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將2飛份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的制備含碳耐火材料的原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為15(T250°C，固化時間為3 15h ；所述液態固化劑為甲酸甲酯、乙酸乙酯、碳酸二乙酯、醋酸甘油酯中的一種。
2.根據權利要求1所述用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法，其特征在于所述含碳耐火材料為續碳磚或為招碳磚。
全文摘要
本發明具體涉及一種用熱塑性酚醛樹脂結合的含碳耐火材料的固化方法。其技術方案是將1～10份質量的液態固化劑與100份質量的熱塑性酚醛樹脂混勻，得到含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂；再將2～6份質量的含碳耐火材料用混合熱塑性酚醛樹脂與100份質量的制備含碳耐火材料的原料混合，攪拌均勻，壓制成型，然后進行固化，固化溫度為150～250℃，固化時間為3～15h。液態固化劑為甲酸甲酯、乙酸乙酯、碳酸二乙酯、醋酸甘油酯中的一種。本發明采用的液態固化劑發氣量小，不含N、P和S等有害元素，為熱塑性酚醛樹脂的優良溶劑，具有提高含碳耐火材料的塑性、降低含碳耐火材料氣孔率、提高含碳耐火材料使用性能和環境友好的優點。
文檔編號C04B35/66GK103044046SQ201310018809
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者趙雷, 方偉, 陳輝, 杜星, 徐娜娜, 龔仕順, 雷中興 申請人:武漢科技大學