[发明专利]耐火材料用无水结合剂

说明书

本发明是生产镁钙碳砖、镁白云石碳砖和白云石碳砖所使用的一种无水结合剂，它是用酚类混合物与醛类物质在酸性催化剂作用下进行缩聚反应，经真空脱水和溶剂调粘而成。

随着钢铁冶炼生产技术的不断发展，人们研制出一种新型耐火材料-碳复合耐火材料，结合剂在碳复合耐火材料中占有非常重要的地位，它对坯料的混炼、成型性能以及制品的显微结构和性能会产生很大的影响。

目前碳复合耐火材料镁碳砖应用很广，这种砖采用含水的改性酚醛树脂结合剂，缺点是氧化镁在高温、真空条件下自身的蒸发失重，组织劣化和易于与碳起还原反应等，主料是电熔镁砂，价格贵，原料局限性大。因此，人们又在研制镁钙碳砖、镁白云石碳砖和白云石碳砖，这种砖克服了上述的缺点，但其镁钙砂、镁白云石和白云石原料中存在着游离氧化钙，它极易与水作用，使砖发生裂纹，故必须使用无水结合剂才能解决水化问题。目前多采用沥青和焦油馏分的混合物作为结合剂，由于焦油和沥青排放出致癌物质、臭气和烟尘，污染环境，威胁着人类的身体健康，同时这种结合剂的质量差，影响着砖的理化性能。本发明所采用的原料、配方、缩聚条件、脱水程度以及调粘的方法等均有独到之处，是一种比较理想的结合剂，即解决了环保问题，又提高了砖的理化性能。

本发明的主要目的是解决镁钙碳砖、镁白云石碳砖和白云石碳砖的水化问题，提高耐火材料的质量，促进钢铁冶炼生产的发展。

本发明采用酚类混合物为原料，在酸性催化剂作用下，与醛类物质进行缩聚，经真空脱水和溶剂调粘等过程而制成无水结合剂。该结合剂所用各原料如下：

酚类混和物有粗酚、工业酚、混和甲酚、混和二甲酚、苯基苯酚和苯酚等的一种以上。

醛类物质有糠醛、乙醛、丙醛、甲醛和聚甲醛等的一种以上。

酸性催化剂有草酸、硫酸、盐酸、磷酸和对甲苯磺酸等的一种以上。

溶剂类物质有醋酸丁酯、醋酸异丙酯、醋酸乙酯、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、环已酮、二甲苯和液态石油树脂等的一种以上。

本发明所采用的技术。酚类混合物中的有效酚类物质和醛类物质，在酸性催化剂作用下，经过加热缩聚、真空脱水和无水溶剂调粘而成，其酚醛摩尔比为1∶0.7～0.9，酸性催化剂的加入量相当于酚类物质的重量百分比0.3～3.0%，无水溶剂的加入量相当于酚类物质的重量百分比20～60%。

酚类混合物和醛类物质在反应釜中，加入酸性催化剂充分搅拌，于夹套通蒸汽加热，汽压为0.05～0.1MPa，当物料加热到近沸腾时即停汽，使物料在沸腾状态下进行缩聚，缩聚时间约60～150分钟，再充分搅拌，抽真空，在真空度为0.02～0.08MPa下进行加热脱水，脱水时间约为1～3小时，待到水份降到重量百分比为0.3%以下即可停汽、停搅拌和停抽真空。待物料温度降到90～120℃时，在搅拌下加溶剂调粘即成本发明无水结合剂。无水结合剂的质量为水份重量百分比0.3%以下，25℃时的粘度20～60Pa.S，固含量百分比60～78%，游离酚重量百分比7%以下，羟基值200～450mg/g。

本发明的特点。得到合格的无水结合剂的技术关键在于控制好混合酚类中的有效成份与醛类物质的摩尔比;控制好沸腾前的升温速度、加热时间和催化剂的加入量;控制好脱水时的真空度和脱水程度。聚合程度要适中，控制平均分子量为220～480。如果聚合程度太大，砖在炉子中使用时形成镶嵌状碳素聚合体的能力差，会影响砖的高温强度，如果聚合程度太小，在常温时的粘度差，会影响砖的常温耐压强度。调粘所用的溶剂必须是无水的，与常用的含水溶剂完全不同。

用本发明制成的镁钙碳砖、镁白云石碳砖或白云石碳砖的常温耐压强度大于35MPa，气孔率小于5%，体积密度大于2.8g/cm³，园满地解决了水化问题。

实施例1：

在装有搅拌器、回流冷却器、温度计及真空表的反应釜中装入工业酚600份，工业甲醛385份及工业盐酸2.4份，开动搅拌机进行搅拌，同时于夹套通蒸汽加热，汽压为0.05～0.1MPa，当物料加热到近沸腾时立即停汽，让物料在沸腾状态下进行缩聚，缩聚时间约90～120分钟，然后开动搅拌机和真空泵，在真空度为0.02～0.08MPa下进行加热脱水，脱水时间约1～3小时，待水份降到重量百分比0.3%以下即停汽、停搅拌、停止抽真空，待物料温度降到90～120℃时，在搅拌下加入醋酸丁酯200份，再搅拌20分钟即得成品。该无水结合剂的质量指标如下：水份0.2%，25℃下的粘度为20Pa.S，固含量65.5%，游离酚5.9%，羟基值为395mg/g，平均分子量420。

实施例2：