【Tiivistelmä】 Fenolihartsi on tärkeä tulenkestävien materiaalien sideaine. Asfalttiin verrattuna fenolihartsilla on hyvät tulenkestävien materiaalien ja grafiitin kostutusominaisuudet, korkea jäännöshiilenopeus, hyvä tarttuvuus ja se voidaan sekoittaa ja muovata huoneenlämpötilassa. Vihreän rungon etuna on korkea lujuus, vähäinen haitallisten aineiden pitoisuus ja se voi parantaa työympäristöä. Sitä on käytetty laajalti sideaineena hiiltä sisältäville tulenkestäville aineille. Tämä artikkeli alkaa fenolihartsilla, analysoi ja käsittelee fenolihartsin käyttöä magnesiumi-hiilitiilissä, alumiini-hiilitiilissä ja muissa hiilikomposiittimuotoisissa tulenkestävissä tuotteissa, samoin kuin kuiva-aineissa, masuunin vedettömässä pistoolimudassa ja muissa amorfisissa tulenkestävissä aineissa.
Tulenkestävissä aineissa käytetyn fenolihartsin tutkimus keskittyy pääasiassa hartsin modifikaatioon. Niistä katalyyttisten reaktioiden käyttö hartsin jäännöshiilen rakenteen ja suorituskyvyn parantamiseksi on tärkeä suuntaus tulevassa tutkimuksessa. Sideaine on välttämätön komponentti tulenkestävissä materiaaleissa, sillä on sementti tulenkestävien materiaalien hiukkasia ja jauhetta yhdessä. Uuden tyyppisen verkon synteesi, joka tunkeutuu tehokkaaseen fenolihartsiin, on toinen suuntaus tulevassa tutkimuksessa. Tämä menetelmä keskittyy pääasiassa itse hartsin rakenteen muuttamiseen siten, että sillä on monimutkaisempi verkkorakenne kuin tavallisella fenolihartsilla kovettumisen jälkeen. Paranna materiaalin matalassa lämpötilassa olevaa paistolujuutta ja keskilämpötilaa vähentämällä samalla fenolin määrää ja vähentämällä fenolihartsin kustannuksia.
1Fenolihartsi
Fenolihartsit (fenolihartsit) ovat suuri luokka synteettisiä hartseja, jotka on valmistettu polykondensoimalla fenoliyhdisteitä ja aldehydiyhdisteitä. Käytetty aldehydiyhdiste on pääasiassa formaldehydiä, ja muita aldehydejä, kuten asetaldehydiä, formaldehydiä, furfuraalia tai useiden aldehydien seosta, käytetään yleisesti. Fenolihartsin' ainutlaatuinen kemiallinen rakenne ja makromolekyylinen silloitettu verkkorakenne antavat sille erinomaiset ominaisuudet, kuten erinomaisen tarttuvuuden, erinomaisen lämmönkestävyyden, ainutlaatuisen ablaatiokestävyyden ja hyvän paloneston. Siksi fenolihartseja käytetään laajalti lasikuituvahvisteisissa muoveissa, muovausmateriaaleissa, liimoissa, lämpö- ja sähköeristemateriaaleissa, pinnoitteissa jne.
Fenolihartsit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: lämpökovettuviin fenolihartseihin ja novolakka-fenolihartseihin niiden rakenteen ja lämmitysmuodon mukaan. Lämpökovettuva fenolihartsi valmistetaan käyttämällä alkalia, kuten kaliumhydroksidia, natriumhydroksidia, bariumhydroksidia tai kalsiumhydroksidia katalysaattorina, moolisuhteella formaldehydi / fenoli> 1, säätämällä pH> 7 ja reagoimalla ajanjakso tietyssä lämpötilassa. Hartsi, joka sisältää reaktiivisia metyyliryhmiä, jotka voidaan edelleen reagoida. Termoplastista fenolihartsia kutsutaan yleensä novolac- tai novolac-hartsiksi. Se on fenolihartsi, joka on saatu formaldehydin (F) ja ylimäärän fenolin (P) reaktiolla happamien katalyyttien, kuten oksaalihapon, kloorivetyhapon, rikkihapon ja muurahaishapon, vaikutuksesta. Moolisuhde (F / P)=0,6-0,9). Riippumatta siitä, onko kyseessä lämpökovettuva hartsi vai termoplastinen hartsi, lopullinen kovettunut rakenne on sama, mikä on kolmiulotteinen verkkorakenne. Jäännöshiili, joka saadaan hartsikarbonaatista korkeassa lämpötilassa, on tärkeä rakenne, joka tukee tulenkestävien materiaalien työtä ja varmistaa niiden eliniän.
2Fenolihartsin käyttö hiilikomposiittimuotoisessa tulenkestävässä aineessa
Tällä hetkellä metallien sulatusteollisuuden, erityisesti rauta- ja terästeollisuuden, kehityksen vuoksi tulenkestävien materiaalien kysyntä on lisääntynyt huomattavasti, mikä on johtanut fenolihartsin käytön lisääntymiseen tulenkestävässä teollisuudessa. Tulenkestäviä materiaaleja käytetään laajalti metallien sulatusteollisuudessa, sementtiteollisuudessa ja keramiikkateollisuudessa. Sideaine on välttämätön komponentti tulenkestävien materiaalien valmistuksessa, ja sillä on merkitys tulenkestävien hiukkasten ja jauheen sitomisessa toisiinsa. Lisäksi tulenkestävien materiaalien tuotantokäytännössä ihmiset ymmärtävät, että fenolihartsien laatu ja stabiilisuus ovat yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat hiiltä sisältävien tulenkestävien tuotteiden suorituskykyyn, ja fenolihartsien merkitys on tullut yhä korostuneemmaksi.
2.1 Soveltaminen magnesiumoksidin hiilitiiliin
Magnesia-hiilitiili on korkean lämpötilan hiilikompleksikomposiittimateriaali, joka poltetaan sulatetulla magnesiumoksidilla, grafiitilla ja sideaineella. Sen käyttöikä on suhteellisen pitkä, ja uunin ikä voi nousta yli 1600 uuniin. Siksi se on saavuttanut nopeaa kehitystä viime vuosina. Magnesiahiilitiiliä käytetään laajalti rauta- ja teräsmetallurgiateollisuudessa pääasiassa hyvien ominaisuuksiensa vuoksi, mutta sideainefenolihartsin ominaisuudet voivat vaikuttaa magnesiumoksidihiilitiilien suorituskykyyn. Magnesiumoksidihiilitiilissä käytetyllä fenolihartsilla tulisi olla korkean kiintoainepitoisuuden, alhaisen suhteellisen molekyylipainon, korkean jäännöshiilisuhteen ja alhaisen vesipitoisuuden ominaisuudet.
Tutkimalla hartsin eri ominaisuuksien ja sen raaka-ainesuhteen ja synteesiprosessin välistä suhdetta päätellään, että paras fenolihartsin raaka-ainesuhde magnesiumoksidihiilitiilien synteesissä on m (F) / m (P)=1,0 - 1,3; katalyytti on w (NaOH)=50% NaOH-liuos, lisätty määrä on 1% - 1,5% fenolin massasta; paras synteesiprosessi on: reagoi ensin lämpötilassa 60 ~ 70 ℃ 1 h, sitten kuumenna 80 ~ 90 ℃ 1 ~ 2 h. Parhaassa raaka-ainesuhteessa ja prosessiolosuhteissa syntetisoidun fenolihartsin suhteellinen molekyylipaino on 300 - 400, viskositeetti 15 - 20 Pa · s, kiintoainepitoisuus 77,0 - 82,0% (w) ja jäännöshiilenopeus 43,0% - 49,0% (w), mikä voi täyttää fenolihartsin suorituskykyvaatimukset magnesiumoksidihiilille.
Koska magnesiumoksidin hiilitiilien suorituskyky riippuu suurelta osin sitoutumisjärjestelmän muodostamasta hiilirakenteesta, fenolihartsipyrolyysi muodostaa häiriöttömän hauraan homogeenisen lasi-hiilirakenteen, joka on erittäin herkkä hapettumiselle ja stressille, joten magnesiumoksidihiilitiilet ovat hartseja. yhdistetään usein muiden sideaineiden, kuten asfaltin kanssa hapettumiskestävyyden ja mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi.
2.2 Soveltaminen alumiinihiilitiiliin
Alumiini-hiili-tiilet valmistetaan grafiitista ja korundista raaka-aineena, ja tietty määrä sideainetta ja lisäaineita lisätään sekoittimeen ja puristetaan. Koska Al203: lla ja C: llä ei tapahdu kiinteän faasin reaktiota tuotteen polttolämpötilassa, alumiini-hiili-tiilien sitoutumislujuus tulee pääasiassa lisäaineista ja sideaineista. Fenolihartsia käytetään laajalti alumiinihiilitiilissä sen erinomaisista ominaisuuksista johtuen. Tällä hetkellä alumiini-hiili-tulenkestävät aineet käyttävät yleisesti fenolihartsia sideaineena. Sidosperiaatteena on pääasiassa parantaa sideaineen ja materiaalin välistä sitoutumisvoimaa kytkemällä ristiin fenolihartsimolekyylisegmentit kovetusprosessin aikana verkkorakenteen muodostamiseksi.
3Fenolihartsin käyttö muokkaamattomissa tulenkestävissä aineissa
Fenolihartsia käytetään pääasiassa sideaineena hiiltä sisältävissä muotoisissa tulenkestävissä tuotteissa. Viime vuosina sen käyttöaluetta on jatkuvasti laajennettu ja sitä on käytetty sideaineena muotoilemattomissa tulenkestävissä aineissa.
3.1 Käyttö vedettömässä masuunimudassa
Verrattuna muihin muotoilemattomiin tulenkestäviin aineisiin fenolihartsi on yleisimmin käytetty asesavessa. Varhaista aseen mutaa käytettiin sideaineena, pääasiassa tervaa ja pikiä käyttäen, mutta käyttöprosessissa tervan piki tuotti syöpää aiheuttavia aineita ja mustaa savua, mikä aiheutti suurta haittaa ympäristölle, ja sitä oli myös vaikea sintrata ja kovettua hitaasti. . Vedettömän tykkimudan sideaineena fenolihartsi ei vain välttää tervan sideaineena aiheuttamaa pilaantumisongelmaa, vaan myös parantaa tykkimudan korroosionkestävyyttä, sintrautuvuutta ja kulutuskestävyyttä.
3.2 Levitys kuiva-aineisiin
Kuivaa tundish-materiaalia on yhä enemmän. Kotimaassa ja ulkomailla esiintyvässä kuivakäynnissä yleisimmin käytetty sideaine on fenolihartsi, jolla on hyvät rakenne- ja käyttöominaisuudet. Fenolihartsin haittana on kuitenkin hiilen lisääntyminen ja sulan teräksen hydraus, korkeat kustannukset ja alhainen lujuus keski- ja korkeissa lämpötiloissa, mikä vaikeuttaa fenolihartsin levittämistä kuivissa kuivamateriaaleissa jossain määrin.
Yleensä tämä artikkeli analysoi fenolihartsin käyttöä erityyppisissä tulenkestävissä materiaaleissa, kuten magnesiumoksidihiilitiilet, alumiinihiilitiilet, kuiva-aineet ja masuunin vedettömät pistoolimutat. Varhaisimpana synteettisenä hartsina fenolihartsilla on lämpökovettuvuuden, korkean kuivalujuuden ja korkean lämpötilan lujuuden edut, ja sitä käytetään laajalti. Sitä käytetään parempana sideaineena tulenkestävien materiaalien alalla hiilikomposiittitulenkestävien materiaalien valmistuksessa. Fenolihartsilla on kuitenkin kaksi suurta puutetta: korkeat kustannukset ja sen pyrolyysihiili on lasihiili, mikä vaikuttaa sen soveltamiseen tulenkestävissä aineissa jossain määrin.
