[發明專利]一種耐火材料用活化改性酚醛樹脂及其制備方法

無效

• 申請號: 200810047557.5
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101270218A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 趙雷;謝婷;李亞偉;金勝利;李遠兵;李淑靜
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08K3/22;C08K3/24;C04B35/66
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 樊戎

技術領域

本發明屬于酚醛樹脂的制備技術領域。具體涉及一種耐火材料用活化改性酚醛樹脂及其制備方法。

背景技術

酚醛樹脂具有強度大，固定碳率高，在高溫下形成牢固的碳結合，與石墨和各種氧化物骨料的結合性好，與焦油瀝青相比環境污染少等優點，被作為含碳耐火材料制品用結合劑。其常用的的品種有熱固性酚醛樹脂和熱塑性酚醛樹脂，這兩類酚醛樹脂通常為液態，還有固態的熱塑性酚醛樹脂粉(牛巧玲，石干.耐火材料用酚醛樹脂的發展狀況[J].耐火材料，2006，40(3)：221～224.)。

在高溫和還原氣氛下，含碳耐火材料的結合劑，如瀝青或酚醛樹脂轉變成不同形態的碳，結合方式也從有機物結合轉變為碳結合。瀝青首先轉化為液晶相(又稱中間相)，隨后在低于1000℃的溫度下變為光滑質軟的石墨碳，而酚醛樹脂則變為各向同性的玻璃碳，只有在高于2400℃時才能轉化成石墨碳(王誠訓.MgO-C質耐火材料[M].冶金工業出版社，1995.)。為了使結合劑炭化后獲得更好的性能，如高彈性和抗氧化性，必須從對環境危害更少的角度用一種不同的、更環境友好的途徑制備新型的樹脂基結合劑。

酚醛樹脂炭化后的各向同性玻璃碳具有較低的晶格次序和高的內表面積，對氧氣有更高的反應活性。無定形玻璃碳具有很多晶格點，而反應都發生在特殊的碳晶格點上。但是，依靠外部能量，這些晶格可以獲得更高的有序狀態，在石墨工業例如電極的生產中，通過感應或電弧加熱從多種有機先驅體中獲取晶體石墨碳。在鋼鐵生產或澆鑄容器內，最高溫度僅有1650～1750℃，并且這個溫度只存在于磚壁幾毫米厚，這個溫度不足以讓有機結合劑適當結晶化。在很多工業中，反應可以依靠活化劑來在較低溫度下發生，活化劑活化改性結合劑是生產性能優良的含碳耐火材料的先進方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備工藝簡單、抗氧化性能好、殘碳率高的耐火材料用活化改性酚醛樹脂及其制備方法，該活化改性酚醛樹脂用于含碳耐火材料可明顯提高含碳耐火材料的抗氧化性能和熱機械性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：或在20～45℃條件下，在酚醛樹脂中加入1～10％的Fe₂O₃、Co₂O₃、Ni₂O₃三種粉末中的任一種粉末，攪拌均勻；或將1～10％的Fe(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O三種結晶水合物中的任一種與無水乙醇溶解后的溶液加入酚醛樹脂中，攪拌均勻、升溫蒸發無水乙醇。其中：

向酚醛樹脂加入的粉末或結晶水合物均以酚醛樹脂的質量百分數計；

Fe(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O三種結晶水合物中的任一種與無水乙醇的質量比均為1∶1～10；

酚醛樹脂或為液態酚醛樹脂、或為酚醛樹脂粉。

由于采用上述技術方案，本發明制備工藝簡單，所制備的耐火材料用活化改性酚醛樹脂，在含碳耐火材料中使用時原位生成納米碳管或得到小顆粒晶態碳和近片層石墨碳，與普通酚醛樹脂結合劑炭化后的無定形玻璃碳相比，碳網絡結構強度增大。一方面解決了酚醛樹脂碳難石墨化、易氧化的問題，可使樹脂碳由不定形的玻璃碳轉變為晶態石墨碳，且能形成具有特殊性能的納米碳管；另一方面可以提高酚醛樹脂的殘碳率，減少耐火材料中石墨的用量，提高耐火材料的抗氧化性能和熱機械性能。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步的描述，而不是限制本發明的范圍。

實施例1

一種耐火材料用活化改性酚醛樹脂及其制備方法。在20～45℃條件下，向液態酚醛樹脂中加入液態酚醛樹脂質量的1～5％的Fe₂O₃粉末，攪拌均勻后得耐火材料用活化改性酚醛樹脂。

實施例2