[發明專利]高爐用環保型高溫引發樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201110213828.1
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102417729A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 李末銀
• 申請（專利權）人: 應城市力發化工有限責任公司
• 主分類號: C08L79/04
• 分類號: C08L79/04;C08K3/38;C08K3/36;C08K3/34;C08K3/28;C08K3/30;C08G73/06;C04B35/66
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

技術領域

本發明涉及高爐鐵口炮泥的結合劑的制備方法，具體指一種高爐用環保型高溫引發樹脂的制備方法。

背景技術

炮泥是專門用于高爐鐵口的不定形混合料，是以焦粉、粘土、碳化硅、瀝青粉等為主要原料，同時配加不同的結合劑，攪拌碾壓而成，在高爐煉鐵過程中起到了重要的“開關”作用。但其面臨著嚴重的環境污染問題在于：目前，國內主要用煤焦油、蒽油、洗油作結合劑，但焦油類物質成分是多環芳香烴、蒽、萘和含氮、氧、硫的雜環等，其主要成分多環芳烴苯并芘被認定為強致癌物質。在加熱條件，這類結合劑僅發生揮發而非固化，產生大量黃煙，這些含有有毒物質的蒸汽彌漫在空氣中嚴重惡化工作環境，影響職工身心健康。日本、美國和歐洲等國，研制出了以樹脂為結合劑的無水鐵口混合料這樣不僅沒有了焦油結合劑產生的環境污染，而且能快速硬化，混合料單耗降低。

人們在改善高爐出鐵口炮泥的環保性方面做了大量的研究工作。這些工作主要體現在：提高原材料品質。采用高純度剛玉質無水出鐵口混合料，可使抗渣侵蝕性能顯著提高；改進碾泥機碾制效果，采用計算機配料，改善作業環境；增加添加劑。增加氮化硅、氮化硅結合碳化硅、藍晶石、氮化硅鐵、鋁粉等高品質材料。

中國專利CN101244943A“大型高爐炮泥用結合劑及高爐炮泥”采用一定比例的焦油、樹脂和瀝青作為炮泥的結合劑，從一定程度上減少了炮泥的氣味，但仍然使用了焦油，沒有從根本上解決炮泥的環保性問題。

炮泥的環保性主要體現在對結合劑的選擇上，上述方法的基本出發點都是從工藝著手，而沒有從根本上解決問題。要改善這種現狀，必須從根本上改變結合劑的內在本性。

發明內容

本發明的目的為了克服上述問題，提供了一種高爐用環保型高溫引發樹脂的制備方法。

本發明根據復合材料理論研究高爐炮泥材料，明確了污染來源，研究了適應于該材料的基體樹脂的常溫性能、熱性能及固化動力學。認為高爐炮泥在其生命周期的不同溫度條件階段對基體材料的功能性要求不同。低溫時，基體材料要保持良好的浸潤性和惰性，以維持復合材料的實用性；使用后，基體材料受到一定溫度引發發生分子內斷鍵自聚，無污染揮發物產生，并產生高溫性能，這種性能主要取決于樹脂的固化熱性能和聚合后的碳連接形態。傳統煤焦油類結合劑在熱狀態下發生揮發，產生大量高毒性蒸氣，普通樹脂結合劑活性太高，不能滿足應用性能。只有設法將基體材料受熱無揮發發生自聚，降低苯并芘含量，并設法改善高溫性能。基于這種認識，合成一種新型環保型共聚基體材料，實現環保性和應用性的統一。

研究過程中，對改性中間體的固化動力學、固化后的性能、環保性能進行了分析，并對高爐出鐵口復合材料的性能進行評價，與國內外產品充分對比，有力的支持了合成試驗，而且結果與實際試用效果能達到對應。

為了實現上述目的，本發明高爐用環保型高溫引發樹脂的制備方法，包括如下步驟：先投入多聚甲醛和二苯甲烷二胺反應后，再投入酚，升溫縮合，然后減壓脫水，脫水結束加入酯類溶劑，調節粘度到500～1000mPa.s/25℃時，加入無機微粉，獲得所述高爐用環保型高溫引發樹脂；所述無機微粉為硼酸鈉、二氧化硅、碳化硅、硝酸鐵或硫酸鋁中的任一種。

反應過程中，多聚甲醛和二苯甲烷二胺反應條件為30min內升溫到50℃，在50℃反應40～90min；投入酚后的反應條件為先以升溫時間為90～120min升溫至85℃，再在85℃縮合140～160min。

其中，所述多聚甲醛、二苯甲烷二胺、酚的摩爾比＝1.8∶0.78∶1；酯類溶劑加入量為體系總重量的50～55％；無機微粉的加入量為體系總重量的0.75～1％。

本發明中，所述酚為芳基酚或聚多酚，優選雙酚A、對特辛基苯酚或對苯二酚中的任一種。所述酯類溶劑為亞油酸乙酯、三醋酸甘油酯或甘油中的任一種。

采用上述方法獲得的環保型高溫引發樹脂，可作為高爐出鐵口炮泥的結合劑。

本發明較好的技術方案是：先投入多聚甲醛和二苯甲烷二胺反應40～90min后，再投入酚，以升溫時間為90～120min升溫至85℃，再在85℃縮合140～160min，然后減壓脫水，脫水結束加入亞油酸乙酯，調節粘度到500～1000mPa.s/25℃時，加入無機微粉硼酸鈉、二氧化硅或硝酸鐵，獲得所述高爐用環保型高溫引發樹脂。

所得的高爐用環保型高溫引發樹脂符合以下指標：

外觀：紅棕色透明液體

粘度(mPa.s/25℃)：500～1000

凝膠時間(min，200℃)：＞30