[發(fā)明專利]一種耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710445207.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107189338A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)興華悅耐火材料廠
• 主分類號(hào): C08L61/06
• 分類號(hào): C08L61/06;C08K9/04;C08K7/26;C08K3/36;C08K5/42;C08K5/20;C08K5/17;C08K3/28
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高粘結(jié)性、綠色環(huán)保的耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑及其制備方法。

背景技術(shù)

在資源、環(huán)境日益成為制約我國(guó)耐火材料行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”，經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)發(fā)展形勢(shì)發(fā)生變化的情況下，耐火材料行業(yè)的發(fā)展之路面臨著多重考驗(yàn)和挑戰(zhàn)。近年來(lái)，由于耐火制品成品率高，生產(chǎn)成本低和性能優(yōu)良，因而發(fā)展很快，新品種層出不窮，獲得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。然而，用于耐火制品的傳統(tǒng)的耐火材料中多使用對(duì)環(huán)境污染的材料，如結(jié)合劑多采用酚醛樹(shù)脂和瀝青，酚醛樹(shù)脂作為耐火材料結(jié)合劑具有粘結(jié)強(qiáng)度大、耐熱等優(yōu)點(diǎn)，但其制備得到的耐火材料不僅成本高、還含有游離酚、游離醛等有毒物質(zhì)，不利于環(huán)保；此外，瀝青及其煙氣對(duì)皮膚粘膜具有刺激性，有光毒作用和致癌作用。由于甲醛已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)認(rèn)定為致癌物，低游離甲醛含量也已成為一項(xiàng)要求。然而，既要保持特定的樹(shù)脂性質(zhì)而兼顧低游離苯酚和低游離甲醛非常難以實(shí)現(xiàn)。

中國(guó)專利文獻(xiàn)上公開(kāi)了一種“耐火材料”，其公告號(hào)為CN104844238A，該發(fā)明提供的木質(zhì)素-糖組合物可以部分替代酚醛樹(shù)脂作為耐火材料的粘合劑，其粘合效果好，尤其是適用于不燒耐火磚、鐵溝料等領(lǐng)域。但是木質(zhì)素-糖組合物的粘結(jié)性能大大降低，用于耐火材料的制備不利于良好的良品率，并不能夠完全替代耐火材料的酚醛樹(shù)脂的功能，不能從根本上解決耐火材料對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。因此，如何加大新技術(shù)、新原料和再生資源在耐火材料設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)節(jié)能和環(huán)保新工藝、新品種的耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑，減少或替代對(duì)環(huán)境污染的材料，推動(dòng)耐火材料行業(yè)環(huán)保和職業(yè)健康水平的提高是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有耐火材料用結(jié)合劑存在環(huán)境污染的問(wèn)題，提供了一種高粘結(jié)性、高耐熱性、綠色環(huán)保的耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單的耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑，所述耐火材料用復(fù)合結(jié)合劑由以下重量份的原料制成：酚醛樹(shù)脂70～80份，無(wú)水乙醇50～60份，改性白炭黑0.5～2份，甲醛捕捉劑0.5～1.5份，所述甲醛捕捉劑為含有伯胺基團(tuán)的化合物。

本發(fā)明采用的改性白炭黑為多孔性物質(zhì)，其組成可用SiO₂·nH₂O表示，能均勻并良好地分散于酚醛樹(shù)脂基體中，從而可提高酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)柯屎涂寡趸裕狗尤?shù)脂結(jié)合劑的性能得到提高；改性后的白炭黑呈球形，能在酚醛樹(shù)脂基體中均勻良好地分散，分散效果好，在酚醛樹(shù)脂上引入了Si原子，使得二氧化硅分子以化學(xué)鍵的形式與酚醛樹(shù)脂進(jìn)行連接，而不是簡(jiǎn)單的與酚醛樹(shù)脂共混。此外，白炭黑的價(jià)格比其他納米二氧化硅低，降低了生產(chǎn)成本，利于工業(yè)化生產(chǎn)。

作為優(yōu)選，所述甲醛捕捉劑具有下式：R-NH₂，其中，R選自-OH，-CH₂-CH₂-SO₃H，-CH₂(COOH)和-CH(COOH)(CH₂CH₂CONH₂)中的一種或幾種。

本發(fā)明還采用含有伯胺基團(tuán)的化合物作為甲醛捕捉劑，其反應(yīng)原理為：酸性條件下，甲醛捕捉劑中的伯胺基團(tuán)與酚醛樹(shù)脂中游離醛的羰基在45～60℃條件下可以發(fā)生親核加成反應(yīng)生成RNHCH₂OH，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性很差，可以迅速脫水生成RNH＝CH₂，并互相之間發(fā)生縮合反應(yīng)，形成聚合物交聯(lián)劑。該反應(yīng)一方面可以減少體系中游離醛的含量，另一方面可以生成網(wǎng)絡(luò)狀的聚合物交聯(lián)劑，可以對(duì)酚醛樹(shù)脂改性增韌，提高其耐熱性能和粘結(jié)性。-CH(COOH)(CH₂CH₂CONH₂)為氨基酸的通式，本發(fā)明中的氨基酸選自異亮氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸、纈氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、絲氨酸、半胱氨酸，以及其鹽。

作為優(yōu)選，所述改性白炭黑的粒度為7～40nm，比表面積為150～400m²/g。

作為優(yōu)選，所述改性白炭黑的制備方法是：先將白炭黑在450～600℃條件下活化5～10h，加入無(wú)水乙醇，配置成4～10wt％的白炭黑溶膠；再在50～60℃條件下滴加吐溫20到白炭黑溶膠中，攪拌反應(yīng)15～30min，超聲振蕩5～30min，得到改性白炭黑。