Aplicação de resina fenólica em materiais refratários, como tijolos de magnésia de carbono e lama anidra de canhão

【Resumo】 A resina fenólica é um ligante importante de materiais refratários. Comparada com o asfalto, a resina fenólica tem boas propriedades de umedecimento para materiais refratários e grafite, alta taxa de carbono residual, boa adesão e pode ser misturada e moldada em temperatura ambiente. O corpo verde tem as vantagens de alta resistência, baixo teor de substâncias nocivas e pode melhorar o ambiente de trabalho. Tem sido amplamente utilizado como aglutinante para refratários contendo carbono. Este artigo começa com resina fenólica, analisa e discute a aplicação de resina fenólica em tijolos de magnésia-carbono, tijolos de alumínio-carbono e outros refratários em forma de composto de carbono, bem como em materiais secos de coletor, lama anidra de arma de alto forno e outros refratários amorfos.

A pesquisa de resinas fenólicas utilizadas em refratários concentra-se principalmente na modificação de resinas. Dentre eles, o uso de reações catalíticas para melhorar a estrutura e o desempenho do carbono residual da resina é uma grande tendência em pesquisas futuras. O aglutinante é um componente indispensável em materiais refratários, ele desempenha o papel de cimentar as partículas de material refratário e o pó juntos. A síntese de um novo tipo de resina fenólica de alto desempenho interpenetrante em rede é outra tendência em pesquisas futuras. Este método se concentra principalmente em alterar a estrutura da própria resina para que ela tenha uma estrutura de rede mais complexa do que a resina fenólica comum após a cura. Melhore a resistência de cozimento em baixa temperatura e a resistência em temperatura média do material, enquanto reduz a quantidade de fenol e reduz o custo da resina fenólica.

1 Resina Fenólica

As resinas fenólicas (Phenolicresins) são uma grande classe de resinas sintéticas preparadas por policondensação de compostos fenólicos e compostos aldeídos. O composto de aldeído usado é principalmente formaldeído, e outros aldeídos como acetaldeído, formaldeído, furfural ou uma mistura de vários aldeídos são comumente usados. A estrutura química única da resina fenólica' e a estrutura de rede reticulada macromolecular conferem-lhe excelentes propriedades, como excelente aderência, excelente resistência ao calor, resistência única de ablação e boa retardante de chama. Portanto, as resinas fenólicas são amplamente utilizadas em plásticos reforçados com fibra de vidro, materiais de moldagem, adesivos, materiais de isolamento térmico e elétrico, revestimentos, etc.

As resinas fenólicas podem ser divididas em dois tipos: resinas fenólicas termofixas e resinas fenólicas novolac de acordo com sua estrutura e forma de aquecimento. A resina fenólica termoendurecível é produzida usando álcalis, como hidróxido de potássio, hidróxido de sódio, hidróxido de bário ou hidróxido de cálcio como catalisador, com uma razão molar de formaldeído / fenol> 1, controlando pH> 7 e reagindo por um período de tempo a uma determinada temperatura. Uma resina contendo grupos metilol reativos que podem ser posteriormente reagidos. A resina fenólica termoplástica é geralmente chamada de novolac ou resina novolac. É uma resina fenólica produzida pela reação de formaldeído (F) e excesso de fenol (P) sob a ação de catalisadores ácidos como o ácido oxálico, ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácido fórmico, entre os quais Razão molar (F / P)=0,6-0,9). Independentemente de ser uma resina termoendurecível ou uma resina termoplástica, a estrutura curada final é a mesma, que é uma estrutura de rede tridimensional. O carbono residual obtido da carbonização da resina em alta temperatura é uma estrutura importante que suporta o trabalho dos refratários e garante sua vida.

2Aplicação de resina fenólica em compósito de carbono refratário

Atualmente, devido ao desenvolvimento da indústria de fundição de metal, especialmente a indústria de ferro e aço, a demanda por materiais refratários tem aumentado muito, resultando em um aumento na aplicação de resina fenólica na indústria de refratários. Os materiais refratários são amplamente utilizados na indústria de fundição de metal, indústria de cimento e indústria cerâmica. O aglutinante é um componente indispensável na produção de materiais refratários e desempenha um papel na ligação das partículas refratárias e do pó. Além disso, na prática de produção de materiais refratários, as pessoas percebem que a qualidade e a estabilidade das resinas fenólicas são um dos principais fatores que afetam o desempenho dos refratários contendo carbono, e a importância das resinas fenólicas tem se tornado cada vez mais proeminente.

2.1 Aplicação em tijolo de carbono de magnésia

O tijolo de magnésia-carbono é um composto de carbono complexo de alta temperatura queimado com magnésia fundida, grafite e aglutinante. Tem uma vida útil relativamente longa e a idade do forno pode chegar a mais de 1600 fornos. Portanto, alcançou rápido desenvolvimento nos últimos anos. Os tijolos de magnésia de carbono são amplamente utilizados na indústria de metalurgia de ferro e aço principalmente por causa de suas boas propriedades, mas as propriedades da resina fenólica aglutinante podem afetar o desempenho dos tijolos de magnésia de carbono. A resina fenólica usada para tijolos de magnésia de carbono deve ter as características de alto teor de sólidos, baixo peso molecular relativo, alta taxa de carbono residual e baixo teor de água.

Ao estudar a relação entre as várias propriedades da resina e sua proporção de matéria-prima e processo de síntese, conclui-se que a melhor proporção de matéria-prima de resina fenólica para a síntese de tijolos de carbono de magnésia é m (F) / m (P)=1,0 ~ 1,3; o catalisador é w (NaOH)=solução de NaOH a 50%, a quantidade adicionada é 1% ~ 1,5% da massa de fenol; o melhor processo de síntese é: primeiro reaja a 60 ~ 70 ℃ por 1h, depois aqueça até 80 ~ 90 ℃ por 1 ~ 2h. A resina fenólica sintetizada sob a melhor razão de matéria-prima e condições de processo tem um peso molecular relativo de 300 ~ 400, uma viscosidade de 15 ~ 20Pa · s, um conteúdo sólido de 77,0% ~ 82,0% (w) e uma taxa de carbono residual de 43,0% ~ 49,0% (w), que pode atender aos requisitos de desempenho da resina fenólica para tijolos de carbono de magnésia.

Uma vez que o desempenho dos tijolos de carbono de magnésia depende em grande medida da estrutura de carbono formada pelo sistema de ligação, a pirólise da resina fenólica forma uma estrutura de vidro-carbono homogênea desordenada e frágil, que é muito sensível à oxidação e ao estresse, então os tijolos de magnésia de carbono As resinas são frequentemente combinado com outros ligantes, como asfalto, para melhorar a resistência à oxidação e as propriedades mecânicas.

2.2 Aplicação em tijolo de carbono de alumínio

Os tijolos de alumínio-carbono são feitos de grafite e corindo como matéria-prima, e uma certa quantidade de ligante e aditivos são adicionados ao misturador e prensados. Uma vez que Al2O3 e C não sofrem uma reação de fase sólida na temperatura de queima do produto, a resistência de união dos tijolos de alumínio-carbono vem principalmente de aditivos e ligantes. A resina fenólica é amplamente utilizada em tijolos de alumínio e carbono devido às suas excelentes propriedades. Atualmente, os refratários de alumínio-carbono usam amplamente a resina fenólica como agente de ligação. O princípio de ligação é principalmente para melhorar a força de ligação entre o agente de ligação e o material reticulando os segmentos moleculares da resina fenólica durante o processo de cura para formar uma estrutura de rede.

3Aplicação de resina fenólica em refratários não formados

A resina fenólica é usada principalmente como um agente de ligação em produtos refratários com forma contendo carbono. Nos últimos anos, seu campo de aplicação tem se expandido continuamente e tem sido usado como aglutinante em refratários não moldados.

3.1 Aplicação em lama anidra de alto forno

Em comparação com outros refratários sem forma, a resina fenólica é a mais amplamente usada em argila para arma. A lama inicial era usada como aglutinante, principalmente com alcatrão e piche, mas, no processo de uso, o piche de alcatrão produzia substâncias cancerígenas e fumaça preta, o que causava grande dano ao meio ambiente, além de ser difícil de sinterizar e endurecer lentamente. . Como um aglutinante para lama anidra de canhão, a resina fenólica não só evita o problema de poluição causado pelo alcatrão como aglutinante, mas também melhora a resistência à corrosão, sinterabilidade e resistência ao desgaste da lama de canhão.

3.2 Aplicação em materiais secos do distribuidor

Existem cada vez mais aplicações de materiais para separadores secos. O aglutinante mais amplamente usado em trabalhos de repartição de secagem em casa e no exterior é a resina fenólica, que tem boas propriedades de construção e uso. Porém, a resina fenólica tem as desvantagens de aumentar o carbono e a hidrogenação do aço fundido, alto custo e baixa resistência em médias e altas temperaturas, o que torna a aplicação da resina fenólica em materiais secos coletores em certa medida bastante prejudicada.

Em geral, este artigo analisa a aplicação de resina fenólica em diferentes tipos de materiais refratários, como tijolos de magnésia-carbono, tijolos de alumínio-carbono, materiais secos de reservatório e lama de canhão sem água de alto-forno. Como a resina sintética mais antiga, a resina fenólica tem as vantagens de termoendurecível, alta resistência a seco e alta resistência a altas temperaturas, e é amplamente utilizada. É usado como um melhor aglutinante no campo de materiais refratários na preparação de refratários compostos de carbono. Porém, a resina fenólica tem duas deficiências principais: o alto custo e seu carvão de pirólise é o carvão de vidro, o que afeta em certa medida sua aplicação em refratários.