Sažetak】 Fenolna smola je važno vezivo vatrostalnih materijala. U usporedbi s asfaltom, fenolna smola ima dobra svojstva vlaženja za vatrostalne materijale i grafit, visoku stopu zaostalog ugljika, dobro prianjanje i može se miješati i oblikovati na sobnoj temperaturi. Zeleno tijelo ima prednosti velike čvrstoće, malog sadržaja štetnih tvari i može poboljšati radno okruženje. Široko se koristi kao vezivo za vatrostalne materijale koji sadrže ugljik. Ovaj članak započinje fenolnom smolom, analizira i raspravlja o primjeni fenolne smole u ciglama od magnezij-ugljika, ciglama od aluminija i ugljika i drugim vatrostalnim materijalima u obliku ugljikovih kompozita, kao i u suhim materijalima od tundish-a, bezvodnom mulju u visokoj peći i drugim amorfnim vatrostalnim materijalima.
Istraživanje fenolne smole koja se koristi u vatrostalnim materijalima uglavnom se fokusira na modifikaciju smole. Među njima je uporaba katalitičkih reakcija za poboljšanje strukture i performansi smole rezidualnog ugljika glavni trend u budućim istraživanjima. Vezivo je nezamjenjiva komponenta vatrostalnih materijala, ima ulogu cementiranja čestica vatrostalnog materijala i praha. Sinteza nove vrste mreže koja prožima fenolnu smolu visokih performansi još je jedan trend u budućim istraživanjima. Ova se metoda uglavnom usredotočuje na promjenu strukture same smole tako da nakon slojavanja ima složeniju mrežnu strukturu od obične fenolne smole. Poboljšajte čvrstoću materijala pri pečenju na niskim temperaturama i čvrstoću srednje temperature, istovremeno smanjujući količinu fenola i smanjujući troškove fenolne smole.
1Fenolna smola
Fenolne smole (Phenolicresins) velika su klasa sintetičkih smola pripremljenih polikondenzacijom fenolnih spojeva i aldehidnih spojeva. Upotrijebljeni aldehidni spoj uglavnom je formaldehid, a obično se koriste drugi aldehidi poput acetaldehida, formaldehida, furfurala ili smjese nekoliko aldehida. Jedinstvena kemijska struktura fenolne smole&i makromolekularna umrežena mrežna struktura pridaju joj izvrsna svojstva kao što su izvrsna adhezija, izvrsna otpornost na toplinu, jedinstvena otpornost na ablaciju i dobra zaostalost plamena. Stoga se fenolne smole široko koriste u plastici ojačanoj staklenim vlaknima, materijalima za oblikovanje, ljepilima, termičkim i električnim izolacijskim materijalima, premazima itd.
Fenolne smole možemo podijeliti u dvije vrste: termoreaktivne fenolne smole i novolac fenolne smole prema svojoj strukturi i obliku zagrijavanja. Termoreaktivna fenolna smola proizvodi se alkalijom, kao što je kalijev hidroksid, natrijev hidroksid, barijev hidroksid ili kalcijev hidroksid kao katalizator, s molarnim omjerom formaldehid / fenol> 1, kontrolom pH> 7 i reakcijom za vremenski period na određenoj temperaturi. Smola koja sadrži reaktivne metilolne skupine koje mogu dalje reagirati. Termoplastična fenolna smola obično se naziva novolac ili novolac smola. To je fenolna smola koja nastaje reakcijom formaldehida (F) i viška fenola (P) pod djelovanjem kiselih katalizatora kao što su oksalna kiselina, solna kiselina, sumporna kiselina i mravlja kiselina, među kojima je omjer molova (F / P)=0,6-0,9). Bez obzira radi li se o termoreaktivnoj smoli ili termoplastičnoj smoli, konačna stvrdnuta struktura je ista, što je trodimenzionalna mrežna struktura. Preostali ugljik dobiven karbonizacijom smole na visokoj temperaturi važna je struktura koja podupire rad vatrostalnih materijala i osigurava njihov život.
2 Primjena fenolne smole u vatrostalnoj strukturi ugljikovih kompozita
Trenutno je, zbog razvoja industrije topljenja metala, posebno industrije željeza i čelika, potražnja za vatrostalnim materijalima znatno porasla, što je rezultiralo povećanom primjenom fenolne smole u vatrostalnoj industriji. Vatrostalni materijali široko se koriste u industriji topljenja metala, industriji cementa i keramičkoj industriji. Vezivo je nezamjenjiva komponenta u proizvodnji vatrostalnih materijala i igra ulogu u vezivanju vatrostalnih čestica i praha. Štoviše, u proizvodnoj praksi vatrostalnih materijala ljudi shvaćaju da su kvaliteta i stabilnost fenolnih smola jedan od glavnih čimbenika koji utječu na performanse vatrostalnih materijala koji sadrže ugljik, a važnost fenolnih smola postaje sve istaknutija.
2.1 Primjena u magnezijevoj ugljičnoj opeci
Magnezijsko-ugljična opeka je visokotemperaturni složeni ugljični kompozitni materijal koji se peče topljenim magnezijem, grafitom i vezivom. Ima relativno dug radni vijek, a starost peći može doseći više od 1600 peći. Stoga je posljednjih godina postigao brz razvoj. Magnezijeva ugljična opeka široko se koristi u metalurškoj industriji željeza i čelika uglavnom zbog svojih dobrih svojstava, ali svojstva vezne fenolne smole mogu utjecati na performanse magnezijske ugljične opeke. Fenolna smola koja se koristi za magnezijeve ugljične opeke trebala bi imati karakteristike visokog udjela krute tvari, niske relativne molekulske mase, visoke zaostale količine ugljika i niskog udjela vode.
Proučavajući odnos između različitih svojstava smole i njezinog omjera sirovina i procesa sinteze, zaključuje se da je najbolji omjer sirovina fenolne smole za sintezu cigle od magnezijeve ugljika m (F) / m (P)=1,0 ~ 1,3; katalizator je w (NaOH)=50% otopine NaOH, dodana količina je 1% ~ 1,5% mase fenola; najbolji postupak sinteze je: prvo reagirajte na 60 ~ 70 ℃ 1 sat, a zatim zagrijte do 80 ~ 90 ℃ 1 ~ 2h. Fenolna smola sintetizirana pod najboljim omjerom sirovina i procesnim uvjetima ima relativnu molekulsku masu od 300 ~ 400, viskoznost od 15 ~ 20Pa · s, udio krutine od 77,0% ~ 82,0% (w) i stopu zaostalog ugljika od 43,0% ~ 49,0% (w), što može udovoljiti zahtjevima performansi fenolne smole za magnezijeve ugljične opeke.
Budući da izvedba cigle od magnezijeve ugljika u velikoj mjeri ovisi o strukturi ugljika koju stvara sustav vezivanja, piroliza fenolne smole tvori neuređenu krhku homogenu strukturu staklo-ugljik, koja je vrlo osjetljiva na oksidaciju i stres, pa smole od magnezijeve ugljične cigle često se kombinira s drugim vezivnim sredstvima kao što je asfalt radi poboljšanja otpornosti na oksidaciju i mehaničkih svojstava.
2.2 Primjena u aluminijskoj karbon opeci
Cigle od aluminija i ugljika izrađuju se od grafita i korunda kao sirovine, a u mješalicu se dodaje i preša određena količina veziva i aditiva. Budući da Al2O3 i C ne podvrgavaju reakciji u čvrstoj fazi na temperaturi pečenja proizvoda, čvrstoća vezivanja cigle od aluminija i ugljika uglavnom dolazi od aditiva i veziva. Fenolna smola se široko koristi u aluminijskim ugljičnim opekama zbog svojih izvrsnih svojstava. Trenutno vatrostalni materijali od aluminija i ugljika široko koriste fenolnu smolu kao vezivno sredstvo. Princip vezivanja je uglavnom za poboljšanje sile vezivanja između vezivnog sredstva i materijala umrežavanjem molekularnih segmenata fenolne smole tijekom postupka stvrdnjavanja kako bi se stvorila mrežna struktura.
3 Primjena fenolne smole u neoblikovanim vatrostalnim materijalima
Fenolna smola uglavnom se koristi kao vezivno sredstvo u vatrostalnim proizvodima u obliku ugljika. Posljednjih godina područje primjene kontinuirano se proširuje i koristi se kao vezivo u neoblikovanim vatrostalnim materijalima.
3.1 Primjena u bezvodnom mulju visoke peći
U usporedbi s drugim neoblikovanim vatrostalnim materijalima, fenolna smola se najviše koristi u glinenoj glini. Blato iz ranog topa koristilo se kao vezivo, uglavnom koristeći katran i smolu, ali u procesu upotrebe smola katrana proizvodila bi kancerogene i crni dim, što je nanosilo veliku štetu okolišu, a također je bilo teško sinterirati i polako očvrsnuti. . Kao vezivo za bezvodno blato iz pištolja, fenolna smola ne samo da izbjegava problem onečišćenja uzrokovanog katranom kao vezivom, već također poboljšava otpornost na koroziju, sinterovanje i otpornost mulja iz pištolja.
3.2 Primjena u suhim materijalima
Sve je više primjena suhih tundish materijala. Najčešće korišteno vezivo u suhom radu sa hrapom u zemlji i u inozemstvu je fenolna smola koja ima dobra građevinska i uporabna svojstva. Međutim, fenolna smola ima nedostatke povećanja ugljika i hidrogenizacije rastaljenog čelika, visoku cijenu i nisku čvrstoću na srednjim i visokim temperaturama, što čini primjenu fenolne smole u suhim materijalima suhog mesa u određenoj mjeri jako zaprečenom.
Općenito, ovaj članak analizira primjenu fenolne smole u različitim vrstama vatrostalnih materijala kao što su magnezijeve ugljične opeke, aluminijske ugljične opeke, suhi materijali od tundish-a i bezvodno muljevito pištolj bez vode. Kao najranija sintetička smola, fenolna smola ima prednosti termootvrdnjavanja, visoke čvrstoće na suho i čvrstoće na visokim temperaturama i široko se koristi. Koristi se kao bolje vezivo na polju vatrostalnih materijala u pripremi vatrostalnih kompozitnih materijala. Međutim, fenolna smola ima dva glavna nedostatka: visoki trošak, a njen ugljen za pirolizu je stakleni ugljen, što u određenoj mjeri utječe na njegovu primjenu u vatrostalnim materijalima.
