L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑的製作方法

2023-06-10 18:39:51

專利名稱：L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑的製作方法
技術領域：
L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑類屬於熱固型酚醛樹脂有機合成化工技術領域。主要適用於煉鋼爐襯、包襯、連鑄耐材，煉鐵高爐出鐵溝搗打料，化工防腐等方面含碳材料和製品作結合劑。因無溶劑、高碳含量、高結合性能，對生產和應用都是大的技術進步。
背景技術：
發明人從事含碳耐材樹脂結合劑技術研究和產品開發多年。取得冶金部鑑定的《鎂碳磚用L872A樹脂結合劑的生產與應用》科技成果，鑑定證書編號(91)冶科成鑑字第305號。在《武鋼技術》和《耐火材料》發表了論文，登於《武鋼技術》92年9期的《鎂碳磚用L872A樹脂結合劑的研製與生產》被選入《中國科學技術文庫》，著作證書編號TQ0506。1995年以來，先後研究開發成功L951、L962、L963、L968、L988、L998、L965、L975、S975等熱固、熱塑、液態、固態含碳耐材樹脂結合劑系列產品。作為第一起草人參與發布和修訂了Q/WG(NH)26-1999、Q/WG(NH)26-2002酚醛樹脂結合劑技術標準。
現有技術生產的煉鋼、煉鐵、化工防腐含碳材料用酚醛樹脂結合劑均為溶劑型。因配入溶劑，影響樹脂強度的關鍵指標碳含量難以提高，製品在熱處理時因溶劑揮發會導致較高的氣孔率，且合成終點難以定量檢測調控，使樹脂分子結構和分子量難以穩定，致使結合製品的質量和使用壽命受影響。

發明內容
發明人經過多年試驗研究，首先試驗成功熱固型樹脂結合劑合成終點快速定量檢測方法，再通過降低樹脂合成醛酚摩爾比、降低合成溫度、延長合成時間、提高脫水真空度和抽氣速率、降低脫水溫度、縮短脫水時間等工藝創新，使樹脂分子結構和分子量控制在較理想狀態，不加溶劑時有很好的流動性和理想的技術指標，從而開發出L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑新產品。
L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑經武鋼耐火公司、鄂州耐火公司、黃石東方特耐公司、武漢青山特耐公司、武漢啟元公司等單位生產煉鋼爐襯、包襯用鎂碳磚、鋁鎂碳磚，化工防腐碳磚，煉鐵高爐出鐵溝搗打料等製品的試用和批量使用，已顯示出較傳統溶劑型樹脂適用範圍廣、結合用量少、製品性能好、使用壽命長、環境較好(減少溶劑揮發)諸多優越性。武鋼耐火公司技術中心2003年6月頒發的《L998型酚醛樹脂結合劑試用結果專家評審證書》指出，L998樹脂創出了使用大結晶鎂砂、30000KN液壓機和16000KN摩擦機成型、結合MT18A鎂碳磚，耐壓43-62mpa(溶劑型樹脂結合時30-40mpa)的國際水平指標。
發明L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑的目的在於1.液態酚醛樹脂結合劑由溶劑型進步為無溶劑型結合劑碳含量大幅度提高，有利於提高結合製品的強度和高溫性能；碳含量提高即結合劑有效成分增加，同質量要求的製品，結合劑用量可減少，有利於降低下遊產品成本；無溶劑揮發，在不影響製品氣孔率的同時，還可以改善環境。
2.實現液態酚醛樹脂溶劑型到無溶劑型的突破傳統醛酚摩爾比、解決合成終點快速定量測控等工藝創新，使樹脂分子結構和分子量控制在較理想狀態，提高了樹脂內在質量，使合成工藝操作更安全可靠。並因無加入溶劑工序而簡化了生產操作。
3.無溶劑液態酚醛樹脂結合劑可作為普通結合劑的基料，根據應用需要混入溶劑，無需化學過成，製備相關溶劑型樹脂結合劑。
L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑的製作方法如下工藝流程與主要設備見附圖所需原料苯酚、甲醛、催化劑(片鹼)、中和劑(冰醋酸)均要求一級正品。
將2000L釜生產所需的苯酚(一般4桶×200kg)於專用融酚池中水浴融化，將有關閥門調到全回流狀態，把吸料管插入苯酚桶真空吸料入反應釜。再稱取苯酚量～1.4％的片鹼(96％NaQH)加水溶解配成～30％鹼液並吸入釜。然後吸入按摩爾比醛/酚＝1.08計量的甲醛750kg。
甲醛計算公式為甲醛＝800÷94×30×1.08÷37％94、30----苯酚、甲醛的分子量(即摩爾質量)37％----工業甲醛的濃度(即含量)加料畢，攪拌5分鐘後，取樣測PH值，使為8.0(不＞8.0，＜8.0時再補加少量鹼液)。之後，轉入升溫反應。先加極少量蒸汽於釜加套，緩慢升溫至～85℃維溫反應，控制在不＜6小時達到合成終點。
終點測定方法是取50ml樣於250ml量筒，加清水100ml，攪拌後使靜置分層，樹脂沉降層30ml為合格(可視質量要求酌情增減)。
再從取樣孔倒入按苯酚量～2％的冰醋酸加水配成的～70％的酸液，攪拌5分鐘後取樣測PH值，使為7.0～7.5(也可視質量要求酌情微調)。
再將有關閥門調至全蒸發狀態，啟動真空泵，釜夾套排盡冷水，通入壓力0.1～0.15mpa(固定某值)的蒸氣進行真空低溫(60～70℃)脫水2～2.5小時，當釜內溫度開始上升時，停汽、停真空，取樣測粘度，按應用要求在5.0～10.0pa.s(25℃)範圍內確定某值即為終點。然後向釜夾套通冷水降溫至～40℃時，放料計量包裝於200kg乾淨鐵桶，並取樣全分析。成品密封包裝後存放於陰涼通風庫房，待發往用戶。
以上歸納為「九關」、「五檢測」配方計量關；合成介質關(一步檢測)；合成溫控關；合成終點關(二步檢測)；中和終點關(三步檢測)；脫水溫壓關；脫水終點關(四步檢測)；包裝儲運關(五步檢測——全分析)；應用服務關。
L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑技術與現有溶劑型樹脂結合劑技術相比較，積極效果如下現有溶劑型樹脂 L998無溶劑液態酚醛樹脂(1)影響製品強度和高溫性能的碳含量較低 高(2)影響製品潤溼性、粘結性和氣孔率的極性分子溶劑等組分高 低(3)樹脂合成醛酚摩爾比， 醛/酚＝1.20～1.25醛/酚＝1.05～1.10分子結構和分子量可調控性付反應相對較多 多鄰位反應，付反應較少憑經驗調控 可相關定量調控(4)應用加入量，製品成本 加入量較多，成本較高 加入量較少，成本較低(5)製品指標，應用效果 一般 指標高，使用壽命長(6)應用環境 有溶劑揮發 無溶劑揮發附，樹脂類型熱塑型和熱固型 熱固型生產應用成本比較熱塑型生產應用成本較高 熱固型生產應用成本較低


附圖為L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑生產工藝流程設備示意圖，故未嚴格按比例，本技術領域一般可如此表達。
實施方法實施L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑發明專利的方式有兩種情況第一種情況是新建或改建樹脂結合劑生產線選用2000L搪瓷反應釜，設計能力可為一釜、兩釜或多釜生產線。按插圖工藝流程，每臺釜約需3600(長)×5000～8000(寬)×6500～7000(高)的輕鋼或磚混結構廠房，另需一臺0.3～0.6mpa(汽壓)、0.5～1.0噸(每小時蒸發量)的燃媒或燃油鍋爐。輔助設施有循環冷卻水池、廢水池和融酚池。工藝流程和設備選型要保證儘量小的流體阻力、儘量高的抽氣速率、好的換熱效果和全封閉操作。檢驗標準和儀器藥品齊全完善。按兩釜生產線，投資～50萬元，可年產600～800噸，每噸盈利～2000元，年盈利100～150萬元。L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑有市場優勢。
第二種情況是現溶劑型樹脂結合劑生產線。
不動設備和流程，按本發明內容操作也可達目的。
權利要求
1.降低樹脂合成醛酚摩爾比，降低合成溫度，延長合成時間，提高脫水真空度和抽氣速率，降低脫水溫度，縮短脫水時間等工藝創新。
2.L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑的製作方法工藝流程與主要設備附圖，配方與合成工藝操作將2000L釜生產所需的苯酚(一般4桶×200kg)於專用融酚池中水浴融化，將有關閥門調到全回流狀態，把吸料管插入苯酚桶真空吸料入反應釜，再稱取苯酚量～1.4％的片鹼(95％NaQH)加水溶解配成～30％鹼液並吸入釜，然後吸入按摩爾比醛/酚＝1.08計量的甲醛750kg，甲醛計算公式為甲醛＝800÷94×30×1.08÷37％94、30----苯酚、甲醛的分子量(即摩爾質量)37％----工業甲醛的濃度(即含量)加料畢，攪拌5分鐘後，取樣測PH值，使為8.0(不＞8.0，＜8.0時再補加少量鹼液)，之後，轉入升溫反應，先加極少量蒸汽於釜加套，緩慢升溫至～85℃維溫反應，控制在不＜6小時達到合成終點，合成終點測定方法取50ml樣於250ml量筒，加清水100ml，攪拌後使靜置分層，樹脂沉降層30ml為合格(可視質量要求酌情增減)，中和工藝操作從取樣孔倒入按苯酚量～2％的冰醋酸加水配成的～70％的酸液，攪拌5分鐘後取樣測PH值，使為7.0～7.5(也可視質量要求酌情微調)，脫水工藝操作將有關閥門調至全蒸發狀態，啟動真空泵，釜夾套排盡冷水，通入壓力0.1～0.15mpa(固定某值)的蒸氣進行真空低溫(60～70℃)脫水2～2.5小時，當釜內溫度開始上升時，停汽、停真空，取樣測粘度，按應用要求在5.0～10.0pa.s(25℃)範圍內確定某值即為終點。「九關」、「五檢測」配方計量關；合成介質關(一步檢測)；合成溫控關；合成終點關(二步檢測)；中和終點關(三步檢測)；脫水溫壓關；脫水終點關(四步檢測)；包裝儲運關(五步檢測——全分析)；應用服務關。
3.L998無溶劑液態酚醛樹脂合成醛酚摩爾比醛/酚＝1.05～1.10。
全文摘要
L998無溶劑液態酚醛樹脂結合劑類屬於熱固型酚醛樹脂有機合成化工技術領域。與現有溶劑型酚醛樹脂結合劑技術比較，解決了合成終點快速定量測控，突破了醛酚摩爾比限區，改變了合成、脫水工藝參數，最終以簡化、安全的工藝和操作製成。無溶劑、高碳含量、高結合性能決定其將逐步取代現溶劑型酚醛樹脂，廣泛應用於煉鋼爐襯、包襯、連鑄耐材，煉鐵高爐出鐵溝搗打料，化工防腐等方面含碳材料和製品作結合劑。
文檔編號C09J161/00GK1955244SQ200510019678
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月27日 優先權日2005年10月27日
發明者周貴祖 申請人:周貴祖