一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料的製作方法

2024-02-12 19:30:15 2

本發明涉及一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料，屬於高溫抗氧化塗層技術領域。

背景技術：

電解鋁槽中的炭陽極是鋁電解生產技術關鍵之一，是鋁電解工藝中最主要的組成部分，陽極常被譽稱為鋁電解槽的心臟。它作為導體將直流電導入電解槽,並作為電解槽陽極材料參與陽極反應,每生產一噸鋁要消耗400kg～500kg的炭陽極。炭陽極各項質量指標直接影響到電解槽的正常生產和原鋁的產量、質量、碳耗、和電耗等各項經濟指標。炭陽極的過量消耗,不僅會增加鋁的生產成本,嚴重的會影響電解槽正常工作參數,甚至造成病槽。對電解鋁炭陽極的塗覆保護可使電解過程穩定,取得較好的技術經濟指標，降低炭陽極的消耗,可延長陽極的使用天數,有助於提高電解槽集氣效率,減少溫室氣體(co2)的產生量,對提高勞動生產率以及改善環境都起到了積極作用。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種有效改善電解鋁用炭陽極高溫抗氧化性能，降低炭陽極過量消耗的塗料體系。

本發明的技術方案為：一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料，其特徵在於：該塗料包含下列重量份的組分：含羥基磷腈樹脂2～10份、氧化鋁20～60份、氫氧化鋁20～30份、鋁粉2～10份、硼砂0～20份、碳化硼0～15份、氧化鈣1～10份、有機助粘劑0.1～3份。

所述的含羥基磷腈樹脂製備方法為：①將原料鹽酸羥胺、三氯化磷、四氯乙烷、吡啶和無水氯化鈷以重量比為鹽酸羥胺∶三氯化磷∶四氯乙烷∶吡啶∶氯化鈷=100∶200～400∶500～800∶4～50∶2～20的比例投入反應釜中，通入加入量為三氯化磷重量的30～60%的氯氣，開動攪拌，加熱至70～150℃，回流5～15小時，反應完成後冷卻至60～80℃，過濾，除去未反應的氯化鈷，然後再減壓蒸餾分別除去未反應的三氯化磷、吡啶和四氯乙烷，加入石油醚溶解得到的固體後，用濃度為重量百分比5～10%的稀硫酸洗滌、攪拌、靜置、取油相，減壓蒸餾脫除石油醚，得到淡黃色含羥基氯化磷腈三聚體結晶體；②將含羥基氯化磷腈三聚體和對苯二酚、四氯乙烷按重量比為含羥基氯化磷腈三聚體∶對苯二酚∶四氯乙烷=100∶50～200∶400～600的比例投入反應釜，通入氮氣保護，開動攪拌，升溫至130～220℃，縮聚反應5～10小時，減壓蒸餾除去四氯乙烷，冷卻，用石油醚溶解，加蒸餾水，攪拌，靜置，取油相，減壓蒸餾脫除石油醚，再用四氫呋喃溶解、過濾，真空乾燥，得到含羥基磷腈樹脂。

所述的有機助粘劑為羧甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、糊精中的一種或幾種。

自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料，其製備包括以下步驟：將重量份含羥基磷腈樹脂2～10份、氧化鋁20～60份、氫氧化鋁20～30份、鋁粉2～10份、硼砂0～20份、碳化硼0～15份、氧化鈣1～10份、有機助粘劑0.1～3份原料按配比加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得。

所述塗料是通過下列施工工藝塗覆於電解鋁用炭陽極上：將塗料以重量比100:50～200的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面，陰乾10～24小時，即可形成初步固化的保護塗層，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層，隔絕氧對高溫炭陽極的侵蝕。

本發明的優點在於：①根據電解鋁工業實際要求，本著不能在電解鋁產品中增加雜質的宗旨，本發明塗料不含矽、鐵、鉀、鈉、鎂、鋅等元素材料。②含羥基磷腈樹脂可以與氧化鋁等顆粒複合，增強防護材料顆粒之間的結合力，提高塗層高溫情況下的抗剝離強度和緻密性。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明。

實施例1：

一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料

①製備：將重量份含羥基磷腈樹脂2份、氧化鋁20份、氫氧化鋁20份、鋁粉2份、氧化鈣1份、羧甲基纖維素0.1份加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得本發明塗料。

②塗覆：將本發明塗料以重量比100:50的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面。

③固化：陰乾10小時，初步固化，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層。

實施例2：

一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料

①製備：將重量份含羥基磷腈樹脂10份、氧化鋁60份、氫氧化鋁30份、鋁粉10份、硼砂20份、碳化硼15份、氧化鈣10份、甲基纖維素3份加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得本發明塗料。

②塗覆：將本發明塗料以重量比100:200的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面。

③固化：陰乾24小時，初步固化，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固

化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層。

實施例3：

一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料

①製備：將重量份含羥基磷腈樹脂5份、氧化鋁40份、氫氧化鋁25份、鋁粉5份、硼砂10份、碳化硼8份、氧化鈣5份、聚乙烯醇1.5份加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得本發明塗料。

②塗覆：將本發明塗料以重量比100:100的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面。

③固化：陰乾15小時，初步固化，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層。

實施例4：

一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料

①製備：將重量份含羥基磷腈樹脂2份、氧化鋁50份、氫氧化鋁22份、鋁粉3份、硼砂18份、氧化鈣2份、碳化硼5份、糊精2份加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得本發明塗料。

②塗覆：將本發明塗料以重量比100:150的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面。

③固化：陰乾20小時，初步固化，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層。

實施例5：

一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料

①製備：將重量份含羥基磷腈樹脂8份、氧化鋁20份、氫氧化鋁20份、鋁粉7份、硼砂3份、氧化鈣5份、羧甲基纖維素1份、聚乙烯醇0.5份加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得本發明塗料。

②塗覆：將本發明塗料以重量比100:180的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面。

③固化：陰乾18小時，初步固化，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層。

實施例6：

一種自固化電解鋁用炭陽極高溫抗氧化塗料

①製備：將重量份含羥基磷腈樹脂5份、氧化鋁50份、氫氧化鋁27份、鋁粉4份、碳化硼5份、氧化鈣3份、羧甲基纖維素2份、糊精0.5份加入高速攪拌機中，開動攪拌，混合均勻，即得本發明塗料。

②塗覆：將本發明塗料以重量比100:80的比例與水混合攪拌成膏狀，直接塗覆於電解鋁用炭陽極表面。

③固化：陰乾12小時，初步固化，隨著電解鋁用炭陽極通電，溫度升高，塗料進一步自固化，在電解鋁用炭陽極表面形成緻密保護塗層。