Sažetak】 Fenolna smola je važno vezivo vatrostalnih materijala. U usporedbi s asfaltom, fenolna smola ima dobra svojstva vlaženja za vatrostalne materijale i grafit, visoku zaostalu stopu ugljenika, dobru adheziju 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 magnezit-ugljičnim opekama, aluminijumsko-ugljeničnim opekama i drugim vatrostalnim materijalima u obliku kompozitnih ugljika, kao i u suhim materijalima od tunda, bezvodnom mulju u visokoj peći i drugim amorfnim vatrostalnim materijama.
Istraživanje fenolne smole koja se koristi u vatrostalnim materijalima uglavnom se fokusira na modifikaciju smole. Među njima, upotreba katalitičkih reakcija za poboljšanje strukture i performansi zaostalog ugljena smole glavni je 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 metoda se uglavnom fokusira na promjenu strukture same smole tako da ona ima složeniju mrežnu strukturu od obične fenolne smole nakon stvrdnjavanja. Poboljšajte snagu pečenja na niskim temperaturama i čvrstoću materijala na srednje temperature, istovremeno smanjujući količinu fenola i smanjujući troškove fenolne smole.
1Fenolna smola
Fenolne smole (Phenolicresins) velika su klasa sintetičkih smola pripremljenih polikondenzacijom fenolnih jedinjenja i aldehidnih jedinjenja. Aldehidni spoj koji se koristi uglavnom je formaldehid, a često se koriste drugi aldehidi poput acetaldehida, formaldehida, furfurala ili smjese nekoliko aldehida. Jedinstvena hemijska struktura fenolne smole&i makromolekularna umrežena mrežna struktura daju joj izvrsna svojstva kao što su izvrsna adhezija, izvrsna otpornost na toplinu, jedinstvena otpornost na ablaciju i dobra usporavanje 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 upotrebom alkalija, kao što su kalijum hidroksid, natrijum hidroksid, barijev hidroksid ili kalcijum hidroksid kao katalizator, sa molarnim odnosom 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 dejstvom 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 očvrsnuta struktura je ista, što je trodimenzionalna mrežna struktura. Preostali ugljen dobiven karbonizacijom smole na visokoj temperaturi važna je struktura koja podržava rad vatrostalnih materijala i osigurava njihov život.
2Primjena fenolne smole u vatrostalnom obliku ugljeničnog 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 se široko koriste u industriji topljenja metala, industriji cementa i keramike. 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 karbonskoj opeci
Magnezijevo-karbonska cigla 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 postigla brz razvoj u posljednjih nekoliko godina. Magnezijeve ugljenične opeke široko se koriste u metalurškoj industriji gvožđa i čelika uglavnom zbog svojih dobrih svojstava, ali svojstva vezne fenolne smole mogu utjecati na performanse magnezijske karbonske opeke. Fenolna smola koja se koristi za magnezijeve ugljenične opeke treba da ima karakteristike visokog sadržaja čvrste supstance, niske relativne molekulske težine, visoke zaostale količine ugljenika i niskog sadržaja vode.
Proučavajući odnos između različitih svojstava smole i njenog omjera sirovina i procesa sinteze, zaključuje se da je najbolji odnos sirovina fenolne smole za sintezu ugljeničnih opeka od magnezijuma m (F) / m (P)=1,0 ~ 1,3; katalizator je w (NaOH)=50% rastvora NaOH, dodana količina je 1% ~ 1,5% mase fenola; najbolji postupak sinteze je: prvo reagirajte na 60 ~ 70 ℃ 1h, a zatim zagrijte do 80 ~ 90 ℃ 1 ~ 2h. Fenolna smola sintetizovana pod najboljim odnosom sirovina i procesnim uslovima ima relativnu molekulsku težinu 300 ~ 400, viskoznost 15 ~ 20Pa · s, sadržaj čvrste supstance 77,0% ~ 82,0% (w) i stopu zaostalog ugljenika od 43,0% ~ 49,0% (w), što može udovoljiti zahtjevima performansi fenolne smole za magnezijeve ugljične opeke.
Budući da performanse cigle od magnezijeve ugljika u velikoj mjeri ovise o strukturi ugljika koju formira sistem vezivanja, piroliza fenolne smole formira neuređenu krhku homogenu strukturu staklo-ugljik, koja je vrlo osjetljiva na oksidaciju i stres, pa smole od magnezijske karbonske smole često se kombinira s drugim vezivnim sredstvima kao što je asfalt radi poboljšanja otpornosti na oksidaciju i mehaničkih svojstava.
2.2 Primena u aluminijumskoj karbonskoj opeci
Aluminijumsko-karbonske cigle izrađuju se od grafita i korunda kao sirovine, a određena količina veziva i aditiva dodaje se u mikser i preša. 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 aluminijumskim karbonskim opekama zbog svojih izvrsnih svojstava. Trenutno vatrostalni materijali od aluminijuma i ugljenika široko koriste fenolnu smolu kao vezivno sredstvo. Princip vezivanja uglavnom je poboljšanje sile vezivanja između vezivnog sredstva i materijala umrežavanjem molekularnih segmenata fenolne smole tokom procesa očvršćavanja da bi se stvorila mrežna struktura.
3Primjena fenolne smole u neoblikovanim vatrostalnim materijalima
Fenolna smola uglavnom se koristi kao vezivno sredstvo u vatrostalnim proizvodima u obliku ugljena. Posljednjih godina područje njegove primjene kontinuirano se proširuje i koristi se kao vezivo u neoblikovanim vatrostalnim materijalima.
3.1 Primena u bezvodnom blatu iz visoke peći
U usporedbi s drugim neoblikovanim vatrostalnim materijalima, fenolna smola se najčešće koristi u glinenoj glini. Blato iz ranog topa koristilo se kao vezivo, uglavnom koristeći katran i smolu, ali u procesu upotrebe smola od 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 izazvanog katranom kao vezivom, već također poboljšava otpornost na koroziju, sinterovanje i otpornost mulja iz pištolja.
3.2 Primena u suvim materijalima od mešavine
Sve je više primjena suhih krhkih materijala. Verovatno korišteno vezivno sredstvo u suvom radu sa tundish-om kod kuće i u inostranstvu je fenolna smola koja ima dobra svojstva konstrukcije i upotrebe. Međutim, fenolna smola ima nedostatke povećanja ugljika i hidrogenizacije rastopljenog čelika, visoku cijenu i nisku čvrstoću na srednjim i visokim temperaturama, što čini primjenu fenolne smole u suhim materijalima suhog mesa u određenoj mjeri otežano.
Općenito, ovaj članak analizira primjenu fenolne smole u različitim vrstama vatrostalnih materijala, kao što su magnezij-ugljenične opeke, aluminijske karbonske opeke, suhi materijali od tundina 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: visoka cijena, a njen ugljen za pirolizu je stakleni ugljen, što u određenoj mjeri utječe na njegovu primjenu u vatrostalnim materijalima.
