【Resumen】 La resina fenólica es un aglutinante importante de materiales refractarios. En comparación con el asfalto, la resina fenólica tiene buenas propiedades humectantes para materiales refractarios y grafito, alta tasa de carbono residual, buena adherencia y puede mezclarse y moldearse a temperatura ambiente. El cuerpo verde tiene las ventajas de alta resistencia, bajo contenido de sustancias nocivas y puede mejorar el entorno de trabajo. Se ha utilizado ampliamente como aglutinante para refractarios que contienen carbono. Este artículo comienza con resina fenólica, analiza y discute la aplicación de resina fenólica en ladrillos de magnesia-carbono, ladrillos de aluminio-carbono y otros refractarios con forma de compuestos de carbono, así como en materiales secos de artesa, lodo de pistola anhidro de alto horno y otros refractarios amorfos.
La investigación de la resina fenólica utilizada en refractarios se centra principalmente en la modificación de la resina. Entre ellos, el uso de reacciones catalíticas para mejorar la estructura y el rendimiento del carbono residual de la resina es una tendencia importante en la investigación futura. El aglutinante es un componente indispensable en los materiales refractarios, desempeña el papel de cementar las partículas y el polvo del material refractario juntos. La síntesis de un nuevo tipo de red que interpenetra resina fenólica de alto rendimiento es otra tendencia en la investigación futura. Este método se enfoca principalmente en cambiar la estructura de la propia resina para que tenga una estructura de red más compleja que la resina fenólica común después del curado. Mejore la resistencia al horneado a baja temperatura y la resistencia a temperatura media del material, mientras reduce la cantidad de fenol y reduce el costo de la resina fenólica.
1 resina fenólica
Las resinas fenólicas (resinas fenólicas) son una gran clase de resinas sintéticas preparadas por policondensación de compuestos fenólicos y compuestos aldehídos. El compuesto de aldehído utilizado es principalmente formaldehído, y habitualmente se utilizan otros aldehídos como acetaldehído, formaldehído, furfural o una mezcla de varios aldehídos. La estructura química única de la resina fenólica&y la estructura de red reticulada macromolecular le otorgan excelentes propiedades como excelente adhesión, excelente resistencia al calor, resistencia única a la ablación y buen retardo de llama. Por lo tanto, las resinas fenólicas se utilizan ampliamente en plásticos reforzados con fibra de vidrio, materiales de moldeo, adhesivos, materiales de aislamiento térmico y eléctrico, revestimientos, etc.
Las resinas fenólicas se pueden dividir en dos tipos: resinas fenólicas termoendurecibles y resinas fenólicas novolacas según su estructura y forma de calentamiento. La resina fenólica termoendurecible se produce utilizando álcali, como hidróxido de potasio, hidróxido de sodio, hidróxido de bario o hidróxido de calcio como catalizador, con una relación molar de formaldehído / fenol> 1, controlando el pH> 7, y reaccionando para un período de tiempo a una determinada temperatura. Una resina que contiene grupos metilol reactivos que se pueden hacer reaccionar más. La resina fenólica termoplástica generalmente se llama novolac o resina novolac. Es una resina fenólica producida por la reacción de formaldehído (F) y exceso de fenol (P) bajo la acción de catalizadores ácidos como el ácido oxálico, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y ácido fórmico, entre los que se encuentran la relación en moles (F / P)=0,6-0,9). Independientemente de si es una resina termoendurecible o una resina termoplástica, la estructura curada final es la misma, que es una estructura de red tridimensional. El carbono residual obtenido de la carbonización de la resina a alta temperatura es una estructura importante que soporta el trabajo de los refractarios y asegura su vida.
2 Aplicación de resina fenólica en refractarios con forma de compuesto de carbono
En la actualidad, debido al desarrollo de la industria de la fundición de metales, especialmente la industria del hierro y el acero, la demanda de materiales refractarios ha aumentado considerablemente, lo que se ha traducido en un aumento de la aplicación de resina fenólica en la industria refractaria. Los materiales refractarios se utilizan ampliamente en la industria de la fundición de metales, la industria del cemento y la industria de la cerámica. El aglutinante es un componente indispensable en la producción de materiales refractarios y desempeña un papel en la unión de las partículas refractarias y el polvo. Además, en la práctica de producción de materiales refractarios, la gente se da cuenta de que la calidad y estabilidad de las resinas fenólicas son uno de los principales factores que afectan el rendimiento de los refractarios que contienen carbono, y la importancia de las resinas fenólicas se ha vuelto cada vez más prominente.
2.1 Aplicación en ladrillo de carbono de magnesia
El ladrillo de magnesia-carbono es un material compuesto de complejo de carbono a alta temperatura cocido con magnesia fundida, grafito y aglutinante. Tiene una vida útil relativamente larga y la edad del horno puede alcanzar más de 1600 hornos. Por tanto, ha logrado un rápido desarrollo en los últimos años. Los ladrillos de magnesia carbono se utilizan ampliamente en la industria metalúrgica del hierro y el acero principalmente debido a sus buenas propiedades, pero las propiedades de la resina fenólica aglutinante pueden afectar el rendimiento de los ladrillos de magnesia carbono. La resina fenólica utilizada para ladrillos de carbono de magnesia debe tener las características de alto contenido de sólidos, bajo peso molecular relativo, alta tasa de carbono residual y bajo contenido de agua.
Al estudiar la relación entre las diversas propiedades de la resina y su relación de materia prima y proceso de síntesis, se concluye que la mejor relación de materia prima de resina fenólica para la síntesis de ladrillos de carbono de magnesia es m (F) / m (P)=1.0 ~ 1.3; el catalizador es w (NaOH)=solución de NaOH al 50%, la cantidad añadida es 1% ~ 1,5% de la masa de fenol; El mejor proceso de síntesis es: primero reaccionar a 60 ~ 70 ℃ durante 1 h, luego calentar a 80 ~ 90 ℃ durante 1 ~ 2 h. La resina fenólica sintetizada bajo la mejor relación de materia prima y condiciones de proceso tiene un peso molecular relativo de 300 ~ 400, una viscosidad de 15 ~ 20Pa · s, un contenido de sólidos de 77.0% ~ 82.0% (w) y una tasa de carbono residual. de 43.0% ~ 49.0% (w), que puede cumplir con los requisitos de rendimiento de la resina fenólica para ladrillos de carbono de magnesia.
Dado que el rendimiento de los ladrillos de carbono de magnesia depende en gran medida de la estructura de carbono formada por el sistema de unión, la pirólisis de resina fenólica forma una estructura de carbono de vidrio homogénea quebradiza desordenada, que es muy sensible a la oxidación y el estrés, por lo que los ladrillos de carbono de magnesia son resinas. a menudo se combina con otros aglutinantes como el asfalto para mejorar la resistencia a la oxidación y las propiedades mecánicas.
2.2 Aplicación en ladrillo de carbono de aluminio
Los ladrillos de aluminio y carbono están hechos de grafito y corindón como materias primas, y se agrega una cierta cantidad de aglutinante y aditivos al mezclador y se prensan. Dado que el Al2O3 y el C no experimentan una reacción en fase sólida a la temperatura de cocción del producto, la fuerza de unión de los ladrillos de aluminio-carbono proviene principalmente de aditivos y aglutinantes. La resina fenólica se utiliza mucho en ladrillos de aluminio y carbono debido a sus excelentes propiedades. En la actualidad, los refractarios de aluminio-carbono utilizan ampliamente resina fenólica como agente de unión. El principio de unión es principalmente para mejorar la fuerza de unión entre el agente de unión y el material reticulando los segmentos moleculares de resina fenólica durante el proceso de curado para formar una estructura de red.
3 Aplicación de la resina fenólica en refractarios sin forma
La resina fenólica se utiliza principalmente como aglutinante en productos refractarios conformados que contienen carbono. En los últimos años, su campo de aplicación se ha ampliado continuamente y se ha utilizado como aglutinante en refractarios sin forma.
3.1 Aplicación en lodos anhidros de altos hornos
En comparación con otros refractarios sin forma, la resina fenólica es la más utilizada en la arcilla para armas. El lodo de las armas tempranas se usaba como aglutinante, principalmente usando alquitrán y brea, pero en el proceso de uso, la brea de alquitrán producía carcinógenos y humo negro, lo que causaba un gran daño al medio ambiente, y también era difícil de sinterizar y endurecer lentamente. . Como aglutinante para el lodo de armas anhidro, la resina fenólica no solo evita el problema de contaminación causado por el alquitrán como aglutinante, sino que también mejora la resistencia a la corrosión, la sinterización y la resistencia al desgaste del lodo de armas.
3.2 Aplicación en materiales secos de artesa
Cada vez hay más aplicaciones de materiales secos para artesas. El aglutinante más utilizado en el trabajo en seco de artesas en el hogar y en el extranjero es la resina fenólica, que tiene buenas propiedades de construcción y uso. Sin embargo, la resina fenólica tiene las desventajas de aumentar el carbono y la hidrogenación del acero fundido, alto costo y baja resistencia a temperaturas medias y altas, lo que dificulta enormemente la aplicación de resina fenólica en materiales secos de artesa.
En general, este artículo analiza la aplicación de resina fenólica en diferentes tipos de materiales refractarios tales como ladrillos de carbón de magnesia, ladrillos de carbón de aluminio, materiales secos de artesa y lodo de pistola sin agua de alto horno. Como la resina sintética más antigua, la resina fenólica tiene las ventajas de termoendurecer, alta resistencia en seco y alta resistencia a altas temperaturas, y se usa ampliamente. Se utiliza como mejor aglutinante en el campo de los materiales refractarios en la preparación de refractarios compuestos de carbono. Sin embargo, la resina fenólica tiene dos grandes defectos: alto costo y su carbón de pirólisis es carbón de vidrio, lo que afecta en cierta medida su aplicación en refractarios.
