活性炭整料和其制造方法技术

公开了可熔酚醛树脂珠，其是通过在胶体稳定剂和任选地表面活性剂存在下借助于作为催化剂的碱的酚与醛的反应以高收率制备的。可熔酚醛树脂珠具有多种用途并且可以被碳化和活化而形成活性炭整料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可熔酚醛树脂珠和制造它们和使用它们以形成活性炭整料的方法。
技术介绍
酚醛树脂是通过酚与醛在酸或碱存在下反应而制备的聚合物，碱-催化的酚醛树脂被分类为可熔酚醛树脂型酚醛树脂。典型的可熔酚醛树脂是通过下述方式制备的:使苯酚与过量的甲醛在碱如氨存在下反应以生产羟甲基苯酚的混合物，其在加热时缩合而得到低分子量预聚物或可熔酚醛树脂。当在碱性、中性或略酸性条件下在升温下加热可熔酚醛树脂时，产生了酚环的高分子量网状结构，所述酚环通过亚甲基连接并且通常保留了残余的羟甲基。GB 1,347,878公开一种方法，其中苯酚或苯酚衍生物与甲醛在水溶液中在催化剂存在下并且在均相中进行缩合，所述催化剂是有机或无机碱，从而获得反应介质中的油滴悬浮液形式的树脂，所述悬浮液通过添加防止液滴聚结的分散剂而得到稳定。所述方法获得了酚醛树脂的球状珠，其可以被分离、洗涤和干燥，其据称可用于各种目的，例如，用作填充材料或减轻此类传统材料如水泥或灰泥的重量。GB 1,457,013公开了具有高碳含量的多孔球状珠，其包含多个封闭的室，其中周围的室的壁形成了标明外表面界限的连续表皮。珠可以包含有机前体材料，其可以是酚醛塑料，制造所述珠的方法包括碳化步骤。美国专利3,850,868公开了在碱性水介质中使脲或苯酚和甲醛反应而提供预聚物溶液，在保护性成胶体材料的存在下共混预聚物，随后酸化该碱性预聚物溶液，使得在成胶体材料存在下，使得颗粒成形并且沉淀成球状珠，和最后收集并且，如果期望的话，干燥脲或苯酚甲醛颗粒状珠。所得珠据称具有高消光效率，使得它们适用于低光泽涂料组合物。美国专利4,026,848公开了含水的可熔酚醛树脂分散体，其是在印度胶和增稠剂存在下产生的。所述分散体据称在如涂料和粘合剂的最终用途应用中具有提高的实用性。-->美国专利4,039,525公开了一种含水的可熔酚醛树脂分散体，其是在某些羟基烷基化树胶如羟基烷基化瓜尔胶(作为界面活性剂)存在下产生的。美国专利4,206,095公开了通过下述方式制备的颗粒状可熔酚醛树脂:使苯酚、甲醛和胺在含保护胶体的水介质中反应而产生颗粒状可熔酚醛树脂的水悬浮液，并且从所述悬浮液中回收颗粒状可熔酚醛树脂。美国专利4,316,827公开了可用作摩擦颗粒的树脂组合物，其包含三和/或四官能和双官能的酚、醛、任选的促进反应化合物、保护胶体和橡胶的混合物。在第一步的缩合反应中，橡胶可以被引入树脂颗粒的内部或者引入树脂颗粒的表面。缩合产物在酸性条件下进行第二步骤，其产生了颗粒状形式的产品，其据称当用作摩擦颗粒时，不需要研磨或筛分。美国专利4,366,303公开了一种用于生产颗粒状可熔酚醛树脂的方法，其包括:使甲醛、苯酚和有效量的六亚甲基四胺或含氨基氢的化合物，或其混合物在含有效量的保护胶体的水介质中反应达足以产生颗粒状可熔酚醛树脂的分散体的时间；冷却反应混合物至低于约40℃；使被冷却的反应混合物与碱性化合物反应而形成碱性的邻苯二甲酸氢盐[酯]；和从水分散体中回收树脂，这显示出提高的固化速率和提高的抗烧结性。美国专利4,182,696公开了一种固体颗粒状、热-反应性、含填料的模塑组合物，其是通过下述方式直接产生的:使苯酚、甲醛和胺在含不溶于水的填料材料的水介质中反应而产生含颗粒状填料的可熔酚醛树脂的水悬浮液，所述不溶于水的填料材料在其表面上具有反应性位点，其与酚醛树脂和保护胶体化学结合，和从悬浮液中回收含填料的可熔酚醛树脂。填料材料可以是纤维或非纤维状颗粒的形式并且可以是无机或有机的。美国专利4,640,971和4,778,695公开了一种用于生产尺寸不超过500μm的微球形颗粒形式的可熔酚醛树脂的方法，其包括在碱性催化剂和基本上不溶于水的无机盐存在下聚合酚和醛。优选的无机盐，其包括氟化钙、氟化镁和氟化锶，部分或全部覆盖所得的微球形颗粒的表面。美国专利4,748,214公开一种用于生产颗粒直径不大于约100μm的微球形固化的酚醛树脂颗粒的方法，其包括在碱性催化剂和乳化稳定剂-->存在下在水介质中使酚醛清漆树脂、酚和醛反应。用于该方法的酚醛清漆树脂是通过下述方式获得的:在酸性催化剂如盐酸或草酸存在下加热酚和醛而进行聚合，在减压下使聚合产物脱水，冷却该产物，并且将其粗粗地粉碎。美国专利4,071,481公开了酚醛泡沫体、用于生产它们的混合物和其制造方法。所用的树脂是苯酚和甲醛的碱催化的缩聚产物，其是以固体、反应性、可熔、基本上无水状态获得的。通过施加热而不使用催化剂，使所述树脂起泡和硬化。热敏发泡剂，液体形式的或颗粒形式的，可以与树脂混合，然后加热。可以使用表面活性剂和润滑剂来提高泡沫中空隙的均匀性。所得泡沫据称是非酸性的，耐颜色变化，并且基本上是无水的。美国专利5,677,373公开了一种用于生产分散体的方法，其中被分散的略微交联的聚乙烯晶种颗粒借助离子化液体膨胀，含共价链接的可电离的基团的晶种颗粒通过离子化液体引起晶种颗粒的膨胀，从而形成液滴的分散体，其中膨胀后的所得液滴的体积为晶种颗粒体积的至少5倍。离子化液体可以是或者包含可聚合的单体或者可以装填有这样的单体。单体的聚合据称在膨胀期间或之后在液滴中进行，从而形成聚合物颗粒。中国专利公开CN 1240220A公开了一种用于制造酚醛树脂型球状的活性炭的方法，其包括将线性酚醛树脂和固化剂混合在一起，而形成块状混合物，将块状混合物粉碎而形成树脂原材料的颗粒，将树脂原材料分散在含分散剂的分散体液体中，将所述材料乳化而形成球体，将所得的球体碳化和活化。JP 63-48320A公开了一种用于制造颗粒状酚醛树脂的方法，其中从围绕核物质聚集的缩合产物获得的颗粒是通过使酚和醛在分散剂和核物质存在下进行缩合反应而获得的。所述颗粒然后进行脱水和干燥。核物质可以是有机或者无机材料。所获得的颗粒材料的特征为相对可溶于丙酮中。日本专利公开JP 10-338511A公开了一种球状的酚醛树脂，其粒度为150-2,500μm，是这样获得的:使酚和醛在分散剂与核材料存在下缩合，使缩合产物围绕核材料聚集。酚醛树脂、玻璃颗粒、SiC、中间相碳、氧化铝、石墨(graphic)和金云母，据称可用作核材料。-->包含酚聚合物的球状珠可以因此使用各种方法来制备并且具有各种用途，然而，对于许多应用来说，粒度和粒度分布未必是特别重要的，对于一些应用来说，粒度可能是一个重要的因素，例如，当具有特别的运输或吸附性能的碳化产物是期望的时候。还可能重要的是获得具有相对窄的粒度分布的颗粒，例如当碳化产物的本体流动性能是重要的时候，如使得促进颗粒的流动，或者当颗粒的可预测的包装是必需或有益的时候。例如，美国专利公开2003/0154993 A1，其公开了包含烟丝条和具有填充有球状珠化碳的腔的过滤器组件的香烟，强调了获得球状珠之间的点-点接触以及基本上完全填充腔的重要性，使得产生流动的气相的最小通道以及在吸烟期间气相和球状珠的碳表面之间的最大接触。对于这些及其它用途来说，获得期望的粒度和形状和粒度分布可能是市场中球状聚合物珠的经济生存能力的重要因素。在本领域中仍然需要解决目前本领域已知的那些的各种缺点的可用于各种产品中的可熔酚醛树脂珠。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及一种用于产生活性炭整料的方法，其中该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生活性炭整料的方法，该方法包括：　在具有作为催化剂的碱、胶体稳定剂、任选地表面活性剂和先前形成的可熔酚醛树脂珠的搅动的水介质中使酚与醛反应，反应时间和温度足以产生可熔酚醛树脂珠的水分散体；　任选地压实可熔酚醛树脂珠的水分散体；和　碳化和活化可熔酚醛树脂珠以获得活性炭整料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-2-14 11/353,2551.一种用于产生活性炭整料的方法，该方法包括:在具有作为催化剂的碱、胶体稳定剂、任选地表面活性剂和先前形成的可熔酚醛树脂珠的搅动的水介质中使酚与醛反应，反应时间和温度足以产生可熔酚醛树脂珠的水分散体；任选地压实可熔酚醛树脂珠的水分散体；和碳化和活化可熔酚醛树脂珠以获得活性炭整料。2.权利要求1的方法，其中活性炭整料具有水分散体中的可熔酚醛树脂珠的中值粒度至少10,000倍的直径。3.权利要求1的方法，其中活性炭整料具有水分散体中的可熔酚醛树脂珠的中值粒度至少1,000倍的直径。4.权利要求1的方法，其中活性炭整料具有水分散体中的可熔酚醛树脂珠的中值粒度从至少1,000倍的直径。5.权利要求1的方法，进一步包括研磨活性炭整料以获得中值粒度为水分散体的可熔酚醛树脂珠的中值粒度约10倍-约10,000倍的整料颗粒。6.权利要求1的方法，进一步包括研磨活性炭整料以获得中值粒度为水分散体的可熔酚醛树脂珠的中值粒度约100倍-约1,000倍的整料颗粒。7.权利要求1的方法，其中碳化和活化在单独的步骤中完成。8.权利要求1的方法，其中碳化和活化是在相同的气态气氛中在单个步骤中完成的。9.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的中值粒度为约10μm-约1,500μm。10.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的中值球形度值为约0.90-1.0。11.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的中值粒度为50μm-1,000μm。12.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的中值粒度为75μm-750μm。13.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的中值粒度为约125μm-约300μm。14.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的粒度分布跨距为约10-约500。15.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的粒度分布跨距为约25-约250。16.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的粒度分布跨距为约25-约150。17.权利要求1的方法，其中所获得的可熔酚醛树脂珠的中值粒度为约10μm-约2,000μm。18.权利要求1的方法，其中所获得的可熔酚醛树脂珠的中值球形度值为约0.90-1.0。19.权利要求1的方法，其中所获得的可熔酚醛树脂珠的中值粒度为约100μm-约750μm。20.权利要求1的方法，其中碳化和活化是在约500℃-约1,500℃的温度完成的。21.权利要求1的方法，其中酚包括单羟基苯。22.权利要求1的方法，其中醛包括甲醛。23.权利要求1的方法，其中碱包括氨或氢氧化铵中的一种或多种。24.权利要求1的方法，其中以至少10wt％的量提供先前形成的可熔酚醛树脂珠，基于酚的重量。25.权利要求1的方法，其中醛与酚的摩尔比为约1.1:1-约3:1。26.权利要求1的方法，其中胶体稳定剂包括羧甲基纤维素盐。27.权利要求26的方法，其中羧甲基纤维素盐的取代度为约0.6-约1.1，重均分子量为约100,000-约400,000。28.权利要求1的方法，其中先前形成的可熔酚醛树脂珠的总外表面积为至少4m2/1kg酚。29.权利要求1的方法，其中温度为75℃-90℃。30.权利要求1的方法，其中表面活性剂存在并且包括阴离子表面活性剂。31.权利要求1的方法，其中表面活性剂存在并且包括以下中的一种或多种:月桂基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。32.权利要求1的方法，其中碱包括以下中的一种或多种:氨或六亚甲基四胺。33.权利要求1的方法，其中甲醇存在于提供给反应混合物的醛中，其数量为:不大于约2wt％，基于醛的总重量。34.权利要求1的方法，其中搅动的水介质是通过以下中的一种或多种搅动的:斜刮刀叶轮；高效叶轮；涡轮；锚；螺旋搅动器；旋转搅动器；通过循环诱发的流动；或使含水介质流过一种或多种固定的混合设备。35.一种用于产生活性炭整料的方法，该方法包括:向搅动的含水反应混合物提供酚、一部分的醛、一部分的作为催化剂的碱、胶体稳定剂、任选地表面活性剂和先前形成的可熔酚醛树脂珠；在反应混合物中反应，反应时间和温度足以产生部分形成的可熔酚醛树脂珠的水分散体；此后添加剩余部分的醛和剩余部分的碱，从而获得可熔酚醛树脂整料；任选地压实可熔酚醛树脂整料；和碳化和活化可熔酚醛树脂整料，从而获得活性炭整料。36.一种用于产生活性炭整料的方法，该方法包括:向反应混合物提供一部分的酚、一部分的醛和一部分的作为催化剂的碱，所述反应混合物是包括胶体稳定剂、任选地表面活性剂和先前形成的可熔酚醛树脂珠的搅动的水介质；进行反应，反应时间和温度足以产生部分形成的可熔酚醛树脂珠的水分散体；此后向反应混合物提供另一部分的酚、另一部分的醛和另一部分的碱并且反应另一段时间；此后添加任何剩余部分的酚、醛和碱，添加时间和温度足以获得可熔酚醛树脂整料；任选地压实可熔酚醛树脂整料；和碳化和活化可熔酚醛树脂整料，从而获得活性炭整料。37.权利要求36的方法，其中甲醛和氨的总装载量的至少四分之一被装载到反应器，其余的以半间歇方式来装载。38.权利要求36的方法，其中醛和碱在约15分钟-约180分钟内被添加到该反应混合物。39.权利要求36的方法，其中将甲醛和氨添加到反应混合物开始于最初反应物添加到反应器后约5分钟-约180分钟。40.一种通过包括以下步骤的方法制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：CE小森纳，RC蒙加，RS奥米德拉，CW辛克，JS福弗，GC塔斯丁，DB坎普顿，RM小施斯拉，S巴格罗迪亚，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]