一种固化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种固化剂及其制备方法和应用，该固化剂为用于高炉炭砖制备工艺的热塑性酚醛树脂粘结剂用固化剂，其以六羟甲基三聚氰胺、醇类物质和水为原料，在酸性催化剂作用下由六羟甲基三聚氰胺和醇类物质进行醚化和缩合反应制备得到。该固化剂用于生产高炉炭砖，在以热塑性酚醛树脂为粘结剂时，比苯醚型酚醛树脂有更高的混炼温度和混炼时间，对于高炉炭砖生产具有重大意义。

A curing agent and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种固化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及固化剂制备
，具体涉及一种固化剂及其制备方法和应用，该固化剂尤其适用于制备高炉炭砖。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。高炉炭砖是以电煅无烟煤、石墨、硅粉、碳化硅粉、刚玉粉等为骨料，通常是以软化点为80-90℃的煤沥青为粘结剂，在150-160℃下进行混捏，然后模压成型，再经过1200℃的温度焙烧而成。但煤沥青为粘结剂时相对有毒有害物质较多，污染较重，专利技术人发现目前替代沥青粘结剂，符合残炭高、耐热好的可使用的有酚醛树脂，可以选用有热固性液体酚醛树脂，在常温下进行混捏和成型，然后在焙烧炉炉面上(温度大概60℃)放置固化后，再在焙烧炉里1200℃烧成，产品性能优于用煤沥青做粘结剂的产品，但是，专利技术人还发现，如果使用液体热固性酚醛树脂时，还存在两个问题：一是因为高炉炭砖生坯一块就有1-2吨重，成型后的生坯是软的，运输困难，无法起吊装炉；二是成型后的产品需要先固化，有一定强度后才能装炉焙烧，还需要增加固化炉窑。也可选用耐热性能更好和残炭更高的热塑性酚醛树脂为粘结剂，骨料在150-160℃下混捏，成型后将高炉炭砖坯料在空气中冷却，冷却后的坯料就有一定的强度，可以直接起吊装入焙烧炉进行焙烧，也省去了固化工序，但热塑性酚醛树脂一般使用乌洛拖品为固化剂，在150-160℃捏合混炼时发干(固化)太快，无法混匀及模压成型。对于使用热塑性酚醛树脂为粘结剂，国外有使用苯醚型酚醛树脂，以苯醚型树脂为固化剂时，其加入量占热塑性酚醛树脂量的20％-30％；干骨料和热塑性树脂一起加入到混捏，在140℃时加入苯醚型树脂，再混10min出锅，糊料柔软，成型性能好。但存在混炼时间较短，混炼温度较低的问题，而热塑性酚醛树脂软化点在95-105℃左右，混炼温度越高，骨料与粘结剂的混合却越均匀。由于苯醚型酚醛树脂生产原料相对较多，生产工艺较复杂，生产成本较高，生产企业少，没有单独作为产品销售，给热塑性酚醛树脂替代沥青为高炉炭砖生产粘结剂使用推广带来不便。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是克服以上现有技术中存在的不足，提供一种比苯醚型酚醛树脂有更高混炼温度与更长混炼时间的热塑性酚醛树脂粘结剂用固化剂及其制备方法，以用于生产高炉炭砖。具体地，本专利技术的技术方案如下所述：在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种固化剂，其为用于高炉炭砖制备工艺的热塑性酚醛树脂粘结剂用固化剂，所述固化剂以六羟甲基三聚氰胺(简写为HMM)、醇类物质和水为原料，在酸性催化剂作用下由六羟甲基三聚氰胺和醇类物质进行醚化和缩合反应制备得到。在本专利技术中，所述醚化和缩合反应结束后用碱调节至pH＝6-8，得到粘稠透明溶液，即为固化剂；在一些实施方式中，所述固化剂的pH为7-8时，性能更优。在本专利技术的实施方式中，所述碱选自有机碱和无机碱；在一些实施方式中，所述碱为NaOH、KOH或纯碱。在本专利技术的实施方式中，所述醚化和缩合反应的条件为：pH为2.5-5、温度为60-90℃，反应时间为60-120min。在一些实施方式中，所述反应条件为：pH为4-4.5，温度为70-80℃，反应时间为90-120min。在本专利技术的实施方式中，所述HMM与醇类和水质量比为1：1-3：0.5-1。在一些实施方式中，所述HMM与醇类和水质量比为1：1-1.5：0.5时效果较优，尤其，当该比例为1：1.5：0.5时得到的固化剂在用于制备高炉炭砖时固化性能最好。在本专利技术的实施方式中，所述醇类物质为小分子醇类物质，选自一元醇和多元醇。在一些实施方式中，所述醇类物质选自乙二醇、丙二醇、甘油、糠醇、甲醇和乙醇中的一种或多种；优选为乙二醇、丙二醇、甘油或糠醇。在本专利技术的一些实施方式中，尤其以乙二醇作为醇类物质反应得到的固固化剂，其能够在更高的混炼温度下发挥较好的固化作用，且固化时间相对更长。在本专利技术的实施方式中，所述酸性催化剂选自无机酸和有机酸。在一些实施方式中，所述酸性催化剂选自盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸和磺酸中的一种或多种；优选为盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸或磺酸。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种制备上述第一方面中所述固化剂的制备方法，所述方法包括取HMM、醇类物质和水，在酸性催化剂作用下进行HMM和醇类物质的醚化和缩合反应，反应结束后用碱调节pH至6-8，得到粘稠透明溶液即为固化剂。在本专利技术的实施方式中，所述醚化和缩合反应的条件为：pH为2.5-5、温度为60-90℃，反应时间为60-120min。在专利技术的实施方式中，所述HMM与醇类和水质量比为1：1-3：0.5-1；在专利技术的实施方式中，所述醇类物质为小分子醇类物质，选自一元醇和多元醇；所述醇类物质选自乙二醇、丙二醇、甘油、糠醇、甲醇和乙醇中的一种或多种；优选为乙二醇、丙二醇、甘油或糠醇。在专利技术的实施方式中，所述酸性催化剂选自无机酸和有机酸；所述酸性催化剂选自盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸和磺酸中的一种或多种；优选为盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸或磺酸。在专利技术的实施方式中，所述碱选自有机碱和无机碱，比如可以为NaOH、KOH或纯碱。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种高炉炭砖制备用粘结剂，其以热塑性酚醛树脂和上述第一方面中所述的固化剂为原料。在专利技术的实施方式中，所述固化剂的加入量占热塑性酚醛树脂的10-30wt％。在本专利技术的第四方面，本专利技术提供了上述第一方面中所述的固化剂或上述第三方面中所述的粘结剂在制备高炉炭砖中的应用。在本专利技术的第五方面，本专利技术提供了一种制备高炉炭砖的方法，所述方法以热塑性酚醛树脂为粘结剂，同时以上述第一方面中所述的固化剂作为固化剂。在本专利技术的实施方式中，所述方法包括在高炉炭砖捏合混炼过程中加入热塑性酚醛树脂，然后加入上述第一方面中所述的固化剂；或者，所述方法包括在高炉炭砖捏合混炼过程中加入上述第三方面中所述的粘结剂。在本专利技术的一些实施方式中，所述方法包括：在对干骨料进行捏合混炼的过程中加入热塑性酚醛树脂，然后加入上述第一方面中所述的固化剂；其中，所述热塑性酚醛树脂的加入量为干骨料量的20-30wt％，所述固化剂的加入量为热塑性酚醛树脂量的10-30wt％。在本专利技术的实施方式中，所述制备高炉炭砖的方法可采用本领域的常规加工工艺，只是在捏合混炼过程中使用热塑性酚醛树脂作为粘结剂，并同时使用本专利技术上述第一方面中所述的固化剂为固化剂。在本专利技术的一些实施方式中，所述干骨料为本领域常规用于制备高炉炭砖的干骨料，比如所述干骨料可以采用无烟煤，其组成可以为3-0mm(不为0)的无烟煤颗粒与无烟煤细粉以质量比1:1混合。在本专利技术的实施方式中，所述混炼温度可设置为不超过170℃或者不超过160℃，在该条件下，采用本专利技术的方法固化剂的固化时间可延长至少20min，在该时间内糊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固化剂，其为用于高炉炭砖制备工艺的热塑性酚醛树脂粘结剂用固化剂，所述固化剂以六羟甲基三聚氰胺、醇类物质和水为原料，在酸性催化剂作用下由六羟甲基三聚氰胺和醇类物质进行醚化和缩合反应制备得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种固化剂，其为用于高炉炭砖制备工艺的热塑性酚醛树脂粘结剂用固化剂，所述固化剂以六羟甲基三聚氰胺、醇类物质和水为原料，在酸性催化剂作用下由六羟甲基三聚氰胺和醇类物质进行醚化和缩合反应制备得到。


2.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，醚化和缩合反应结束后用碱调节至pH＝6-8，得到粘稠透明溶液，即为固化剂；
优选地，所述碱选自有机碱和无机碱，优选为NaOH、KOH或纯碱。


3.根据权利要求1或2所述的固化剂，其特征在于，所述醚化和缩合反应的条件为：pH为2.5-5、温度为60-90℃，反应时间为60-120min；
优选地，所述六羟甲基三聚氰胺与醇类和水质量比为1：1-3：0.5-1；
优选地，所述醇类物质为小分子醇类物质，选自一元醇和多元醇；
优选地，所述醇类物质选自乙二醇、丙二醇、甘油、糠醇、甲醇和乙醇中的一种或多种；优选为乙二醇、丙二醇或甘油；
优选地，所述酸性催化剂选自无机酸和有机酸；
优选地，所述酸性催化剂选自盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸和磺酸中的一种或多种；优选为盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸或磺酸。


4.权利要求1至3中任一项所述的固化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括取六羟甲基三聚氰胺、醇类物质和水，在酸性催化剂作用下进行六羟甲基三聚氰胺和醇类物质的醚化和缩合反应，反应结束后用碱调节pH至6-8，得到粘稠透明溶液即为固化剂。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述醚化和缩合反应的条件为：pH为2.5-5、温度为60-90℃，反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽慧，黄仁和，袁振飞，童建红，邱婧，张宝平，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37