Алкилрезорциноформальдегидное связующее для огнеупоров

Изобретение относится к производству огнеупоров и предназначено для изготовления углеродсодержащих изделий и масс в огнеупорной и металлургической промышленности. Алкилрезорциноформальдегидное связующее включает поликонденсационный полимер, модификатор и растворитель при следующем содержании компонентов, мас.%: поликонденсационный полимер 70-80, модификатор 1-3, растворитель 19-27. В качестве поликонденсационного полимера используют алкилрезорциноформальдегидную смолу, полученную на основе фракции алкилрезорцинов, выкипающих при температуре выше 270 градусов Цельсия, и формальдегида, в качестве модификатора - борную кислоту, а в качестве растворителя - смесь фурфурилового спирта и этилцеллозольва. Технический результат изобретения - получение экологически безопасного связующего с высокой жизнестойкостью, при этом образцы огнеупоров, изготовленные с его использованием, обладают высокими физико-механическими характеристиками. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству огнеупоров и предназначено для изготовления углеродосодержащих изделий и масс в огнеупорной и металлургической промышленности.

Известно связующее для огнеупоров (1), включающее фенольные полимеры и пластификатор, которое в качестве фенольных полимеров содержит фенолформальдегидную смолу, а содержание пластификатора составляет 5-30%. Однако недостатками указанного связующего является повышенная пористость и пониженная прочность изготавливаемых на его основе огнеупорных изделий, поскольку входящие в состав связующего фенолформальдегидные полимеры отверждаются в узком температурном интервале и с большой скоростью, что приводит к выделению летучих и образованию в изделии большого количества пор. Кроме того, такие связующие содержат высокотоксичный формальдегид, выделяемый из огнеупорной массы в процессе ее приготовления и переработки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является связующее для огнеупоров (2), включающее 60-95 мас.% фенольных полимеров, представляющих собой продукт поликонденсации суммарных сланцевых фенолов с фурфуролом и формальдегидом, и пластификатор (5-40 мас.%). Однако описанное техническое решение не позволяет получить экологически чистый бесфенольный продукт, обеспечить высокую жизнестойкость связующего и производить дешевый продукт, поскольку предполагает использование дорогостоящих пластификаторов.

Задачей настоящего изобретения является получение дешевого, экологически чистого продукта с высокой жизнестойкостью связующего и высоким уровнем физико-механических характеристик (открытая пористость, механическая прочность, термостойкость).

Поставленная задача решается алкилрезорциноформальдегидным связующим, включающим поликонденсационный полимер, модификатор и растворитель, отличающимся тем, что в качестве поликонденсационного полимера используется акилрезорциноформальдегидная смола, полученная на основе фракции алкилрезорцинов, выкипающих при температуре выше 270 градусов Цельсия, и формальдегида, в качестве модификатора - борную кислоту, а в качестве растворителя - смесь фурфурилового спирта и этилцеллозольва при следующем содержании компонента, мас.%:

Поликонденсационный полимер - 70-80

Модификатор - 1-3

Растворитель - 19-27.

Алкилрезорциноформальдегидное связующее (АРФС) представляет собой продукт поликонденсации концентрата сланцевых алкилрезорцинов с формальдегидом. Концентрат алкилрезорцинов получают путем ректификации суммарных водорастворимых фенолов с целью отделения одноатомных фенолов от алкилрезорцинов и отбора их концентрата (фракции выше 270°С).

Концентрат алкилрезорцинов содержит 40-50 мас.% 5-метилрезорцина, 10-12 мас.% 5-этилрезорцина, до 10 мас.% резорцина, а также другие алкилированные резорцины. При этом одноатомные фенолы (оксибензол) отсутствуют.

При взаимодействии алкилрезорцина и формальдегида образуются димеры, тримеры и полимеры. При этом в реакционной массе всегда присутствуют непрореагировавшие алкилрезорцины, что обусловлено тем, что димеры имеют более высокую реакционную способность, чем резорцин. Свободного формальдегида в реакционной массе не обнаружено.

Борная кислота добавляется с целью повышения механической прочности изделий и открытой их пористости.

В качестве огнеупорных материалов использовали плавленый и спеченный зернистый периклаз с содержанием MgO более 97,5 мас.%, плавленый и спеченный зернистый корунд с содержанием Al₂O₃ более 98 мас.%.

Образцы огнеупоров изготавливали путем смешения зернистого огнеупорного материала (периклаза или корунда) со связующим в количестве 1,0-3,0 мас.% (сверх 100%) и формованием из полученной массы при давлении 100 МПа образцов, которые подвергали термообработке при температуре 280°С и 900°С в течение 8 часов. Свойства образцов огнеупоров представлены в таблице.

Из примеров (табл.) следует, что образцы огнеупоров, изготовленные с использованием предлагаемого связующего, обладают, по сравнению с образцами, изготовленными с использованием связующего по патенту РФ №2118626, 1998 г. (прототип), пониженной открытой пористостью, более высокой прочностью, более длительной живучестью связующего, отсутствием в нем свободных фенолов. Связующее экологически безопасно для окружающей среды и обеспечивает лучшие санитарно-гигиенические условия для работающего персонала.

Использованная литература

1. Патент ЕРО 139311, 1985.

2. Патент РФ №2118626, 1998 г.

Алкилрезорциноформальдегидное связующее, включающее поликонденсационный полимер, модификатор и растворитель, отличающееся тем, что в качестве поликонденсационного полимера используется алкилрезорциноформальдегидная смола, полученная на основе фракции алкилрезорцинов, выкипающих при температуре выше 270°С, и формальдегида, в качестве модификатора - борная кислота, а в качестве растворителя - смесь фурфурилового спирта и этилцеллозольва при следующем содержании компонентов, мас.%:

Поликонденсационный полимер	70-80
Модификатор	1-3
Растворитель	19-27