專利名稱：一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及耐火材料用復合結合劑技術領域，具體涉及一種滑板耐火材料用復合 結合劑及其制備方法。
背景技術：
酚醛樹脂是一種最早發現并獲得廣泛應用的合成樹脂，并且以其諸多的性能而具 有廣泛的應用領域并于1975年開始作為耐火不燒制品的結合劑。目前含碳耐火材料仍廣 泛采用酚醛樹脂作為結合劑。該樹脂與焦油浙青結合劑相比，具有熱硬性、干燥強度大、殘 碳率較高、環境污染小等優點；但其熱分解溫度低，炭化后的殘炭率較低，中溫區域抗氧化 能力較差。提高酚醛樹脂耐熱性的方法很多，主要有納米改性、有機物改性、無機物改性和 復合改性等，研究的主要趨勢是通過納米材料改性來提高酚醛樹脂的耐熱性，其中納米二 氧化硅是最常用的改性酚醛樹脂的納米材料。目前很多研究者通過采用納米二氧化硅 或有機硅對酚醛樹脂改性來提高酚醛樹脂結合劑的性能，如“改性酚醛樹脂及其制備方 法”(CN200810064950)專利技術，由酚醛樹脂與多面體低聚倍半硅氧烷制成，這種方法提高 了殘炭率和抗氧化性，但是由有機硅作為前驅體水解縮聚生成納米二氧化硅來改性酚醛樹 脂過程中，生成的納米二氧化硅是呈網狀分布于酚醛樹脂基體中，使納米二氧化硅在酚醛 樹脂中的分散性提高有限；“一種納米二氧化硅/硼改性酚醛樹脂納米復合材料的原位制 備方法”(CN200610024676)專利技術，是采用原位聚合法和超聲波輔助分散法相結合的方 法制備納米二氧化硅/硼改性酚醛樹脂納米復合材料，制備出的材料熱化學穩定性和剛性 都有提高，但是工藝相對復雜，成本較高，不利于實現工業化生產。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、生產成本低，利于工業 化生產的滑板耐火材料用復合結合劑的制備方法；該方法制備的復合結合劑殘碳率高、中 溫區域抗氧化性強；用該復合結合劑制備的滑板耐火材料具有較高的抗折耐壓強度、較低 的體積密度、較高的抗水化性。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是在酚醛樹脂中加入無水乙醇，配置成 30 60wt%的酚醛樹脂無水乙醇溶液；再將改性后的白炭黑加入到酚醛樹脂無水乙醇溶 液中，改性后的白炭黑的加入量為酚醛樹脂的1 15wt%，在30 50°C條件下攪拌3 6 個小時，制得白炭黑改性酚醛樹脂混合液；然后將白炭黑改性酚醛樹脂混合液減壓蒸餾除 去乙醇，得到滑板耐火材料用復合結合劑。其中改性后的白炭黑的制備方法是，先將白炭黑在200 400°C條件下活化2 10小時，加入無水乙醇，配置成2 6wt%的白炭黑溶膠；再在40 60°C條件下滴加改性 劑到白炭黑溶膠中，攪拌反應15 60分鐘，超聲振蕩5 30分鐘，得到改性后的白炭黑； 白炭黑為氣相法生成的白炭黑；白炭黑的粒度為7 40nm，比表面積為150 400m2/g ；改性劑為司盤80、司盤60、司盤20、吐溫80、吐溫60、吐溫20中的一種。由于采用上述技術方案，本發明采用的改性后白炭黑能均勻并良好地分散于酚醛 樹脂基體中，從而可提高酚醛樹脂的殘炭率和抗氧化性，使酚醛樹脂結合劑的性能得到提 高；改性后的白炭黑呈球形，能在酚醛樹脂基體中均勻良好地分散，分散效果好；且白炭黑 的價格比其他納米二氧化硅低，降低了生產成本，利于工業化生產。本發明所制備的復合結合劑用于滑板耐火材料，能間接地將改性后的白炭黑這種 納米二氧化硅材料均勻地分散于滑板耐火材料中，這種納米增強相的均勻引入不僅使滑 板材料的抗氧化性提高，且可提高其它物理性能，使用該滑板耐火材料復合結合劑制備的 滑板耐火材料具有較高抗折耐壓強度(100 185MPa)、較低的體積密度(3. 10 3. 14g/ cm3)、較高的水化性能(水化后增重率為0. 18 0. 30%，水化后強度保持率為90. 50 96. 54% )。因此，與其他采用納米二氧化硅改性酚醛樹脂的方法相比，本發明的滑板用耐火 材料復合結合劑，合成工藝簡單，降低了生產成本，利于工業化生產。所制備的復合結合劑 殘碳率高、中溫區域抗氧化性強；用該復合結合劑制備的滑板耐火材料具有較高的抗折耐 壓強度、較低的體積密度、較高的抗水化性。
圖1是本發明制備的一種復合結合劑的高分辨透射電鏡照片。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。實施例1一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。在酚醛樹脂中加入無水乙醇，配 置成30 40wt%的酚醛樹脂無水乙醇溶液；再將改性后的白炭黑加入到酚醛樹脂無水乙 醇溶液中，改性后的白炭黑的加入量為酚醛樹脂的1 5wt %，在30 40°C條件下攪拌3 4個小時，制得白炭黑改性酚醛樹脂混合液；然后將白炭黑改性酚醛樹脂混合液減壓蒸餾 除去乙醇，得到滑板耐火材料用復合結合劑。本實施例的改性后的白炭黑制備方法是白炭黑為氣相法生成的白炭黑，白炭黑 的粒度為7 40nm，比表面積為150 400m2/g。先將該白炭黑在200 250°C條件下活化 2 4小時，加入無水乙醇，配置成2 3wt%的白炭黑溶膠；再在40 45°C條件下滴加改 性劑到白炭黑溶膠中，攪拌反應15 25分鐘，超聲振蕩5 10分鐘，得到改性后的白炭黑。其中改性劑為司盤60。用本實施例所得的復合結合劑制備的滑板耐火材料性能是抗折耐壓強度為 140 165MPa、體積密度為3. 11 3. 13g/cm3、水化后增重率為0. 19 0. 28%、水化后強 度保持率為91. 56 94. 37%。實施例2一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。除改性劑為吐溫60外，滑板耐火 材料用復合結合劑的制備方法同實施例1。用本實施例所得的復合結合劑制 的滑板耐火材料性能是抗折耐壓強度為100 145MPa、體積密度為3. 13 3. 14g/cm3、水化后增重率為0. 21 0. 29%、水化后強 度保持率為90. 65 93. 43%。實施例3一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。在酚醛樹脂中加入無水乙醇，配 置成40 50wt%的酚醛樹脂無水乙醇溶液；再將改性后的白炭黑加入到酚醛樹脂無水乙 醇溶液中，改性后的白炭黑的加入量為酚醛樹脂的5 10wt%，在40 50°C條件下攪拌 4 5個小時，制得白炭黑改性酚醛樹脂混合液；然后將白炭黑改性酚醛樹脂混合液減壓蒸 餾除去乙醇，得到滑板耐火材料用復合結合劑。本實施例的改性后的白炭黑制備方法是白炭黑為氣相法生成的白炭黑，白炭黑 的粒度為7 40nm，比表面積為150 400m2/g。先將該白炭黑在250 300°C條件下活化 4 6小時，加入無水乙醇，配置成3 4wt%的白炭黑溶膠；再在45 50°C條件下滴加改
性劑到白炭黑溶膠中，攪拌反應25 40分鐘，超聲振蕩10 20分鐘，得到改性后的白炭
T^ O其中改性劑為司盤80。用本實施例所得的復合結合劑制備的滑板耐火材料性能是抗折耐壓強度為 160 185MPa、體積密度為3. 10 3. 12g/cm3、水化后增重率為0. 18 0. 25%、水化后強 度保持率為92. 38 96. 54%。實施例4一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。除改性劑為吐溫80外，滑板耐火 材料用復合結合劑的制備方法同實施例1。用本實施例所述的復合結合劑制備的滑板耐火材料性能是抗折耐壓強度為 150 165MPa、體積密度為3. 12 3. 13g/cm3、水化后增重率為0. 20 0. 26%、水化后強 度保持率為91. 70 93. 25%。實施例5一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。在酚醛樹脂中加入無水乙醇，配 置成50 60wt%的酚醛樹脂無水乙醇溶液；再將改性后的白炭黑加入到酚醛樹脂無水乙 醇溶液中，改性后的白炭黑的加入量為酚醛樹脂的10 15wt%，在50 60°C條件下攪拌 5 6個小時，制得白炭黑改性酚醛樹脂混合液；然后將白炭黑改性酚醛樹脂混合液減壓蒸 餾除去乙醇，得到滑板耐火材料用復合結合劑。本實施例的改性后的白炭黑制備方法是白炭黑為氣相法生成的白炭黑，白炭黑 的粒度為7 40nm，比表面積為150 400m2/g。先將該白炭黑在300 400°C條件下活化 6 10小時，加入無水乙醇，配置成4 6wt%的白炭黑溶膠；再在50 60°C條件下滴加 改性劑到白炭黑溶膠中，攪拌反應40 60分鐘，超聲振蕩20 30分鐘，得到改性后的白炭漂。其中改性劑為司盤20。用本實施例所得的復合結合劑制備的滑板耐火材料性能是抗折耐壓強度為 130 145MPa、體積密度為3. 12 3. 14g/cm3、水化后增重率為0. 22 0. 27%、水化后強 度保持率為90. 54 92. 87%。實施例6
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一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。除改性劑為吐溫20外，滑板耐火 材料用復合結合劑的制備方法同實施例1。用本實施例所得的復合結合劑制備的滑板耐火材料性能是抗折耐壓強度為 100 120MPa、體積密度為3. 13 3. 14g/cm3、水化后增重率為0. 24 0. 30%、水化后強 度保持率為90. 50 92. 96%。本具體實施方式
采用的改性后白炭黑能均勻并良好地分散于酚醛樹脂基體中，從 而可提高酚醛樹脂的殘炭率和抗氧化性，使酚醛樹脂結合劑的性能得到提高；改性后的白 炭黑呈球形，能在酚醛樹脂基體中均勻良好地分散，分散效果好。如圖1所示的實施例2中 制備的一種復合結合劑的高分辨透射電鏡照片，可以看出，白炭黑呈球形，均勻分散與酚醛 樹脂基體上。另外，白炭黑的價格比其他納米二氧化硅低，降低了生產成本，利于工業化生 產。本發明所制備的復合結合劑用于滑板耐火材料，能間接地將改性后的白炭黑這種 納米二氧化硅材料均勻地分散于滑板耐火材料中，這種納米增強相的均勻引入不僅使滑板 材料的抗氧化性提高，且可提高其它物理性能，使用該滑板耐火材料復合結合劑制備的滑 板耐火材料具有較高的抗折耐壓強度(100 185MPa)、較低的體積密度(3. 10 3. 14g/ cm3)、較高的水化性能(水化后增重率為0. 18 0. 30%，水化后強度保持率為90. 50 96. 54% )。因此，與其他采用納米二氧化硅改性酚醛樹脂的方法相比，本發明的滑板用耐火 材料復合結合劑，合成工藝簡單，降低了生產成本，利于工業化生產。所制備的復合結合劑 殘碳率高、中溫區域抗氧化性強；用該復合結合劑制備的滑板耐火材料具有較高的抗折耐 壓強度、較低的體積密度、較高的抗水化性。
權利要求
一種滑板耐火材料用復合結合劑的制備方法，其特征在于在酚醛樹脂中加入無水乙醇，配置成30～60wt％的酚醛樹脂無水乙醇溶液；再將改性后的白炭黑加入到酚醛樹脂無水乙醇溶液中，改性后的白炭黑的加入量為酚醛樹脂的1～15wt％，在30～50℃條件下攪拌3～6個小時，制得白炭黑改性酚醛樹脂混合液；然后將白炭黑改性酚醛樹脂混合液減壓蒸餾除去乙醇，得到滑板耐火材料用復合結合劑。
2.根據權利要求1所述的滑板耐火材料用復合結合劑的制備方法，其特征在于所述的 改性后的白炭黑的制備方法是，先將白炭黑在200 400°C條件下活化2 10小時，加入無 水乙醇，配置成2 6wt%的白炭黑溶膠；再在40 60°C條件下滴加改性劑到白炭黑溶膠 中，攪拌反應15 60分鐘，超聲振蕩5 30分鐘，得到改性后的白炭黑。
3.根據權利要求1或2所述的滑板耐火材料用復合結合劑的制備方法，其特征在于所述的白炭黑為氣相法生成的白炭黑；白炭黑的粒度為7 40nm，比表面積為150 400m2/ g°
4.根據權利要求1所述的滑板耐火材料用復合結合劑的制備方法，其特征在于所述的 改性劑為司盤80、司盤60、司盤20、吐溫80、吐溫60、吐溫20中的一種。
5.根據權利要求1 4項中任一項所述的滑板耐火材料用復合結合劑的制備方法所制 備的滑板耐火材料用復合結合劑。
全文摘要
本發明涉及一種滑板耐火材料用復合結合劑及其制備方法。其技術方案是在酚醛樹脂中加入無水乙醇，配置成30～60wt％的酚醛樹脂無水乙醇溶液；再將改性后的白炭黑加入到酚醛樹脂無水乙醇溶液中，改性后的白炭黑的加入量為酚醛樹脂的1～15wt％，在30～50℃條件下攪拌3～6個小時，制得白炭黑改性酚醛樹脂混合液；然后將該混合液減壓蒸餾除去乙醇，得到滑板耐火材料用復合結合劑。本發明工藝簡單，生產成本低，利于工業化生產。改性后的白炭黑呈球形，能在酚醛樹脂基體中均勻良好地分散，分散效果好；所制備的復合結合劑殘碳率高、中溫區域抗氧化性強；用該復合結合劑制備的滑板耐火材料具有較高的抗折耐壓強度、較低的體積密度、較高的抗水化性。
文檔編號C04B35/66GK101942286SQ20101028937
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者于曉燕, 李亞偉, 李淑靜, 李遠兵, 趙雷 申請人:武漢科技大學