一种碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种耐火、防火材料结合剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]制作耐火、防火材料离不开结合剂，结合剂的功能主要是发挥强化效应，可以起到改进耐火、防火材料某些性能的作用。它可以是单一物质，也可以是复合物质，但均要求掺量少，不良影响少。目前常用的结合剂主要是有机和无机结合剂两大类，如有机结合剂有铝酸钙水泥、水玻璃、磷酸二氢铝、磷酸、硫酸等，无机结合剂有酚醛树脂、环氧树脂、聚胺脂树月旨、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等，但这些结合剂都具有固定的领域和作用。如何通过改进结合剂的性能，更好发挥结合剂的强化效应是结合剂研宄的重点。
[0003]石墨(graphite)是一种结晶形碳。六方晶系，为铁墨色至深灰色。由于石墨具有耐高温性，导电、导热性，润滑性、化学稳定性、可塑性、抗热震性，因此被广泛应用于碳质耐火材料的生产中，由于碳质耐火材料耐火度高、导热性和导电性高，热震稳定性好、线膨胀系数小，高温强度高，耐磨性好，耐各种酸、碱、盐和有机溶剂的侵蚀，因此近年来碳质耐火材料得到迅猛发展，但碳在氧化气氛下易于氧化，并被迅猛侵蚀，这是碳质耐火材料的唯一缺点。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术不足，提出了一种碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法。通过对石墨进行酸化处理后，再加入苯酚、甲醛，并采用碱式钠盐作催化剂，制备出一种碳-碳结合新型耐火材料结合剂。
[0005]本发明所采用的技术方案:
一种碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，其生产步骤如下:
A)将磷片石墨、浓硫酸、高锰酸盐、水，通过高温高压反应制得液体石墨胶熔液；
B)在步骤A制得的石墨胶熔液中，加入苯酚、碱式钠盐、甲醛，通过高温高压反应制得所述碳-碳结合耐火材料结合剂。
[0006]所述的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，步骤A中，磷片石墨、浓硫酸、高锰酸盐、水的质量比为 I: (0.05-0.1): (0.005 - 0.01): (0.05-0.2)。
[0007]所述的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，步骤B中，加入苯酚、碱式钠盐、甲醛的量按下述比例计算:鳞片石墨、苯酚、碱式钠盐、甲醛的质量比为1:(20 — 25):(0.005 — 0.015):(20 — 50)其中苯酚与甲醛的摩尔比为1: (L 3-L 5)。
[0008]所述的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，步骤A)中的反应温度为120-140°C，压力为 1.15-1.2MPa，反应时间为 160 — 210min。
[0009]所述的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，步骤B)中的反应温度为950C -960C，压力为 1.0-1.1MPa，反应时间为 38 — 80min。
[0010]所述的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，步骤A)中，升温速度为1-1.50C /min，当温度升至140°C，加压至1.15-1.2MPa。
[0011]所述的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，步骤B)中，加料顺序为:先在液体石墨胶熔液中加入笨酚、碱式钠盐，然后开始升温，升温速度为0.5-rC /min,当温度升至420C -45°C，让其保温25-28min ;然后再开始升温，升温速度为0.5-0.8V /min,当温度升至87°C后，将升温速度降至0.30C /min,当温度升至96°C后，开始保温，保温期间温度应控制在95 — 96°C，保温30-60min后，开始进行冷却，在24分钟内要冷却至82 °C，然后再加入甲醛，在80-82°C下保温30-60min，然后再开始升温，升温速度为0.3-04°C /min,当温度升至95-96°C，然后开始加压，当压力在I 一 1.1 MPa，温度在92°C_96°C期间，反应40-90min，当粘度达到30 — 40mPa.s后，立即通水冷却，至40°C以下放料。
[0012]本发明的有益效果:
1、本发明碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，通过对石墨进行特殊的酸化处理后，再加入苯酚、甲醛、并采用碱式钠盐作催化剂，制备出一种强化效应突出的碳-碳结合新型耐火材料结合剂，通过以结合剂的形式将碳加入耐火、防火材料，可以较好减少和缓解含碳耐火材料在氧化气氛下碳易于氧化的缺点，并显著提高石墨在氧化气氛的抗氧化性會K。
[0013]2、本发明碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，改变了含碳耐火、防火材料中碳的直接加入方式，通过对碳进行酸化处理，再以结合剂的形式加入含碳耐火、防火材料，可以显著提高耐火和防火材料的高温综合性能，可以较好减少和缓解含碳耐火材料在氧化气氛下碳易于氧化的缺点，有效提高耐火和防火材料的抗热冲击、抗侵蚀性、抗热震性及强度操持率等高温力学性能。
[0014]3、本发明碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，生产出的结合剂尤其适合于含碳耐火、防火材料的生产，该结合剂在加入耐火材料后，会形成独特的碳-碳结合结构，并具有碳化率高，黏结性好、成形后的坯体强度高、碳化速度可以有效控制，有害挥发物少，有助于改善作业环境。
【具体实施方式】
[0015]下面通过【具体实施方式】，对本发明技术方案做进一步的详细描述。
[0016]实施例1
本实施例的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，其生产步骤如下:
A)将磷片石墨、浓硫酸、高锰酸盐、水，通过高温高压反应，磷片石墨在高温高压的作用下，通过化学作用，可促使石墨层间扩大，并将磷片石墨层间逐一分解，并形成由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜结构，制得液体氧化石墨胶熔胶；
B)在步骤A制得的石墨胶熔液中，加入苯酚、碱式钠盐、甲醛，通过高温高压反应制得所述碳-碳结合耐火材料结合剂。
[0017]实施例2
本实施例的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，与实施例1不同的是:步骤A中，磷片石墨、浓硫酸、高锰酸盐、水的质量比为1: (0.05-0.1): (0.005 - 0.01): (0.05-0.2)。
[0018]实施例3、实施例4 此两个实施例的碳-碳结合耐火材料结合剂的制备方法，其分别与实施例1和实施例2的不同之处在于:步骤B中，加入苯酚、碱式钠盐、甲醛的量按下述比例计算:鳞片石墨、苯酚、碱式钠盐、甲醛的质量比1