CN113234202B - 一种高保湿性酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents

一种高保湿性酚醛树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于酚醛树脂的制备技术领域，具体的将公开了一种高保湿性酚醛树脂及其制备方法。即启动搅拌机构，在真空状态下将预热的苯酚抽入反应釜中，按比例将水抽入到反应釜中，加入催化剂，加热升温，待温度达到58℃时，分批加入固体甲醛，加完固体甲醛后，缓慢升温至59℃，58‑59℃保温反应240分钟，降温至50℃，加入硫酸进行中和，PH达到7‑7.5，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜进行真空脱水，加入溶剂调节粘度达到5‑8pa，然后加入硅烷偶联剂，放料得羟甲基含量为38‑45%的酚醛树脂。利用该酚醛树脂生产出的铁沟料放置20‑30天，打成的致密的样块的体密在2.8‑3g/cm‑3间，延长了生产供货周期及钢厂铁沟的施工周期的需要。

Description

一种高保湿性酚醛树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于酚醛树脂技术领域，公开了一种用于制备铁沟料的高保湿性酚醛树脂及其制备方法。
背景技术
铁沟料就是高炉出铁沟造衬或修补时所使用的耐火材料，铁沟造衬铁沟料由耐火浇注料、耐火捣打料构成，铁沟修补铁沟料由耐火捣打料构成，其均属于不定形耐火材料。铁沟料即采用电熔刚玉、碳化硅及固定碳为耐火骨料、加入酚醛树脂和性能调节剂经混炼而成。
铁沟料作为耐火材料产品，从生产到造衬或修补铁钩施工使用往往需要一定的时间，即由生产到施工使用一般会延迟一段时间，这就要求生产出的铁沟料具有一定的保湿性。而决定酚醛树脂保湿性能的是其羟甲基含量，目前所使用的酚醛树脂的羟甲基含量为22-32%，由其制备的铁沟料放置10-15天，还能打成致密的样块，体密在2.8-3g/cm-3；存放时间超过该期限，样块成型困难，体密就低于2.8g/cm-3，其性能会严重衰退难于满足使用需要。而由于耐火材料厂的生产供货周期及钢厂铁沟的施工周期较长，因此目前所使用的酚醛树脂制备出的铁沟料已不能满足使用要求。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够提高铁沟料粘结性能的高保湿性酚醛树脂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种高保湿性酚醛树脂，由下列组分构成：
苯酚：100重量份；
固体甲醛：30~37重量份；
水：10~30重量份；
催化剂氢氧化钡：6~8重量份；
稀硫酸：10~13重量份；
硅烷偶联剂：0.2~1.0重量份；
乙二醇：10重量份。
构成上述一种高保湿性酚醛树脂中：
——所述的固体甲醛为35~40重量份的含量为92%的固体甲醛；
——所述的硫酸的浓度选择为30~40%。
上述一种高保湿性酚醛树脂的制备工艺包括以下步骤：
第一步，称取100重量份的苯酚投入反应釜内，按顺序加入6-8重量份的氢氧化钡，加入10-30重量份的水，30分钟升温至56—60℃；
第二步，在80—100分钟的时间内均匀加入固体甲醛反应生成树脂，再利用5-10分钟升温至58-59℃，保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入10-13重量份的稀硫酸进行中和，PH达到7-7.5；
第三步，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后将树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3-4%，粘度达到5-8pa，然后加入硅烷偶联剂0.2-1.0重量份，放料得酚醛树脂。
本发明所提供的一种改性酚醛树脂及其制备工艺与现有技术相比，具有以下优点：
1、由于催化剂氢氧化钡的加入量为6-8重量份，并且采用58-59℃的反应温度，即采取高催化剂加入量，低温反应的合成工艺，酚醛树脂加成反应大约是缩聚反应的5倍，该合成酚醛树脂的羟甲基的含量为38-45%，含量远高于普通酚醛树脂，极大的提高了酚醛树脂的保湿性；
2、在上述反应中采用聚合度低的含量为92%的固体甲醛，在58-59℃低温时解聚速度快且能完全解聚，可以保证反应的均匀进行。若采用含量为96%的固体甲醛，在低温时解聚速度慢且在反应结束时还有会未解聚的甲醛在体系中悬浮，这就使得苯酚和甲醛的反应配比不准确且反应不均匀，影响合成树脂的稳定性；
3、在上述反应中加入10-13重量份的稀硫酸中和，可以和催化剂氢氧化钡反应，形成硫酸钡沉淀，经过板框过滤，将沉淀除去，这样酚醛树脂中没有催化剂残留，树脂在运输或储存过程中，不会再继续反应，避免了羟甲基的消耗，可以保证树脂在运输或储存规程中，不会随着时间的延长，降低树脂的保湿性能；
4、加入KH550、KH560硅烷偶联剂，可以有效提高酚醛树脂与铁沟料骨料的粘接性能和耐高温性能。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明所提供的高保湿性酚醛树脂及其制备工艺做进一步的详细说明。
实例1：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将10Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入6Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入35Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，5-10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入11.4Kg稀硫酸（含量30%）进行中和，PH达到7.1，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.7%，粘度达到6.5pa，然后加入KH550硅烷偶联剂0.2Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为39%。
实例2：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将20Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入36.5Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入11.5Kg稀硫酸（含量35%）进行中和，PH达到7.3，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.6%，粘度达到6.2pa，然后加入KH560硅烷偶联剂 0.5Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为41%。
实例3：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将25Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7.5Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入36Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入10.2Kg稀硫酸（含量42%）进行中和，PH达到7.5，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.9%，粘度达到5.2pa，然后加入KH550硅烷偶联剂0.6Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为44%。
实例4：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将26Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7.2Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入37Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，8分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入12.6Kg稀硫酸（含量32%）进行中和，PH达到7.1，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.6%，粘度达到6.3pa，然后加入KH560硅烷偶联剂0.9Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为42%。
实例5：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将28Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入8Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入34Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入12Kg稀硫酸（含量38%）进行中和，PH达到7.2，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.4%，粘度达到5.6pa，然后加入KH550硅烷偶联剂0.7Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为45%。
实例6：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将24Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7.3Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入35Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，5-10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入11.6Kg稀硫酸（含量36%）进行中和，PH达到7.3，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.8%，粘度达到5.3pa，然后加入KH560硅烷偶联剂0.4Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为43%。
实例7：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将27Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7.6Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入35Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，5-10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入11.8Kg稀硫酸（含量36%）进行中和，PH达到7.3，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.7%，粘度达到5.5pa，然后加入KH550硅烷偶联剂0.5Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为45%。
实例8：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将26Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7.5Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入34Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，5-10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入11.3Kg稀硫酸（含量35%）进行中和，PH达到7.2，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.6%，粘度达到5.7pa，然后加入KH560硅烷偶联剂0.7Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为44%。
实例9：高保湿性酚醛树脂的合成：
打开搅拌，然后在-0.08Mpa真空状态下将预热好的苯酚100Kg抽入到反应釜中，接着将28Kg水抽入到反应釜中，然后将反应釜改为常压状态，加入7.3Kg氢氧化钡粉末，加热升温，30分钟升温至58℃，分次加入34.5Kg固体甲醛（含量92%），1.5小时加完固体甲醛，注意控制反应釜内的温度。加完固体甲醛后，5-10分钟缓慢升温至59℃，58~59℃保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入11.5Kg稀硫酸（含量33%）进行中和，PH达到7.3，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3.2%，粘度达到6.8pa，然后加入KH550硅烷偶联剂1Kg，放料得酚醛树脂。经检测该酚醛树脂其羟甲基含量为43%。
利用上述实施例所制备的酚醛树脂生产出的铁沟料放置20-30天，打成的致密的样块的体密在2.8-3g/cm-3间，延长了生产供货周期及钢厂铁沟的施工周期的需要。

Claims (4)

1.一种高保湿性酚醛树脂，由下列组分构成：
苯酚：100重量份；
含量为92%的固体甲醛：30~37重量份；
水：10~30重量份；
催化剂氢氧化钡：6~8重量份；
稀硫酸：10~13重量份；
硅烷偶联剂：0.2~1.0重量份；
乙二醇：10重量份。
2.如权利要求1所述的一种高保湿性酚醛树脂，其特征在于：所述的固体甲醛为35~40重量份的含量为92%的固体甲醛。
3.如权利要求1所述的一种高保湿性酚醛树脂，其特征在于：所述的稀硫酸的浓度选择为30~40%。
4.一种高保湿性酚醛树脂的制备工艺，包括以下步骤：
第一步，称取100重量份的苯酚投入反应釜内，按顺序加入6-8重量份的氢氧化钡，加入10-30重量份的水，30分钟升温至56—60℃；
第二步，在80—100分钟的时间内均匀加入含量为92%的固体甲醛30~37重量份反应生成树脂，再利用5-10分钟升温至58-59℃，保温反应直至聚合速度达到130-135秒/150℃，用循环水降温至50℃，加入10-13重量份的稀硫酸进行中和，PH达到7-7.5；
第三步，将树脂通过板框过滤器进行过滤，过滤出树脂中悬浮杂质，然后将树脂进入脱水釜中，加入10份乙二醇，然后进行真空脱水，脱水至水分到达3-4%，粘度达到5-8pa，然后加入硅烷偶联剂0.2-1.0重量份，放料得酚醛树脂。
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