專(zhuān)利名稱(chēng)：一種樹(shù)脂基球炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制備球狀酚醛基球炭的方法。
背景技術(shù)：
由于酚醛樹(shù)脂基球的炭化收率高、結(jié)構(gòu)性能調(diào)控方便，酚醛樹(shù)脂 基球炭現(xiàn)已成為一種重要的炭材料在許多方面得到應(yīng)用，其制備方 法都是以酚醛樹(shù)脂小球?yàn)榛A(chǔ)，然后通過(guò)炭化、活化或者石墨化過(guò) 程來(lái)制得所需性能的炭小球，其中的關(guān)鍵技術(shù)是酚醛樹(shù)脂小球的制備。楊駿兵(專(zhuān)利號(hào)CN98115717.3)等將線型酚醛樹(shù)脂、固化劑、 溶劑混合在一起，然后減壓下去除溶劑后得到酚醛樹(shù)脂和固化劑的 固態(tài)混合物。將此固態(tài)混合物破碎成預(yù)定粒度的顆粒，以此顆粒為 原料加入到表面活性劑的水溶液中利用乳化法得到球形酚醛樹(shù)脂， 炭化活化后得到酚醛樹(shù)脂基球形活性炭。該方法適應(yīng)性好，可以生 產(chǎn)各種粒徑的球炭，但工序復(fù)雜，制約因素多，單位容積產(chǎn)率不高 (5-10g/L釜容)，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。王芙蓉等(專(zhuān)利號(hào) CN200410012346.X)以水為加熱介質(zhì)，聚乙烯醇為表面活性劑，加 熱液體酚醛樹(shù)脂和乙醇的溶液制得球形酚醛樹(shù)脂。該方法省去了將除去溶劑所得到的固體磨碎再軟化的過(guò)程，達(dá)到了簡(jiǎn)化工藝、降低 成本的目的，但該方法最適用于制備微米級(jí)小球，產(chǎn)量高，生產(chǎn)0. 3mm 以上的小球時(shí)球徑分布變寬，且容積產(chǎn)量下降(從80-100g/L降到 40-50g/L)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種球徑在0. 3mm—2腿小球，且反應(yīng)釜的容 積產(chǎn)率高，球徑分布窄的制備方法。 本發(fā)明的制備方法步驟如下 (1)將線性酚醛樹(shù)酯、醇、六亞甲基四胺按100: 40 — 180: 4—16
的質(zhì)量比共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)；(2) 以酚醛樹(shù)酯的質(zhì)量為基準(zhǔn)100份，在均質(zhì)溶液狀物質(zhì)中加入15 一30份質(zhì)量的預(yù)處理料，攪拌保溫30 — 150分鐘，溫度在40 — 6(TC， 得到調(diào)制好的物料；(3) 將調(diào)制好的物料加入含有0.5 —5wt。/。分散劑的水溶液中，調(diào)制 好的物料與分散劑的水溶液體積比為1: 2-5;(4) 在反應(yīng)釜中攪拌并以0. 5 — l(TC/min的升溫速度加熱到110 — 140°C，然后保溫0.5 — 2小時(shí)，然后冷卻、過(guò)濾、干燥，得到樹(shù)脂 包覆小球。如上所述的預(yù)處理料是預(yù)固化后粉碎的酚醛樹(shù)脂顆粒、粉碎的活性炭顆粒、石墨顆粒和任一種軟化點(diǎn)在15(TC以上的樹(shù)脂顆粒和中間相瀝青， 一般粒度控制在150目一200目之間。如上所述中的醇包括甲醇、乙醇或者甲醇和乙醇的混合液。 如上所述的分散劑包括聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、苯乙烯與烯醇共聚物、淀粉改性物、殼聚糖改性物等其中之一或任意兩種組合。如上所述的線性酚醛樹(shù)酯為軟化點(diǎn)在70 — 9(TC間的熱塑性酚醛 樹(shù)酯。本發(fā)明制備的酚醛樹(shù)脂小球是各種炭小球的前驅(qū)體，可以使用 專(zhuān)利CN98115717.3中的炭化工藝來(lái)制成炭小球，也可以使用水蒸氣 或二氧化碳高溫活化制成活性炭小球。用本方法所制的小球經(jīng)使用 適當(dāng)工藝炭化、活化后制成的炭小球，具有表面缺陷少，球形度好、 收縮率小、強(qiáng)度高，比表面積和孔徑可調(diào)的特點(diǎn)，可用于多個(gè)領(lǐng)域。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本方法工藝路線簡(jiǎn)單、工藝步驟少，有利于進(jìn)一步的工業(yè)化推廣。本方法通過(guò)加核的方法降低了成球難度，成球率高，小球粒徑 分布窄，容積產(chǎn)量大(達(dá)到100-150g/L反應(yīng)釜容積)，適合于制備 球徑在0. 3mm—2腿間的小球。同時(shí)可以通過(guò)多重的調(diào)控手段控制產(chǎn) 品的特性。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 將熱塑性酚醛樹(shù)酯100g、無(wú)水乙醇120g、六亞甲基四 胺10g在燒杯中共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)，然后加入30g (180目 一200目)的酚醛樹(shù)酯預(yù)固化粉碎料，攪拌均勻，在4(TC下保溫60 分鐘。將調(diào)制好的物料加入含有0.5%的聚乙烯醇水溶液中，在1L 反應(yīng)釜中以300rpm的速度攪拌并以1. 5TV分鐘的升溫速度加熱到 140°C。然后保溫30min。冷卻、過(guò)濾、清洗、12(TC下干燥、過(guò)篩， 得到酚醛樹(shù)脂小球127g，粒度在0. 3-0. 7腿的占115g。 實(shí)施例2 將熱塑性酚醛樹(shù)酯100g、無(wú)水甲醇180g、六亞甲基四 胺10g、聚乙烯醇10g在燒杯中共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)，然后加 入25gl80目_200目間的石墨粉料，攪拌均勻，在40。C下保溫60 分鐘。將調(diào)制好的物料加入含有1. 5%分散劑(聚乙烯醇+淀粉屬改性 物)的水溶液中，在lL反應(yīng)釜中以300rpm的速度攪拌并以0.5。C/ 分鐘的升溫速度加熱到14(TC。然后保溫1小時(shí)。冷卻、過(guò)濾、清洗、 干燥，得到酚醛樹(shù)脂小球126g，粒度在0.4-0.6腿占115g。 實(shí)施例3 將熱塑性酚醛樹(shù)酯300g、無(wú)水乙醇250g、六亞甲基四 胺20g在燒杯中共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)，然后加入60g的150 目一200目之間的活性炭粉料，攪拌均勻，在4(TC下保溫60分鐘。 將調(diào)制好的物料加入含有0.9%的十二烷基磺酸鈉水溶液中，在2L 反應(yīng)釜中以250rpm的速度攪拌并以3。C/分鐘的升溫速度加熱到140 °C。然后保溫l小時(shí)。冷卻、過(guò)濾、清洗、12(TC下干燥、過(guò)篩，得 到酚醛樹(shù)脂小球335g，粒度在0. 8-1. 3mra的占312g。 實(shí)施例4 將熱塑性酚醛樹(shù)酯100g、無(wú)水乙醇40g、固化劑烏洛托 品4g在燒杯中共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)，然后加入15g (180目
—200目)的酚醛樹(shù)酯預(yù)固化粉碎料，攪拌均勻，在4(TC下保溫 30min。將調(diào)制好的物料加入含有3%的殼聚糖改性物水溶液中，在 1L反應(yīng)釜中以300rpm的速度攪拌并以2。C/分鐘的升溫速度加熱到 140°C。然后保溫30min。冷卻、過(guò)濾、清洗、12(TC下干燥、過(guò)篩， 得到酚醛樹(shù)脂小球108g，粒度在0. 3-0. 7mm的占103g。 實(shí)施例5 將熱塑性酚醛樹(shù)酯100g、無(wú)水乙醇80g、六亞甲基四胺 10g在燒杯中共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)，然后加入25gl80目一200 目間的石墨粉料，攪拌均勻，在4(TC下保溫60分鐘。將調(diào)制好的物 料加入含有1.2%分散劑(聚乙烯醇+殼聚糖改性物)的水溶液中，在 1L反應(yīng)釜中以300rpm的速度攪拌并以0. 5tV分鐘的升溫速度加熱 到14(TC。然后保溫l小時(shí)。冷卻、過(guò)濾、清洗、干燥、過(guò)篩，得到 酚醛樹(shù)脂小球121g，粒度在0. 4-0. 6mm占110g。 實(shí)施例6將實(shí)施例1中制備的小球100g置于立式炭化活化爐中， 以N2為保護(hù)氣，以2°C/min的速度升溫，于170。C恒溫15min， 500 。C恒溫30min， 75(TC炭化40min，然后恒溫下通入水蒸氣30min。完 成后在N2保護(hù)下冷卻到室溫，得到活性炭小球64g。比表面積 850m7g。實(shí)施例7將實(shí)施例2中制備的小球100g置于立式炭化活化爐中， 以N2為保護(hù)氣，以2°C/min的速度升溫，于170。C恒溫15min， 500 "C恒溫60min， 750。C炭化40min，然后恒溫下通入水蒸氣30min。完 成后在N2保護(hù)下冷卻到室溫，得到活性炭小球51. 5g。比表面積 1450m7g。
權(quán)利要求
1、一種樹(shù)脂基球炭的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將線性酚醛樹(shù)酯、醇、六亞甲基四胺按100∶40-180∶4-16的質(zhì)量比共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)；(2)以酚醛樹(shù)酯的質(zhì)量為基準(zhǔn)100份，在均質(zhì)溶液狀物質(zhì)中加入15-30份質(zhì)量的預(yù)處理料，攪拌保溫30-150分鐘，溫度在40-60℃，得到調(diào)制好的物料；(3)將調(diào)制好的物料加入含有0.5-5wt％分散劑的水溶液中，調(diào)制好的物料與分散劑的水溶液體積比為1∶2-5；(4)在反應(yīng)釜中攪拌并以0.5-10℃/min的升溫速度加熱到110-140℃，然后保溫0.5-2小時(shí)，然后冷卻、過(guò)濾、干燥，得到樹(shù)脂包覆小球。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種樹(shù)脂基球炭的制備方法，其特征在于還 可以用制備的樹(shù)脂包覆小球?yàn)樵辖?jīng)過(guò)炭化工藝制成炭小球，或使 用水蒸氣或二氧化碳高溫活化制成活性炭小球。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種樹(shù)脂基球炭的制備方法，其特征在 于所述的預(yù)處理料是預(yù)固化后粉碎的酚醛樹(shù)脂顆粒、粉碎的活性炭 顆粒、粉碎的石墨顆粒、軟化點(diǎn)在150。C以上的樹(shù)脂顆?；蜍浕c(diǎn)在 150。C以上的中間相瀝青，粒度控制在150目一200目之間。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的一種樹(shù)脂基球炭的制備方法，其特征在 于所述的醇是甲醇、乙醇或者甲醇和乙醇的混合液。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的一種樹(shù)脂基球炭的制備方法，其特征在 于所述的分散劑是聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、苯乙烯與烯醇共聚 物、淀粉改性物、殼聚糖改性物其中之一或任意兩種組合。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的一種樹(shù)脂基球炭的制備方法，其特征在 于所述的線性酚醛樹(shù)酯為軟化點(diǎn)在70 —9(TC間的熱塑性酚醛樹(shù)酯。
全文摘要
一種樹(shù)脂基球炭的制備方法是將線性酚醛樹(shù)酯、醇、六亞甲基四胺按100∶40-180∶4-16的質(zhì)量比共混溶解成均質(zhì)溶液狀物質(zhì)；以酚醛樹(shù)酯的質(zhì)量為基準(zhǔn)100份，加入15-30份質(zhì)量的預(yù)處理料，攪拌保溫30-150分鐘，溫度在40-60℃，加入含有0.5-5wt％分散劑的水溶液中，攪拌并以0.5-10℃/min的升溫速度加熱到110-140℃，然后保溫0.5-2小時(shí)，然后冷卻、過(guò)濾、干燥，得到樹(shù)脂包覆小球。本發(fā)明具有方法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大、球徑可控性高，適合于生產(chǎn)直徑在0.3mm-2mm的炭小球的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B31/00GK101157451SQ200710139449
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月16日
發(fā)明者李開(kāi)喜, 谷建宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所