專(zhuān)利名稱(chēng)：高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子聚合物的改性，具體地說(shuō)，本發(fā)明是一種高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂及其合成方法。
背景技術(shù)：
酚醛樹(shù)脂是世界上最早工業(yè)化的合成樹(shù)脂，也是三大熱固性樹(shù)脂之一。制造酚醛樹(shù)脂的方法較為簡(jiǎn)單，原材料價(jià)廉易得，品種及性能可根據(jù)配方靈活設(shè)計(jì)，加之制品具有優(yōu)異的電性能和阻燃性能，所以在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如油漆、膠粘劑、涂料、模塑料、層壓材料、泡沫塑料、防腐蝕膠泥、離子交換樹(shù)脂等等，在運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)、軍事業(yè)、電器業(yè)已大規(guī)模使用，尤其是在耐火材料和磨具磨料方面，酚醛樹(shù)脂用量約占40％以上。
近年來(lái)，不定型及定型耐火材料一般采用液體酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑。喻丹芬、彭喧鈞、何中虹在《武漢鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào)》1990年第13(2)期第143～152頁(yè)公開(kāi)了L872熱固性酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑的研制及其物化性能的研究。王艷華、周艷君、何君秋等在《燃料和化工》1999年第30(2)期第71～73頁(yè)公開(kāi)了FT型無(wú)水結(jié)合劑。宋玉琴、陳志在《耐火材料》1999年第25(4)期第221～224頁(yè)公開(kāi)了LW901無(wú)水樹(shù)脂結(jié)合劑的研制。但現(xiàn)有的結(jié)合劑生產(chǎn)耐火材料時(shí)，對(duì)于耐火原料潤(rùn)濕效果不好、混合料保濕性差、而且制品不耐沖刷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)，提出了一種高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂及其合成方法。
目前人們對(duì)耐火材料或模具磨料酚醛樹(shù)脂進(jìn)行的改性研究往往是提高了殘?zhí)悸?，而保濕性和耐沖刷能力下降；反之，提高了保濕性，而殘?zhí)悸视窒陆担措y以同時(shí)提高樹(shù)脂的殘?zhí)悸屎捅裥?。因而，滿(mǎn)足不了高性能耐火材料對(duì)樹(shù)脂粘合劑的需要。本發(fā)明是一種新的耐火材料改性酚醛樹(shù)脂和制備方法，即由高鄰位熱固性酚醛樹(shù)脂聯(lián)合改性酚醛樹(shù)脂及其制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂，由5～20wt％的高鄰位熱固性酚醛樹(shù)脂和80～95wt％的熱固性液體酚醛樹(shù)脂組成。
所述的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，由下述步驟組成A.制備高鄰位熱固性酚醛樹(shù)脂(也稱(chēng)為“保濕劑酚醛樹(shù)脂”或者“保濕劑”)將酚類(lèi)與醛類(lèi)加入反應(yīng)釜中，加入高鄰位催化劑，緩慢升溫至90～150℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫1～8小時(shí)后，常壓脫水蒸餾，最后加入溶劑調(diào)粘度至4000～8000cp/25℃；醛類(lèi)與酚類(lèi)的摩爾配比為1.0～2.0；B.制備熱固型液體酚醛樹(shù)脂∶酚類(lèi)與熱固催化劑加入反應(yīng)釜中，升溫至65～85℃，分批加入醛類(lèi)物質(zhì)，保持在65～85℃恒溫1～8小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為3000～25000 cp/25℃；C.向熱固型液體酚醛樹(shù)脂加入占總重量5～20wt％的高鄰位熱固性酚醛樹(shù)脂，混合均勻即得。
步驟A中，所述的高鄰位催化劑是鈣、鎂或鋅的乙酸鹽。步驟B中所述的熱固催化劑是鈉、鋇、鉀的氫氧化合物或其碳酸鹽，或者氨水。
溶劑為乙二醇、二乙二醇、丙三醇、糠醇、乙二醇碳酸酯等。這些原料并不限于所舉例，且可單獨(dú)使用或兩種以上并用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下該酚醛樹(shù)脂樹(shù)脂具有高的浸潤(rùn)能力和高的保濕性及儲(chǔ)存期長(zhǎng)的特點(diǎn)。該酚醛樹(shù)脂的主要用途在于制備耐火材料和磨具磨料。


圖1是本發(fā)明所得的高保濕樹(shù)脂與兩種國(guó)內(nèi)通用熱固樹(shù)脂的粘度隨時(shí)間變化曲線對(duì)比圖。圖中，所述熱固樹(shù)脂A是PF-5311，熱固樹(shù)脂B是PF-5323。
圖2是本發(fā)明所得的高保濕樹(shù)脂與兩種國(guó)內(nèi)通用熱固樹(shù)脂的水分隨時(shí)間變化曲線對(duì)比圖。圖中，所述熱固樹(shù)脂A是PF-5311，熱固樹(shù)脂B是PF-5323。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將苯酚、多聚甲醛(92％)、醋酸鋅按物質(zhì)的量比1∶1.5∶0.0005加入反應(yīng)釜中，加熱攪拌至125℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫4小時(shí)，常壓脫水蒸餾，最后加入甲醇把酚醛樹(shù)脂的粘度調(diào)至6000mPa·s。
制備熱固性液體酚醛樹(shù)脂苯酚與氫氧化鈉加入反應(yīng)釜中，升溫至75℃，分批加入甲醛，保持在75℃恒溫3小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為4300cp/25℃。
本實(shí)施例生產(chǎn)的乙二醇酚醛樹(shù)脂的固含量為70.0～80.0wt％，殘?zhí)紴?0.0～45.0wt％，水分小于1.5wt％，游離酚小于5.0wt％。按15％的加入量將該酚醛樹(shù)脂加入到熱固性液體酚醛樹(shù)脂制得高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂。
實(shí)施例2將苯酚、多聚甲醛(92％)、醋酸鋅按物質(zhì)的量比1∶1.0∶0.0001加入反應(yīng)釜中，加熱攪拌至90℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫8小時(shí)，常壓脫水蒸餾，最后加入乙二醇碳酸酯把酚醛樹(shù)脂的粘度調(diào)至4000mPa·s。
制備熱固性液體酚醛樹(shù)脂苯酚與氫氧化鈉加入反應(yīng)釜中，升溫至65℃，分批加入甲醛，保持在65℃恒溫8小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為6000cp/25℃。
本實(shí)施例生產(chǎn)的乙二醇碳酸酯酚醛樹(shù)脂的固含量為70.0～82.0％，殘?zhí)紴?0.0～46.0％，水分小于1.5％，游離酚小于5.0％。按10％的加入量將該酚醛樹(shù)脂加入到熱固型液體酚醛樹(shù)脂制得高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂。
實(shí)施例3將苯酚、多聚甲醛(92％)、醋酸鋅按物質(zhì)的量比1∶1.3∶0.0003加入反應(yīng)釜中，加熱攪拌至110℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫6小時(shí)，常壓脫水蒸餾，最后加入糠醇把酚醛樹(shù)脂的粘度調(diào)至5000mPa·s。
制備熱固性液體酚醛樹(shù)脂苯酚與氫氧化鈉加入反應(yīng)釜中，升溫至85℃，分批加入甲醛物質(zhì)，保持在85℃恒溫1小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為25000cp/25℃。
本實(shí)施例生產(chǎn)的糠醇酚醛樹(shù)脂的固含量為70.0～82.0％，殘?zhí)紴?0.0～46.0％，水分小于1.5％，游離酚小于5.0％。按10％的加入量將該酚醛樹(shù)脂加入到熱固型液體酚醛樹(shù)脂制得高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂。
實(shí)施例4
將苯酚、多聚甲醛(92％)、醋酸鋅按物質(zhì)的量比1∶1.7∶0.0007加入反應(yīng)釜中，加熱攪拌至100℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫3小時(shí)，常壓脫水蒸餾，最后加入二乙二醇把酚醛樹(shù)脂的粘度調(diào)至5000mPa·s。
制備熱固性液體酚醛樹(shù)脂苯酚與氫氧化鈉加入反應(yīng)釜中，升溫至80℃，分批加入甲醛物質(zhì)，保持在80℃恒溫2小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為14500cp/25℃。
本實(shí)施例生產(chǎn)的二乙二醇酚醛樹(shù)脂的固含量為70.0～82.0％，殘?zhí)紴?0.0～46.0％，水分小于1.5％，游離酚小于5.0％。按20％的加入量將該酚醛樹(shù)脂加入到熱固型液體酚醛樹(shù)脂制得高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂。
實(shí)施例5將苯酚、多聚甲醛(92％)、醋酸鋅按物質(zhì)的量比1∶2.0∶0.001加入反應(yīng)釜中，加熱攪拌至150℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫1小時(shí)，常壓脫水蒸餾，最后加入丙三醇把酚醛樹(shù)脂的粘度調(diào)至8000mPa·s。
制備熱固性液體酚醛樹(shù)脂苯酚與氫氧化鈉加入反應(yīng)釜中，升溫至70℃，分批加入甲醛物質(zhì)，保持在70℃恒溫5小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為18000cp/25℃。
本實(shí)施例生產(chǎn)的丙三醇酚醛樹(shù)脂的固含量為70.0～82.0％，殘?zhí)紴?0.0～46.0％，水分小于1.5％，游離酚小于5.0％。按20％的加入量將該酚醛樹(shù)脂加入到熱固型液體酚醛樹(shù)脂制得高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂。
本發(fā)明所得的高保濕樹(shù)脂(取實(shí)施例1所得樹(shù)脂為例)與兩種國(guó)內(nèi)通用熱固性樹(shù)脂PF-5311和PF-5323的保濕對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 熱固樹(shù)脂混料保濕對(duì)比實(shí)驗(yàn)(常溫混料30分鐘，在常溫捆料)

混料保濕對(duì)比實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原料精制鑄造砂、熱固性樹(shù)脂、高保濕樹(shù)脂；實(shí)驗(yàn)裝置及儀器全自動(dòng)混砂機(jī)、天平；混料過(guò)程用天平稱(chēng)量精制鑄造砂1000g，倒入全自動(dòng)混砂機(jī)里，開(kāi)動(dòng)混砂機(jī)保持相同的轉(zhuǎn)速，將25g樹(shù)脂保持在25℃30秒鐘倒入混砂機(jī)里后記時(shí)30分鐘，使得樹(shù)脂能均勻的分布并包裹砂子。
捆料過(guò)程將混料完畢的砂子在常溫下放置，用手觸摸砂子的干濕程度，砂子由濕到完全干燥的時(shí)間即為樹(shù)脂的保濕時(shí)間。
由表1可知，本發(fā)明的保濕時(shí)間為兩個(gè)月，比通用熱固樹(shù)脂提高了3～5倍。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂及其合成方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂，其特征在于由5～20wt％的高鄰位熱固性酚醛樹(shù)脂和80～95wt％的熱固性液體酚醛樹(shù)脂組成。
2.權(quán)利要求1所述的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，由下述步驟組成A.制備高鄰位酚醛樹(shù)脂將酚類(lèi)與醛類(lèi)加入反應(yīng)釜中，加入高鄰位催化劑，緩慢升溫至90～150℃，在此溫度范圍內(nèi)恒溫1～8小時(shí)后，常壓脫水蒸餾，最后加入溶劑調(diào)粘度至4000～8000cp/25℃；醛類(lèi)與酚類(lèi)的摩爾配比為1.0～2.0；B.制備熱固型液體酚醛樹(shù)脂酚類(lèi)與熱固催化劑加入反應(yīng)釜中，升溫至65～85℃，分批加入醛類(lèi)物質(zhì)，保持在65～85℃恒溫1～8小時(shí)后，真空脫水至樹(shù)脂粘度為3000～25000cp/25℃；C.向熱固型液體酚醛樹(shù)脂加入占總重量5～20wt％的高鄰位熱固性酚醛樹(shù)脂，混合均勻即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的制備方法，其特征在于步驟A中，所述的高鄰位催化劑是鈣、鎂或鋅的乙酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的制備方法，其特征在于步驟B中，所述的熱固催化劑是鈉、鋇、鉀的氫氧化合物或其碳酸鹽，或者氨水。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的制備方法，其特征在于所述的溶劑為乙二醇、二乙二醇、乙二醇碳酸酯、丙三醇或糠醇中的一種或其組合。
6.權(quán)利要求1所述的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂在制備耐火材料和磨具磨料中的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂及其合成方法。該保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂是由5～20wt％的高鄰位熱固性液體酚醛樹(shù)脂和80～95wt％的熱固性液體酚醛樹(shù)脂組成。本發(fā)明還公開(kāi)了該保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的制備方法。本發(fā)明的高保濕性耐火材料用酚醛樹(shù)脂的主要用途在于做為耐火材料和磨具磨料的粘結(jié)劑。該酚醛樹(shù)脂樹(shù)脂具有高的浸潤(rùn)能力和高的保濕性及儲(chǔ)存期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08G8/04GK101089040SQ20071012985
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者唐路林, 李枝芳, 魏穎, 胡偉 申請(qǐng)人:山東圣泉化工股份有限公司