热固性钼酚醛树脂的表征及其应用

为了提高普通热固性酚醛树脂结合耐火材料的中温强度,采用IR和TG-DTA等手段分析了热固性钼酚醛树脂的结构和热性能,然后以热固性钼酚醛树脂作为结合剂制成铝碳砖试样,检测了铝碳砖试样的耐压强度、显气孔率和体积密度。结果表明:钼酚醛树脂是通过钼酸与酚醇中的羟甲基发生酯化反应,使钼以化学键的形式键合于酚醛树脂分子主链中而合成的;热固性钼酚醛树脂在质量损失率、热分解温度和树脂碳氧化温度等方面都比普通热固性酚醛树脂的有所改善,TG曲线在整个温度范围内的下降趋势也较平缓;热固性钼酚醛树脂结合的铝碳砖试样在200℃、500℃和600℃处理后的耐压强度分别比普通热固性酚醛树脂结合的提高了约23.1%、51.2%和70.3%,显气孔率也有所下降,体积密度有所提高。     

木质素改性酚醛树脂结合镁碳砖的研究

为了降低酚醛树脂的生产成本并提高其低温结合强度,以木质素磺酸钙为原料部分替代苯酚,以氢氧化钠为催化剂,合成了木质素改性酚醛树脂(LPF),并将其作为结合剂用于镁碳砖的制备,通过研究不同木质素磺酸钙用量(其质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%)、不同催化剂用量(外加质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%)以及不同反应时间(分别为1、1.5、2、2.5、3 h)合成的LPF对镁碳砖200℃24 h烘后常温性能的影响,优化了LPF的合成工艺条件,同时对比了LPF结合和传统酚醛树脂结合镁碳砖于200℃24 h烘后和1 200℃3 h处理后的常温物理性能和高温抗折强度。结果表明,适于制备镁碳砖的LPF的最佳合成工艺条件为:木质素磺酸钙质量分数为30%,催化剂质量分数为1%,反应时间为2 h。用最佳工艺合成的LPF制备的镁碳砖,经200和1 200℃分别处理后的体积密度为2.84和2.82 g·cm-3,显气孔率为9.6%和14.6%,抗折强度为17.8和6.4 MPa,耐压强度为72.3和48.7 MPa;1 400℃下的高温抗折强度为7.3 MPa。与传统酚醛树脂结合镁碳砖相比,其性能均有所提高。     

镁碳砖用纳米SiO_2改性酚醛树脂的研究

采用有机硅溶胶-凝胶法原位生成纳米SiO2粒子合成了改性酚醛树脂,并利用IR和TG-DTA对纳米SiO2改性酚醛树脂进行结构和热分析.结果表明,有机硅改性剂与酚醛树脂间发生了相互作用,降低了酚羟基的相对含量,并在酚醛树脂分子链上引入了杂原子Si,改善了酚醛树脂的抗氧化性和热稳定性.采用纳米SiO2改性酚醛树脂替代传统的酚醛树脂作为镁碳砖的结合剂,可以有效地降低镁碳砖显气孔率,提高体积密度,明显增加常温耐压强度.     

改性石墨对镁碳砖性能的影响

为了提高钢包渣线镁碳砖的使用寿命,将0~1%质量分数的改性石墨引入到钢包渣线用镁碳砖中,研究了其加入量对镁碳砖体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热膨胀率和抗渣性的影响,并采用偏光显微镜分析了试样的显微结构。结果表明:引入少量改性石墨对镁碳砖的致密度略有负面影响,但改性石墨在高温下产生的体积膨胀能弥补砖的基质收缩和砖与砖之间的缝隙,从而提高镁碳砖的抗渣性;当改性石墨加入质量分数为0.8%时,镁碳砖中骨料与基质的缝隙最小,抗渣性最好。     

石墨含量对镁碳砖抗氧化性能的影响

以镁砂和鳞片石墨为主要原料,以树脂为结合剂制备了不同石墨含量的镁碳耐火材料。研究了石墨含量和氧化温度对镁碳耐火材料抗氧化性能的影响。并利用氧化模型计算了不同石墨含量镁碳砖的氧化率。结果表明:随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的体积密度降低,显气孔率升高。经900℃碳化后,镁碳砖试样的体积密度较碳化前降低,显气孔率升高。在1 400℃氧化后的镁碳砖试样脱碳层厚度随着石墨含量的增加而减小;而在1 000℃氧化后,石墨含量对脱碳层厚度影响不大。氧化模型结果表明,随着石墨含量的增加,镁碳砖试样的氧化率逐渐降低,抗氧化性增加。     

酚醛树脂加入量对镁钙质中间包干式料性能的影响

研究了作为低温结合剂的PF-4012固体酚醛树脂加入量对镁钙质中间包干式料性能的影响.酚醛树脂含量分别为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％的试样通过捣打振动成型、低温烘烤( 200℃)、中温(1100℃)和高温(1550℃)煅烧后,测量其常温抗折强度、常温耐压强度、体积密度、线变化、气孔率等性能指标.结果显示:随着酚醛树脂加入量的增加,镁钙质干式料200℃和1100℃处理后常温强度增加,1550℃烧后常温强度逐渐增大且加入量在2％左右时强度最大;体积密度呈现了先增加后减小的趋势;气孔率则呈现相反的变化,且当加入量在1.5％～2％时变化幅度较大,其余呈现趋缓.通过试验数据分析得出酚醛树脂加入量为2％比较适合.     

成型方向对MgO-C质耐火材料性能的影响

为研究不同成型方向对镁碳质耐火材料性能的影响,选取97级电熔镁砂和-195鳞片状石墨为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,在1 300 t摩擦压砖机上分别以平打平砌法(成型方向为砌筑层高方向)和侧打平砌法(成型方向垂直于砌筑层高方向)生产指定尺寸的楔形镁碳砖.按规定取样规则制样,分别检测其显气孔率、体积密度、常温耐压强度和1 400℃×0.5h高温抗折强度.结果 表明,当成型方向为砌筑层高方向时,楔形镁碳砖从小头到大头的各项性能均稳定;当成型方向垂直于砌筑层高方向时,楔形镁碳砖从小头到大头的显气孔率不断升高,体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度不断降低并随其稍度增大而愈加明显.采用平打平砌法能获得性能稳定的楔形镁碳砖,可为生产制度的制定提供合理依据.     

酚醛树脂-CarboresP结合镁碳材料的性能与应用

研究了环境友好型含碳材料CarboresP在镁碳砖中的应用。采用MT14A镁碳砖生产工艺,改变CarboresP的加入量,对试样180℃处理后的体积密度、高温抗折强度(1400℃),以及1000℃埋炭处理后的显气孔率、耐压强度等指标进行了研究和对比,确定镁碳砖中合适的CarboresP添加量为1%,并且可适量降低金属防氧化剂的加入量;分析了酚醛树脂-CarboresP结合炭的显微结构,表明其为均质炭和非均质石墨化炭的混合结构,这将有助于改善炭化结构的抗氧化性能;采用尖劈试验绘制镁碳砖试样的应力-应变曲线,表明添加CarboresP的镁碳砖的特征长度LCH值得到明显提高,说明它具有很好的韧性和吸收应力的能力;与传统工艺生产的MT14A镁碳砖相比较,采用酚醛树脂-CarboresP“软性结合”工艺生产的MT14A镁碳砖,成型性能及热处理后各项性能指标均得到改善,在国内某40tLF-VD精炼钢包渣线上进行现场使用证明,平均使用寿命比现用渣线镁碳砖提高18.4%。     

酶解木质素改性木陶瓷制备与性能研究

以木粉和热固性酶解木质素改性酚醛树脂为原料,经1000℃高温真空炭化制得一种新型木陶瓷。研究了酶解木质素及其含量对木陶瓷碳得率、体积收缩率、表观密度、显气孔率、弯曲强度和压缩强度的影响,并且采用TGA技术对酶解木质素改性酚醛树脂的性能进行分析。结果表明,通过该工艺用酶解木质素改性制备木陶瓷是可行的,酶解木质素含量对木陶瓷的性能有较大影响。随着酶解木质素含量的增加,显气孔率、体积收缩率增加,而碳得率、表观密度、弯曲强度和压缩强度反而下降。并且酶解木质素的引入改变了酚醛树脂的性能,使其残碳率降低。     

浸液对镁碳砖显气孔率和体积密度测定的影响

介绍了镁碳砖显气孔率和体积密度的测试原理及检测过程,分别采用蒸馏水和工业煤油作浸液,采用浸渍法测定了镁碳砖的显气孔率和体积密度,并对检测数据进行了对比。结果表明:不同浸液对镁碳砖体积密度的测定没有影响;用工业煤油作浸液由于其对石墨的润湿性比水好,对镁碳砖样块大气孔及毛细孔的浸渍饱和程度好,因此用工业煤油测得的显气孔率结果比用水作浸液结果高约14%,测得的结果更加科学、合理。     

用于镁碳砖粘合剂的纳米炭黑改性酚醛树脂的研究

利用纳米炭黑对镁碳砖生产用酚醛树脂进行了改性。改性的酚醛树脂常温黏度不超过100Pa·s,热分解温度比普通酚醛树脂提高了约170℃,碳氧化温度提高了约178℃。FESEM照片显示,改性酚醛树脂中炭黑粒子呈近球形,粒径为20～50nm,分散均匀基本无团聚。     

木质素糠醛改性甲阶酚醛树脂的合成

采用木质素和糠醛改性普通甲阶酚醛树脂。运用正交实验法得到木质素糠醛改性甲阶酚醛树脂的最佳反应条件,通过IR,DSC,TG分析和压缩性能测试对产物的热性能和力学性能进行了研究。结果表明,在苯酚100g,木质素40g,甲醛116.54g,糠醛34.28g,反应温度85℃,反应时间3h,体系pH值9的条件下得到的改性甲阶酚醛树脂固含量70%～80%,黏度850～1000mPa.s(25℃),热分解温度为258℃,与普通甲阶酚醛树脂(263℃)相比,耐热性稍差。所制备的改性酚醛塑料的压缩强度为1.07MPa,比普通酚醛塑料(0.73MPa)高,木质素和糠醛的引入提高了泡沫塑料的韧性。     

Fabrication of Lightweight Anorthite Bodies from Lithomargic Clay

Lightweight anorthite bricks were fabricated by firing lithomargic clay with varied lime content. Mfensi clay was added as a binder, while sawdust was added to control porosity. The effect of lime on firing shrinkage, bulk density, apparent porosity, water absorption, and compressive strength of the anorthite bricks was investigated. Increasing lime content decreased firing shrinkage from 12% to 2% upon addition of 40 wt% lime. The bulk density and apparent porosity ranged from 0.77 to 0.96 g/cm³ and 45 to 56%, respectively. Water absorption was between 46 and 73%, while compressive strength was between 0.2 and 1.2 MPa.     

镁碳砖用酚醛树脂合成工艺条件的研究

研究了反应工艺条件对酚醛树脂改性的影响.利用正交实验方法得到了优化的合成工艺条件,改性酚醛树脂的各项常规指标均优于普通酚醛树脂,其中残碳率可以达到50.75%,比普通酚醛树脂的残碳率(40.80%)提高了近10个百分点,可以作为镁碳砖耐火材料结合剂.     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。     

双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂及其复合材料

制备了一种新型的双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂以提高这类树脂的耐热性,力学性能及成型工艺性。对合成的树脂作了流变分析,对其玻纤复合材料进行了力学性能测试和热失重分析,结果表明,当双马树脂达到改性氰酸酯树脂的质量分数的37.5%时,新型改性氰酸酯树脂的5%热失重温度为432℃。改性氰酸酯基复合材料在常温条件下的拉伸强度为492.4 MPa,弯曲强度为526.3 MPa。在200℃时改性氰酸酯基复合材料的拉伸强度为357.3 MPa,弯曲强度为292.7 MPa。该树脂具有良好的加工性,耐热性,力学性能及高温力学保持性。     

玻璃窑用轻质镁橄榄石砖的研制

为了开发玻璃窑用碱性耐火隔热产品,以镁橄榄石砂和镁砂为主原料制备了轻质镁橄榄石砖,并研究了结合剂种类(分别为MgCl2.6H2O、亚硫酸盐纸浆和QH)及其加入量(质量分数分别为5%、7.5%和10%)、添加剂加入量(质量分数分别为2%、3%、4%和5%)、造孔剂菱镁矿加入量(质量分数分别为10%、15%、20%、28%和36%)以及烧成温度(分别为1 300、1 350、1 400、1 450和1 500℃)对轻质镁橄榄石砖的影响。结果表明:以镁橄榄石砂为主要原料,添加36%(w)的造孔剂和4%(w)的添加剂,同时外加7.5%(w)的QH作结合剂,干燥后于1 400℃保温2 h煅烧,可以生产出体积密度为1.84 g.cm-3,显气孔率为43%,耐压强度为10 MPa,热导率(800℃)为0.63 W.m-1.K-1的玻璃窑用轻质镁橄榄石砖。     

Differences in physico-mechanical behaviors of resol(e) and novolac type phenolic resin based composite bipolar plate for proton exchange membrane (PEM) fuel cell

Composite bipolar plates for Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) are prepared by compression molding technique using polymer as binder and graphite as electric filler material with some other reinforcements. Study on the effect of resole and novolac type phenolic resin on the properties of composite bipolar plate, such as bulk density, porosity, bulk conductivity, hardness, flexural strength, etc. shows that both of the resin shows different physico-mechanical properties. Moreover, single cell performance analysis also shows variation for resole and novolac based composites. A novel concept of triple continuous structure to provide graphite polymer blends with high electrical conductivity, high shore hardness, high flexural strength, less porosity and low density has been proposed and study on the effect of different types of phenolic resin on the properties and performance of bipolar plate reveals that novolac type powdered phenolic resin gives better mechanical properties than resole type phenolic resin. However, resole type phenolic resin compound has slightly higher electrical conductivity due to more number of polar -OH group presents on its cured form. But due to the less porosity and higher mechanical strength, bipolar plates with novolac type phenolic resin gives better performance in I-V analysis than bipolar plates with resole type phenolic resin.     

二次铝灰制备高强度陶粒及其性能研究

作为再回收铝过程中产生的废渣,二次铝灰具有明显的化学反应性和有毒、有害物质浸出等危险性特征。为了解决制铝行业中产生的二次铝灰堆存处置问题,以二次铝灰为原料,通过水洗、圆盘造粒,再经1 200～1 400℃热处理,制备了高强度陶粒。运用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同热处理温度下陶粒试样的物相组成和微观形貌进行分析,并对材料堆积密度、表观密度、孔隙率以及筒压强度进行了测试。结果表明：随着热处理温度升高,陶粒内部结构逐渐致密化,堆积密度、表观密度及筒压强度均随之增大;其中,1 400℃热处理后,陶粒的主要物相为刚玉和镁铝尖晶石,其表观密度和体积密度分别为1.82 g/cm³和1.81 g/cm³,筒压强度可达25.7 MPa,属于高强度陶粒。