影响炮泥质量的因素分析之结合剂

     结合剂影响的常温和高温强度，对炮泥的质量影响很大，传统炮泥用水作结合剂，炮泥的高温性能差，无水炮泥一般以焦油或蒽油作为结合剂，但由于许多厂家的焦油和蒽油中水分控制不好，降低了其使用性能，且焦油作为结合剂，恶化了炉前作业环境。树脂结合剂可以改善炉前作业环境，但成本高，固化快。无水炮泥用结合剂主要有焦油结合、树脂结合、焦油-树脂结合及法国TRB耐火公司研制的“E”型生态结合剂等几大类。采用焦油结合时尽管生产成本低、工艺简单，但其挥发分高，高温下硬化速度慢，不利于快速堵口，冒黑烟及污染环境；采用树脂系结合具有环保，快速加热时体积稳定性和高温粘附性好的优点，但因其润湿性差，需大量加入才能达到需要的塑性。反过来会影响硬化速度，同时生产成本过高也限制了该类结合剂的使用，因此采用焦油-改性树脂复合结合，可以兼顾上述两类结合剂的优点。

    由酚类化合物和醛类化合物在酸或碱催化剂作用下经缩聚反应而得到的树脂称为酚醛树脂。与沥青相比，酚醛树脂有较高的残碳率，对耐火骨料和石墨有良好的润湿性能，可以在常温下进行混炼和成型，粘性好且坯体强度高，烧后的结构强度也较高，并且有害物质含量少使作业环境大大改善。热硬性酚醛树脂又称

    甲阶酚醛树脂或A 阶酚醛树脂，是过量的甲醛与苯酚在碱性催化剂（如氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钡和氢氧化钙等）作用下反应形成的酚醛树脂。酚醛树脂结合剂受热时，约在200~800℃分解，放出CO2、CO、CH4、H2 及H2O 等气体，同时生成固定碳即树脂得以碳化。如图3.1 所示为甲阶酚醛树脂在受热过程中挥发物的排出情况。在900℃以下都有H2O 排出，但在200℃和500℃左右排出率较大；处理温度超过400℃时还排出CO、CH4、H2 和少量CO2.H2O 的排出可以是进一步的缩合反应造成的，在较低温度下（<300℃）可以看成是硬化反应的继续，在较高温度下则是酚羟基之间或者酚羟基和亚甲基之间的反应。在500~600℃左右，连接苯环的亚甲基桥（- CH2）、氧桥（- O -）断裂，形成不成对电子，使苯环直接相连。断裂的CH2、O 相互作用，或与其它小分子量气体进行一系列反应：CH2+O→CO+ H2,CH2+H2O→CO+2H2,CH+CH2→C2H4, C2H4+H2→C2H6, CO+O→CO2, CH2+H2→CH4.

    综上所述，酚醛树脂受热时的分解情况可概括为：第一阶段：至300℃为止。气体状成分占1~2%,放出H2O、酚、甲醛等；第二阶段：300~600℃。在此阶段，几乎排出所有气体状成分，如H2O、CO2、CO、CH4、酚、甲醛、二甲苯酚类等；第三阶段：600℃以上。产生H2、CO2、CH4、苯、甲酚类、二甲苯酚类等气体。此阶段发生收缩，密度增加，因而气体和液体的透过性减少。经600℃左右加热处理后的酚醛树脂结构模型如图3.2 所示。这种非常紊乱的三维结构生成的碳实现石墨化是较为困难的。
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