酚醛樹脂結合劑(phenolic resin binder)是指耐火材料用的一種有機結合劑。它是用苯(或甲酚、或二甲酚、或間苯二酚)與甲醛(或糖醛)混合物在催化劑作用下縮聚得到的樹脂。它是一種非水性有機結合劑。以前，含碳耐火材料的結合多數採用焦油和瀝青，但隨著鎂-碳和鋁-碳耐火材料的推廣套用，用酚醛樹脂取代或部分取代瀝青作結合劑得到廣泛採用。
基本介紹
- 中文名：酚醛樹脂結合劑
- 外文名：phenolic resin binder
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：耐火材料
- 釋義：耐火材料用的一種有機結合劑
簡介,線型酚醛樹脂,甲階酚醛樹脂,
簡介
酚醛樹脂結合劑(phenolic resin binder)是指耐火材料用的一種有機結合劑。它是用苯(或甲酚、或二甲酚、或間苯二酚)與甲醛(或糖醛)混合物在催化劑作用下縮聚得到的樹脂。它是一種非水性有機結合劑。以前，含碳耐火材料的結合多數採用焦油和瀝青，但隨著鎂-碳和鋁-碳耐火材料的推廣套用，用酚醛樹脂取代或部分取代瀝青作結合劑得到廣泛採用，其主要原區在於：
(1)碳化率高(52%)；
(2)結性好，成型的坯體強度高；
(3)燒後的結合強度高；
(4)常溫下碳化速度可以控制；
(5)有害物質含量少，可改善作業環境。
酚醛樹脂結合劑隨所用的原料成分、配比、催化劑，以及製備工藝不同而不同。酚醛樹脂結合劑的分類有以以下3種。
(1)按加熱性狀或結構形態分類，有熱固性酚醛樹脂結合劑-一甲階酚醛樹脂結合劑和熱塑性酚醛樹脂結合劑-一線型酚醛樹脂結合劑。
(2)按產品形態分類，有液態酚醛析脂結合劑。又可分為水溶性酚醛樹脂和醇溶性酚醛樹脂結合劑。固態酚醛樹脂結合劑，有粒狀、塊狀和粉末狀之分。
(3)按固化溫度分類，有高溫固化型酚醛樹脂結合劑，固化溫度130-150℃；中溫固化型酚醛樹脂結合劑，固化溫度105-110℃；常溫固化型酚醛樹脂結合劑，固化溫度20-30℃。
此外，還有各種改性酚醛樹脂，如間苯二酸改性樹脂、甲酚改性樹脂、烷基酚醛樹脂、密胺改性樹脂、尿素改性樹脂和瀝青改性樹脂等。
線型酚醛樹脂
也稱熱塑性酚醛樹脂，由甲醛(F)和苯酚(p)按摩爾比F/P=0.6-0.9配合，在酸性催化劑(如鹽酸、硫酸等)作用下形成。反應結果一般聚合度(核體)n為2-10，多數為7，分子量為400-1000。
但在工業上生產酚醛樹脂時，不可能控制到每個分子都具有相同的聚合度，因而工業酚醛樹脂是不同聚合度的同系物的混合物。
線型酚醛樹脂的粘度一與其分子量和溫度有關。圖粘度是隨著溫度升高而下降。在相同溫度下，粘度隨分子量增大而提高。線型酚醛樹脂在較低溫度下可長時間存放，但未反應的酚會揮發掉，使粘度略有升高。在較高溫度下存放時，會發生再聚合現象，分子量增大，也會使粘度升高。線型酚醛樹脂可溶於有機溶劑，如二甘醇、乙撐二醇、乙醇、甲醇等。因此用作耐火材料的結合劑時，為了取得較合適的粘度，可用有機溶劑來調整。線型酚醛樹脂除有液體狀的外，還有固體狀，其熔化溫度隨分子量的增大而提高，加入苯酚可使其熔點降低。固態線型酚醛樹脂加熱時出現熱塑性。
甲階酚醛樹脂
也稱熱固性酚醛樹脂，由甲醛與苯酚按摩爾比F/P=1-3，在鹼性催化劑(如氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鋇、氫氧化鈣等)作用下形成。
反應形成鄰經甲基酚或對經甲基酚，繼續進行加成反應，便可生成多獨甲基酚；再經縮聚反應，形成初期酚醛樹脂(即甲階酚醛樹脂)。
反應結果一般形成平均分子量為150-500甲階酚醛樹脂，反應中也會生成低分子量的異形體。如果不斷進行縮聚反應，最後會形成不溶不熔狀態的丙階酚醛樹脂(為末期酚醛樹脂)。
甲階酚醛樹脂也有固體塊狀、粉狀和液態狀產品，甲階酚醛樹脂有可溶於水的和可溶於有機溶劑的兩類。水溶性的是由於有親水性的輕甲基(-CH2OH)存在所致。而經過脫水的甲階酚醛樹脂為溶於有機溶劑的樹脂，可溶於甲醉、乙醉、甘醇、丙酮等。標準型的甲階酚醛樹脂為溶於有機溶劑型的。
液狀甲階酚醛樹脂的粘度與樹脂的分子量大小、溶劑種類和樹脂含量有關。常溫下的粘度在0.02-100Pa·s範圍內，而且其粘度也隨溫度而變化，溫度升高粘度下降。同時也存在著粘度隨存放時間而變化的現象，存放時間延長，粘度變大，存放期過長會凝固而無法使用。一般夏季存放時間為2-3個月，冬季要長些。用甲階酚醛樹脂作為結合劑時、為了使其發生便化(固化)，可藉助於加熱使其發土硬化，也可在常溫下加酸促使其硬化。其碳化過程為甲階酚醛樹脂的進一步縮聚反應，即由甲階酚醛樹脂(初期酚醛樹脂)經過乙階酚醛樹脂最後縮聚成為丙階酚醛樹脂(末期酚醛樹脂)，成為不溶不熔的硬化體。
酚醛樹脂既可作燒成和不燒含碳或含碳化矽耐火製品的結合劑，又可作含碳和碳化矽不定形耐火材料的結合劑。
