一種煤瀝青結合劑及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種煤瀝青結合劑及其制備方法。所述煤瀝青結合劑按重量份數計算，由100份煤瀝青，10-30份聚醚多元醇，10-50份不飽和脂肪酸，10-30份增粘樹脂，10-30份增溶劑，1-10份催化劑組成。其制備方法是在反應釜中先將煤瀝青和增溶劑混合加熱至180℃瀝青完全溶解，然后依次加入聚酯多元醇、不飽和脂肪酸和增粘樹脂和催化劑，混合均勻后保溫6h即得煤瀝青結合劑。本發明專利技術所制備的煤瀝青結合劑具有較高的結焦值和低毒性、低氣味，可以顯著提高鎂碳磚的高溫結合強度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于改性煤浙青
，具體涉及一種低毒、高結焦值的煤浙青結合劑及其制備方法。
技術介紹
我國自上世紀80年代初開始研制鎂碳磚，現在已經成為世界上最大的鎂碳磚生產國。目前我國鎂碳磚生產普遍采用常溫下混煉、成型和烘烤的制磚工藝，主要適用于以酚醛樹脂作為結合劑的生產方法。在我國，一般都使用含碳量為12% 20%的以酚醛樹脂結合的鎂碳磚。在歐洲國家，多采用浙青結合的鎂碳磚，含碳量一般在10%左右。我國煤焦油資源豐富，年產量達175萬噸，占世界焦油資源的10%，且價格便宜，用它加工制取結合劑也是焦油深加工利用的一種途徑，可以提高焦油加工的經濟效益。 另外，通過對鎂碳磚用的煤焦油生產特殊樹脂結合劑的技術應加以研究，可使制磚工藝簡化，中國現在每年鎂碳磚產量接近100萬噸，每年可節約2萬以上的標準煤，按照鎂碳磚結合劑用量5%計算，可以消耗煤浙青5-10萬噸。但是目前國內應用的煤浙青鎂碳磚結合劑，普遍存在煤焦油中3樹脂含量低、殘碳率低、軟化點低和有害物含量大等缺點。在生產鎂碳磚所用的結合劑中，煤焦油浙青是一種熱塑性材料，具有與石墨、氧化鎂親和力大，炭化后殘碳率高，成本低的特點，過去曾大量使用；但是焦油浙青中含有致癌的芳香烴，尤其是苯并芘含量高，由于環境意識的加強，現在焦油浙青的使用量在減少。石油浙青使用時需要加熱成型，雖然它的苯并芘含量只有焦油浙青的1/15，但是它的殘碳率很低。合成樹脂是由苯酚和甲醛反應制得，在常溫下能和耐火材料顆粒很好的混合，炭化后殘碳率較高，當前生產鎂碳磚用量非常大；但它炭化后形成的玻璃態網絡結構，導致耐火材料的抗熱震穩定性和抗氧化性都不理想，另外樹脂中殘余甲醛的毒性也引起廣泛關注，因此目前應用的各種結合劑存在各種各樣的不足，研發綜合性能優異的高性能環保結合劑是目前國內外鎂炭耐火材料的研究重點和前沿。專利CN91110720介紹了一種含炭耐火材料用結合劑，涉及的是一種含炭耐火材料用結合劑，主要組分包括煤浙青、芳香烴溶劑(蒽油、洗油、煤焦油)、合成樹脂(酚醛樹月旨、呋喃樹脂)、醇類溶劑(工業酒精、乙二醇、雜醇油)、交聯劑(硫黃、六次甲基四胺、氯化鋅、三氯化鋁、有機過氧化物)。這種結合劑成本低、殘炭量高，用其結合的含炭耐火材料強度高，特別是大大地提高了以浙青為主要成分結合劑結合制品在100 500°C時熱態強度。這種結合劑本質上是采用酚醛樹脂或呋喃樹脂對煤浙青進行改性，沒有解決毒性問題和結焦值較低。專利ZL200910006656. 3介紹了一種鎂質含碳耐火材料用結合劑，涉及的結合劑組成為酚醛樹脂100份，芳香族聚酯，煤焦油浙青的重量為酚醛樹脂或聚酰氨樹脂重量的15 30% ;煤焦油蒸餾的蒽油產品的重量為煤焦油浙青的50-60% ;溶劑為上述重量和的17-32% ;它的主要特點是生產成本大幅度降低，有明顯的經濟效益和社會效益，該結合劑的性能指標達到了現有結合劑的標準，而且固體含量和殘碳量明顯高于現有的耐火材料結合劑，使得耐火材料的性能指標也有所提高。然而該結合劑本質上是采用少量的煤浙青對酚醛樹脂進行改性，還是屬于目前應用最廣泛的酚醛樹脂系列的產品，因此存在毒性問題和高溫強度較低的問題。專利ZL01107356.X介紹了一種適用于新型抗氧化鎂碳磚工藝的結合劑，組成成分包括浙青、二氧化硅、三氧化二鋁、蒽油、其他微量碳化元素添加劑，原料易得且成本低，使鎂碳磚抗氧化性能效果好，但是該專利沒有提出提高煤浙青結焦值和降低毒性的方法，即沒有對影響煤浙青應用的兩個關鍵問題提出解決方案
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決上述的煤浙青結合劑結焦值的較低和毒性較高的技術問題而提出了一種環保型的煤浙青結合劑及其制備方法，所得的煤浙青結合劑特別適用于替代目前以酚醛樹脂為結合劑的鎂碳磚生產。本專利技術的技術方案 一種煤浙青結合劑，按重量份數計算，其原料組成及含量如下 煤浙青100份 聚醚多元醇10-30份 不飽和脂肪酸10-50份 增粘樹脂10-30份 增溶劑10-30份 催化劑1-10份 所述的煤浙青為中溫煤浙青、中溫改質煤浙青或高溫煤浙青； 所述的聚醚多元醇為木質素聚醚多元醇，粘度為7000-10000CP，羥值為300-400mgK0H/g ； 所述的不飽和脂肪酸為油酸或硬脂酸； 所述的增粘樹脂為松香樹脂、萜烯樹脂或古馬隆樹脂； 所述的增溶劑為沸點180-200°C的芳烴油； 所述的催化劑為甲基丙烯酰胺甲基丙磺酸。上述的一種煤浙青結合劑的制備方法，步驟如下 在反應釜中先將煤浙青和增溶劑混合加熱至180°C至煤浙青完全溶解，然后依次加入聚醚多元醇、不飽和脂肪酸和增粘樹脂和催化劑，混合均勻后保溫6h即得煤浙青結合劑。上述所得的煤浙青結合劑的結焦值為45 56%，單位煤浙青結合劑中苯并芘含量為 230 380mg/kg。上述的一種煤浙青結合劑用于鎂碳磚生產，用于鎂碳磚生產后所得的鎂碳磚其常溫抗壓強度為35 42MPa，高溫抗折強度為9 13MPa。本專利技術的內容詳述如下 在本專利技術中，所用的煤浙青包括中溫煤浙青、中溫改質浙青和高溫煤浙青，中溫浙青，環球法軟化點為75-95°C,結焦值一般為40-50%,高溫浙青(硬浙青),環球法軟化點為95-120°C，結焦值一般為60%，普通煤浙青的改質技術是指浙青經熱聚合處理得到的優質煤浙青。低溫浙青因為里面的輕組分太多，采用目前的配方無法大幅度的提高結焦值，因此在本專利技術中不采用。煤浙青是一種成分極為復雜的有機混合物，多數為3環以上的多環芳烴，還包含0、N、S等元素的雜環化合物以及少量直徑很小的炭粒。特別是煤浙青中含有以苯并芘為代表的一類多環芳烴致癌物質，對人體和環境都有一定的毒害，所以需要進行脫毒和抑制處理，既達到護人體健康和防止環境染也提高了煤浙青的使用價值，滿足各領域需求的目的。在本專利技術中，所述的聚醚多元醇為木質素聚醚多元醇，木質素聚醚多元醇是以造紙廢液提取的堿木質素為原料合成的一種高官能度、低成本的聚氨酯硬泡用聚醚多元醇，由于具有高羥值可以和酚醛樹脂的羥甲基發生反應，具有增韌和增加抗壓強度的雙重作用。其制備方法在文獻(曼尼希反應合成堿木質素胺基多元醇的研究，現代化工，2011，31:260-263)上是已知的，具體是采用堿木質素、二乙醇胺和甲醛按照摩爾比1:2:1進行曼尼希反應，得到多羥基的中間體，進一步與環氧丙烷和環氧乙烷進行加聚反應，得到所需的木質素聚醚多元醇，本專利技術所采用的木質素聚醚多元醇粘度為7000-10000CP，羥值300-400mgK0H/g，木質素聚醚多元醇在煤浙青的改性中是作為交聯劑提高結焦值的作用，同時與多芳環化合物反應降低毒性。在本專利技術中，所述的不飽和脂肪酸為油酸或硬脂酸，是一類表面活性降粘增塑劑，可充分改善煤浙青的高溫流變性能，采用添加表面活性增塑劑，可以改善煤浙青的流變性能和浙青塑性。添加少量表面活性增塑劑就能顯著地降低煤浙青的表面張力和黏度，提高煤浙青對炭質物料的浸潤和滲透能力，改善制磚質量，提高糊料塑性，還可降低混捏溫度和縮短混捏時間，減少摩擦阻力，改善成型條件，提高生坯成品率、體積密度和內在質量，常用的煤浙青表面活性增塑劑包括硬脂酸和油酸，其結構一端是活性極化基團羧基(親水基)，而另一端則是非活性的親油烴基(憎水基)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤瀝青結合劑的制備方法，其特征在于按重量份數計算，其原料組成及??含量如下：煤瀝青???????????????????100份聚醚多元醇???????????????10?30份不飽和脂肪酸?????????????10?50份增粘樹脂?????????????????10?30份增溶劑???????????????????10?30份催化劑???????????????????1?10份所述的煤瀝青為中溫煤瀝青、中溫改質煤瀝青或高溫煤瀝青；所述的聚醚多元醇為木質素聚醚多元醇，羥值為300?400mgKOH/g；所述的不飽和脂肪酸為油酸或硬脂酸；所述的增粘樹脂為松香樹脂、萜烯樹脂或古馬隆樹脂；所述的增溶劑為沸點180?200℃的芳烴油；所述的催化劑為甲基丙烯酰胺甲基丙磺酸。

【技術特征摘要】
1.一種煤浙青結合劑的制備方法，其特征在于按重量份數計算，其原料組成及含量如下 煤浙青100份 聚醚多元醇10-30份 不飽和脂肪酸10-50份 增粘樹脂10-30份 增溶劑10-30份 催化劑1-10份 所述的煤浙青為中溫煤浙青、中溫改質煤浙青或高溫煤浙青； 所述的聚醚多元醇為木質素聚醚多元醇，羥值為300-400mgK0H/g ； 所述的不飽和脂肪酸為油酸或硬脂酸； 所述的增粘樹脂為松香樹脂、萜烯樹脂或古馬隆樹脂； 所述的增溶劑為沸點180-200°C的芳烴油； 所述的催化劑為甲基丙烯酰胺甲基丙磺酸。2.如權利要求I所述的一種煤浙青結合劑，其特征在于按重量份數計算，其原料組成及含量如下 煤浙青100份 聚醚多元醇10份 不飽和脂肪酸10份 增粘樹脂10份增溶劑10份催化劑I份 所述的煤浙青為中溫煤浙青； 所述的聚醚多元醇為木質素聚醚多元醇，羥值為400mgK0H/g ； 所述的不飽和脂肪酸為油酸； 所述的增粘樹脂為松香樹脂； 所述的增溶劑為200#環保溶劑油； 所述的催化劑為甲基丙烯酰胺甲基丙磺酸。3.如權利要求I所述的一種煤浙青結合劑，其特征在于按重量份數計算，其原料組成及含量如下 煤浙青100份 聚醚多元醇30份 不飽和脂肪酸50份 增粘樹脂30份增溶劑30份催化劑10份 所述的煤浙青為中溫改質煤浙青； 所述的聚醚多元醇為木質素聚醚多元醇，粘度為7000-10000CP，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高群，歐陽春發，趙玲娣，王禮瑋，
申請(專利權)人：上?？氯鹨苯馉t料有限公司，上海應用技術學院，
類型：發明
國別省市：