[发明专利]一种煤沥青结合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于改性煤沥青技术领域，具体涉及一种低毒、高结焦值的煤沥青结合剂及其制备方法。

背景技术

我国自上世纪80 年代初开始研制镁碳砖，现在已经成为世界上最大的镁碳砖生产国。目前我国镁碳砖生产普遍采用常温下混炼、成型和烘烤的制砖工艺，主要适用于以酚醛树脂作为结合剂的生产方法。在我国，一般都使用含碳量为12%～20%的以酚醛树脂结合的镁碳砖。在欧洲国家，多采用沥青结合的镁碳砖，含碳量一般在10%左右。我国煤焦油资源丰富,年产量达175万吨，占世界焦油资源的10%，且价格便宜，用它加工制取结合剂也是焦油深加工利用的一种途径，可以提高焦油加工的经济效益。

另外，通过对镁碳砖用的煤焦油生产特殊树脂结合剂的技术应加以研究，可使制砖工艺简化，中国现在每年镁碳砖产量接近100万吨，每年可节约2万以上的标准煤，按照镁碳砖结合剂用量5%计算，可以消耗煤沥青5-10万吨。但是目前国内应用的煤沥青镁碳砖结合剂，普遍存在煤焦油中β树脂含量低、残碳率低、软化点低和有害物含量大等缺点。

在生产镁碳砖所用的结合剂中，煤焦油沥青是一种热塑性材料，具有与石墨、氧化镁亲和力大，炭化后残碳率高，成本低的特点，过去曾大量使用；但是焦油沥青中含有致癌的芳香烃，尤其是苯并芘含量高，由于环境意识的加强，现在焦油沥青的使用量在减少。石油沥青使用时需要加热成型，虽然它的苯并芘含量只有焦油沥青的1/15，但是它的残碳率很低。合成树脂是由苯酚和甲醛反应制得，在常温下能和耐火材料颗粒很好的混合，炭化后残碳率较高，当前生产镁碳砖用量非常大；但它炭化后形成的玻璃态网络结构，导致耐火材料的抗热震稳定性和抗氧化性都不理想，另外树脂中残余甲醛的毒性也引起广泛关注，因此目前应用的各种结合剂存在各种各样的不足，研发综合性能优异的高性能环保结合剂是目前国内外镁炭耐火材料的研究重点和前沿。

专利CN91110720介绍了一种含炭耐火材料用结合剂，涉及的是一种含炭耐火材料用结合剂，主要组分包括：煤沥青、芳香烃溶剂（蒽油、洗油、煤焦油）、合成树脂（酚醛树脂、呋喃树脂）、醇类溶剂（工业酒精、乙二醇、杂醇油）、交联剂（硫黄、六次甲基四胺、氯化锌、三氯化铝、有机过氧化物）。这种结合剂成本低、残炭量高，用其结合的含炭耐火材料强度高，特别是大大地提高了以沥青为主要成分结合剂结合制品在100～500℃时热态强度。这种结合剂本质上是采用酚醛树脂或呋喃树脂对煤沥青进行改性，没有解决毒性问题和结焦值较低。专利ZL200910006656.3介绍了一种镁质含碳耐火材料用结合剂，涉及的结合剂组成为：酚醛树脂100份，芳香族聚酯，煤焦油沥青的重量为酚醛树脂或聚酰氨树脂重量的15～30%；煤焦油蒸馏的蒽油产品的重量为煤焦油沥青的50-60%；溶剂为上述重量和的17-32%；它的主要特点是：生产成本大幅度降低，有明显的经济效益和社会效益，该结合剂的性能指标达到了现有结合剂的标准，而且固体含量和残碳量明显高于现有的耐火材料结合剂，使得耐火材料的性能指标也有所提高。然而该结合剂本质上是采用少量的煤沥青对酚醛树脂进行改性，还是属于目前应用最广泛的酚醛树脂系列的产品，因此存在毒性问题和高温强度较低的问题。专利ZL01107356.X介绍了一种适用于新型抗氧化镁碳砖工艺的结合剂，组成成分包括：沥青、二氧化硅、三氧化二铝、蒽油、其他微量碳化元素添加剂，原料易得且成本低，使镁碳砖抗氧化性能效果好，但是该专利没有提出提高煤沥青结焦值和降低毒性的方法，即没有对影响煤沥青应用的两个关键问题提出解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的煤沥青结合剂结焦值的较低和毒性较高的技术问题而提出了一种环保型的煤沥青结合剂及其制备方法，所得的煤沥青结合剂特别适用于替代目前以酚醛树脂为结合剂的镁碳砖生产。

本发明的技术方案

一种煤沥青结合剂，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：

煤沥青                   100份

聚醚多元醇               10-30份

不饱和脂肪酸             10-50份

增粘树脂                 10-30份

增溶剂                   10-30份

催化剂                   1-10份

所述的煤沥青为中温煤沥青、中温改质煤沥青或高温煤沥青；

所述的聚醚多元醇为木质素聚醚多元醇，粘度为7000-10000CP，羟值为300-400mgKOH/g；