jyx123321的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jyx123321 高分子材料/复合材料/物理凝胶 山东大学材料科学与工程学院教授

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一种以酚醛树脂为粘接剂的预焙阳极及其制造方法 精选

已有 4935 次阅读 2023-1-12 09:23 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记

以煤沥青为粘接剂,与石油焦的煅后焦结合,利用振动成型、模压成型等工艺制造电解铝用预焙阳极的生坯,再经过烘烤、焙烧及其后加工,可得预焙阳极。

以煤沥青为粘接剂制造预焙阳极的生坯是国内外普遍采用的技术。采用煤沥青作为粘接剂,在高温下会放出二氧化硫等有害气体,污染环境。而且,成型时温度处于145左右,成型后还需要放入水中,通过水冷方式提升生坯强度,再焙烧20-30日才能制得预焙阳极成品,工艺复杂,合格率低,污染严重。

但现有技术中以酚醛树脂为粘接剂的预焙阳极制造工艺还存在有三个技术难点:

1)酚醛树脂缩聚反应产生水或其他的小分子物质,如果这些缩聚水或其他的小分子物质不能被有效地从酚醛树脂内排出,将显著地降低酚醛树脂的强度、尺寸稳定性等性能。这也是至今酚醛树脂含量高的大尺寸承力结构件极少被研制成功的主要原因。因此,如何有效地把缩聚水或其他的小分子物质从酚醛树脂内排出是以酚醛树脂为粘接剂的大尺寸预焙阳极制造技术难点之一。

2)成型后、焙烧前的预焙阳极常被称为生坯。预焙阳极生坯内通常含有85wt%左右的煅后焦炭(历经1300左右的煅烧)和15wt%左右的酚醛树脂,这些煅后焦炭因大的化学惰性而难以和酚醛树脂形成强的界面粘接。

3)预焙阳极生坯需要在隔离空气条件下(通常是埋于细炭粉内)历经1100左右的持续多日的焙烧,作为粘接剂的酚醛树脂历经化学和/或物理交联网络发展、热解、炭化,进一步削弱了煅后焦炭(来自石油焦的煅烧后焦炭)和焙烧焦炭(来自酚醛树脂的焙烧后焦炭)之间的界面强度;而且在焙烧工艺中阳极结构件的尺寸收缩小于酚醛树脂热解、炭化的气化物的相应固态材料体积,使得焙烧焦炭的孔隙含量增大、焙烧焦炭材料的自身强度降低、焙烧焦炭/煅后焦炭界面强度降低,进而显著增大了预焙阳极在电解铝过程中的质量问题。

        针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种以酚醛树脂为粘接剂的预焙阳极及其制造方法,提高了预焙阳极成型后、焙烧前的生坯体积密度及其均匀性,而且在预焙阳极于1100左右焙烧的过程中保证了焙烧焦炭(来自酚醛树脂的焙烧后焦炭)与酚醛树脂的高质量比例,也保证了煅后焦炭(来自石油焦的煅烧后焦炭)和焙烧焦炭(来自酚醛树脂的焙烧后焦炭)之间的必要界面强度,从而提高了预焙阳极在1100左右焙烧后的体积密度及其均匀性、压缩强度、抗折强度、导电率,降低了电阻率、气孔率,进而提高了预焙阳极在960左右的冰晶石熔体溶解氧化铝溶液中的综合使用性能。

 


 




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