CN101058113A - 一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，对聚异氰酸酯进行改性，将异氰酸酯基团与某些物质反应，生成钝化的异氰酸酯基团，钝化的异氰酸酯基团与酚醛树脂一起存放时不具有活性，当混合料被加热的压缩空气或氮气吹过，并经三乙胺等叔胺催化，二种树脂能瞬时交联固化，从而满足用该冷芯盒树脂混制的混合料可使用时间长的要求。

Description

一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法
技术领域
本发明涉及一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，尤其是一种用于铸造领域的冷芯盒树脂的钝化与活化方法。
背景技术
目前国内市场上使用的冷芯盒树脂大部分是三乙胺法冷芯盒树脂，它由三部分组成：组份I：特种酚醛树脂、组份II：聚异氰酸酯树脂、组份III(催化剂)：三乙胺。其中组份II中大部分是游离的异氰酸酯，其异氰酸酯基团非常活泼，能与某些含活泼氢物质或能与异氰酸酯基团反应的物质反应。当聚异氰酸酯树脂与酚醛树脂混合后，即使没有三乙胺等催化剂存在，异氰酸酯基团也能与酚醛树脂中活性基团反应，导致混有酚醛树脂和聚异氰酸酯树脂混合料的可使用时间缩短，从而大大提高铸造工厂运行费用。
为此，我们期望二种树脂混在一起存放时基本不发生反应，而当混合料射入芯盒，被加热的压缩空气或氮气吹过，并经三乙胺等叔胺催化时，二种树脂能瞬时交联固化，从而提高混合料的可使用时间。
发明内容
本发明目的是提供一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，使得钝化的异氰酸酯基团与酚醛树脂一起存放时不具有活性，而当需要异氰酸酯基团恢复活性参与反应时又能在一定条件下瞬时活化，在不影响使用的前提下，延长了用该冷芯盒树脂混制的混合料的可使用时间。
本发明的技术方案是：
一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，所述方法中涉及的冷芯盒树脂包括I组份和II组份，所述方法中采用的II组份为聚异氰酸酯树脂，其成分及配比(重量比)为：聚异氰酸酯80-95％；亚胺基类化合物1-10％；亚硫酸氢盐类化合物2-10％；有机酸金属盐隔断剂0.2-5％；
所述聚异氰酸酯树脂的钝化合成工艺包括以下步骤：
(1)将聚异氰酸酯和亚胺基类钝化剂混合；
(2)升温到80±5℃；
(3)保温30分钟；
(4)降温到60±5℃；
(5)加亚硫酸氢盐类钝化剂，保温1小时；
(6)降温至40℃，加有机酸金属盐隔断剂，混匀。
本发明进一步的技术方案是：
一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，所述方法中涉及的冷芯盒树脂包括I组份和II组份，所述方法中采用的II组份为聚异氰酸酯树脂，其成分及配比(重量比)为：聚异氰酸酯80-95％；亚胺基类化合物1-10％；亚硫酸氢盐类化合物2-10％；有机酸金属盐隔断剂0.2-5％；
所述聚异氰酸酯采用官能度2及以上的聚异氰酸酯，包括二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯等；
所述亚胺基类化合物包括丁二酰亚胺、乙酰苯胺、己内酰胺、N-苯甲氧基丙烯酰胺和甲乙酮肟等；
所述亚硫酸氢盐类化合物包括亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾等；
所述有机酸金属盐隔断剂包括氨基磺酸钠、乙酸钠等；
所述聚异氰酸酯树脂的钝化合成工艺包括以下步骤：
(1)将聚异氰酸酯和亚胺基类钝化剂混合；
(2)升温到80±5℃；
(3)保温30分钟；
(4)降温到60±5℃；
(5)加亚硫酸氢盐类钝化剂，保温1小时；
(6)降温至40℃，加有机酸金属盐隔断剂，混匀；
所述I组份可为聚苄基醚酚醛树脂。
本发明的优点是：加入亚胺基类化合物、亚硫酸氢盐类化合物等钝化剂，对聚异氰酸酯树脂进行钝化处理，当需要异氰酸酯基团恢复活性参与反应时，钝化的异氰酸酯基团在特殊催化剂存在下，被加热的气体吹过，能瞬时活化。因此，在不影响使用的前提下，使得用该冷芯盒树脂混制的混合料可使用时间得到了延长，从而减少了工厂运行费用。
具体实施方式：
一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，所述方法中涉及的冷芯盒树脂包括I组份和II组份，所述方法中采用的II组份为聚异氰酸酯树脂，其成分及配比(重量比)为：聚异氰酸酯80-95％；亚胺基类化合物1-10％；亚硫酸氢盐类化合物2-10％；有机酸金属盐隔断剂0.2-5％；
所述聚异氰酸酯采用官能度2及以上的聚异氰酸酯，包括二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯等；
所述亚胺基类化合物包括丁二酰亚胺、乙酰苯胺、己内酰胺、N-苯甲氧基丙烯酰胺和甲乙酮肟等；
所述亚硫酸氢盐类化合物包括亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾等；
所述有机酸金属盐隔断剂包括氨基磺酸钠、乙酸钠等；
所述聚异氰酸酯树脂的钝化合成工艺包括以下步骤：
(1)将聚异氰酸酯和亚胺基类钝化剂混合；
(2)升温到80±5℃；
(3)保温30分钟；
(4)降温到60±5℃；
(5)加亚硫酸氢盐类钝化剂，保温1小时；
(6)降温至40℃，加有机酸金属盐隔断剂，混匀；
所述I组份可为聚苄基醚酚醛树脂。
此时，钝化的异氰酸酯基团与酚醛树脂一起存放时不具有活性，即实现异氰酸酯基团的钝化。当需要异氰酸酯基团恢复活性参与反应时，钝化的异氰酸酯基团在特殊催化剂存在下，被加热的气体吹过，能瞬时活化，这就是异氰酸酯基团的活化。
实施例1
投PAPI600公斤和己内酰胺20公斤，搅拌，升温到80±5℃，保温30分钟，降温至60±5℃，加亚硫酸氢钠40公斤，保温1小时，降温至40℃，投氨基磺酸钠3公斤，搅拌15分钟。加烷烃溶剂165公斤。
将上述合成的II组份(聚异氰酸酯树脂)和专利申请号为200610039153.2的发明中涉及的I组份按以下配比(重量比)配成树脂砂混和料，大林标准砂(50～100目)100％，I组份1％(占砂重量)，II组份1％(占砂重量)。其中先加I组份混1分钟，再加II组份混2分钟，然后将混合料存放入恒温恒湿箱中，从30小时开始每隔1小时，取出适量混合料，制取“8”字试样，用于测定混合料存放X小时瞬时抗拉强度。当瞬时抗拉强度下降百分率≤30％时所对应的混合料存放时间为混合料的可使用时间。
抗拉强度下降百分率的计算公式：
Figure A20071002344100061
结果如下：
                                    表一
                                                                                      单位：MPa
  时间   0h   30h   31h   32h   33h   34h   35h   36h   37h
  瞬时抗拉强度   1.58   1.57   1.53   1.48   1.49   1.34   1.28   1.18   1.02
可使用时间：36小时。
实施例2
投PAPI600公斤和己内酰胺30公斤，搅拌，升温到80±5℃，保温30分钟，降温至60±5℃，加亚硫酸氢钠40公斤，保温1小时，降温至40℃，投有氨基磺酸钠3公斤，搅拌15分钟。加烷烃溶剂165公斤。
将上述合成的II组份(聚异氰酸酯树脂)和专利申请号为200610039153.2的发明中涉及的I组份按以下配比(重量比)配成树脂砂混和料，大林标准砂(50～100目)100％，I组份1％(占砂重量)，II组份1％(占砂重量)。其中先加I组份混1分钟，再加II组份混2分钟，然后将混合料存放入恒温恒湿箱中，从30小时开始每隔1小时，取出适量混合料，制取“8”字试样，用于测定混合料存放X小时瞬时抗拉强度。当瞬时抗拉强度下降百分率≤30％时所对应的混合料存放时间为混合料的可使用时间。
抗拉强度下降百分率的计算公式：
Figure A20071002344100062
结果如下：
                              表二
                                                                                     单位：MPa
  时间   0h   30h   31h   32h   33h   34h   35h   36h   37h
  瞬时抗拉强度   1.40   1.35   1.32   1.30   1.28   1.27   1.28   1.19   1.18
  时间   38h   39h   40h   41h
  瞬时抗拉强度   1.12   1.08   0.99   0.92
可使用时间：40小时。

Claims (6)

1.一种用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，所述方法中涉及的冷芯盒树脂包括I组份和II组份，其特征在于：
所述方法中采用的II组份为聚异氰酸酯树脂，其成分及配比(重量比)为：聚异氰酸酯80-95％；亚胺基类化合物1-10％；亚硫酸氢盐类化合物2-10％；有机酸金属盐隔断剂0.2-5％；
所述聚异氰酸酯树脂的钝化合成工艺包括以下步骤：
(1)将聚异氰酸酯和亚胺基类钝化剂混合；
(2)升温到80±5℃；
(3)保温30分钟；
(4)降温到60±5℃；
(5)加亚硫酸氢盐类钝化剂，保温1小时；
(6)降温至40℃，加有机酸金属盐隔断剂，混匀。
2.根据权利要求1所述的用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，其特征在于：所述I组份可为聚苄基醚酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，其特征在于：所述聚异氰酸酯采用官能度2及以上的聚异氰酸酯，包括二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯等。
4.根据权利要求1所述的用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，其特征在于：所述亚胺基类化合物包括丁二酰亚胺、乙酰苯胺、己内酰胺、N-苯甲氧基丙烯酰胺和甲乙酮肟等。
5.根据权利要求1所述的用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，其特征在于：所述亚硫酸氢盐类化合物包括亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾等。
6.根据权利要求1所述的用于冷芯盒树脂的钝化与活化方法，其特征在于：所述有机酸金属盐隔断剂包括氨基磺酸钠、乙酸钠等。
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Patentee before: Xingye Casting Material Co., Ltd., Suzhou City