CN101348549A - 端羟基碱性酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铸造用有机高分子粘结剂的制备方法，作为树脂砂粘合剂，适用于大型铸件使用的一种端羟基碱性酚醛树脂及其制备方法，它由酚类化合物、醛类化合物、改性剂、催化剂溶液、偶联剂按重量份比例制成，选用多元醇改性剂，用羟基进行大分子封端。该产品能够显著提高酚醛树脂的固化反应活性、提高树脂强度，改善树脂使用性能，适用于有机酯固化碱性酚醛树脂的制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造用有机高分子粘结剂的制备方法，作为树脂砂粘合剂，适用于大型铸件使用。
背景技术
酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂是一种先进的造型工艺，它将原砂，碱性酚醛树脂，有机酯固化剂，混合均匀后造型。由于不含N、S、P等元素。因此具有铸件质量好和环境污染小等特点。但是，目前碱性酚醛树脂主要就于小型铸造钢件生产。对于大型铸钢件生产有以下缺点：固化速度快，可使用时间短，树脂粘度高(150mPa.s/25℃)，混砂相对困难。对于碱性酚醛树脂使用受到一定程度的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种端羟基碱性酚醛树脂及其制备方法，该方法能够显著提高酚醛树脂的固化反应活性、提高树脂强度，改善树脂使用性能，适用于有机酯固化碱性酚醛树脂的制备。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
端羟基碱性酚醛树脂，它由下述成分按重量份比例制成：
酚类化合物 200～300份
醛类化合物 400～470份
改性剂 10～40份
40-50％的催化剂溶液 200～300份
偶联剂 3～5份
上述成分中：
酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚及苯酚、甲酚、二甲酚的替代物中的一种，或其两种或两种以上的混合物。
醛类化合物选自脂肪醛和糠醛中的一种，如甲醛、乙醛，或其两种或两种以上的混合物。
催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化锌、醋酸镁、醋酸锌中的一种、或其两种或两种以上的混合物。
改性剂选自多元醇中的中一种或两种或两种以上混合物，多元醇如乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷。
偶联剂采用硅烷偶联剂，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种、或两种或两种以上的混合物。
所述的端羟基碱性酚醛树脂的制备方法是：
1)将酚类加入到反应釜中，升温至90-100℃，慢慢加入催化剂溶液，及醛类水溶液，2-3小时加完；
2)加入改性剂，在90℃条件下保温30-40分钟，然后降温至80℃，每30分钟检测一次粘度，粘度达到60～80mpa.S/25℃时，降温40℃以下加入偶联剂，搅拌均匀后出料。
本发明的技术特点是：选用多元醇改性剂，用羟基进行大分子封端。
碱性酚醛树脂使用有机酯类固化剂，固化机理为：
在强碱性条件下，酚醛树脂中羟甲基和有机酯发生酯交换，失去羧酸根负离子，生成高活性中间体亚甲基醌，然后树脂发生交联、固化。因此提高树脂羟甲基比例，可以提高树脂活性。提高树脂邻位比例也可以提高树脂活性。
碱性酚醛树脂生产一般采用酚类、醛类，加入到反应釜中后。加入催化剂，反应结束后，使酚醛树脂长链末端羟甲基含量小，树脂固化反应活性低，树脂强度低。
本发明采用多元醇改性，羟基进行大分子封端，选作多种缩聚催化剂，，采用了连续加料方式，提高邻位比例，提高树脂活性，能够和低活性有机酯固化剂反应，从而大大延长了树脂砂可使用时间。
与现有技术相比，本发明的优点是：
采用该方法生产的端羟基碱性酚醛树脂能显著提高酚醛树脂的固化反应活性、提高树脂强度，改善树脂使用性能。
具体实施方式
实施例1
将苯酚200克加入到反应釜中，升温至90℃，慢慢加入氢氧化钾溶液(50％)200克，及37％甲醛溶液350克，两小时加完。
再加入改性剂乙二醇30克，90℃条件下保温30分钟，然后降温至80℃，每30分钟检测一次粘度，粘度达到60～80mpa.S/25℃时，降温40℃以下加入偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷4克，搅拌均匀后出料。
实施例2
将苯酚210克加入到反应釜中，升温90℃，慢慢加入氢氧化钾溶液(50％)300克，及37％甲醛溶液300克，两小时加完。
加入改性剂丙三醇10克，90℃条件下保温40分钟，然后降温至80℃，每30分钟检测一次粘度，粘度达到60～80mpa.S/25℃时，降温40℃以下加入偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷5克，搅拌均匀后出料。
实例检测
在20℃时，将原砂1000克，碱性酚醛树脂20克，固化剂2.5克加入到混砂机中，混合1分钟，然后做样，24小时后检测强度
上述实施例的取值只是两个特例，在技术方案所述的取值范围都做了试验，均能达到本发明的目的，因此，上述两个实施例不作为本发明的限制。
Claims (7)
1、端羟基碱性酚醛树脂，其特征在于它是由下述成分按重量份比例制成：
酚类化合物 200～300份
醛类化合物 400～470份
改性剂 10～40份
40-50％的催化剂溶液 200～300份
偶联剂 3～5份。
2、根据权利要求1所述的端羟基碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚及苯酚、甲酚、二甲酚的替代物中的一种，或其两种或两种以上的混合物。
3、根据权利要求1所述的端羟基碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的醛类化合物选自脂肪醛和糠醛中的一种，如甲醛、乙醛，或其两种或两种以上的混合物。
4、根据权利要求1所述的端羟基碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化锌、醋酸镁、醋酸锌中的一种、或其两种或两种以上的混合物。
5、根据权利要求1所述的端羟基碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的改性剂选自多元醇中的中一种或两种或两种以上混合物，多元醇如乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷。
6、根据权利要求1所述的端羟基碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的偶联剂采用硅烷偶联剂，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种、或两种或两种以上的混合物。
7、根据权利要求1所述的端羟基碱性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
1)将酚类加入到反应釜中，升温至90-100℃，慢慢加入催化剂溶液，及醛类水溶液，2-3小时加完；
2)再加入改性剂，在90℃条件下保温30-40分钟，然后降温至80℃，每30分钟检测一次粘度，粘度达到60～80mpa.S/25℃时，降温40℃以下加入偶联剂，搅拌均匀后出料。
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