CN101927319A - 铸型制造用粘结剂及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂包括：A)糠醛酮呋喃树脂；所述糠醛酮呋喃树脂通过糠醛和酮在糠醇或碱性催化剂存在的条件下缩合脱水而成，所述酮选自丙酮、甲乙酮、环己酮。B)糠醇或通用呋喃树脂的混合物。利用新的粘结剂提高呋喃树脂砂的高温退让性能，所得的呋喃树脂粘结剂使铸型制备的铸型具有良好的高温退让性能，适用于铸钢件的生产。

Description

铸型制造用粘结剂及其用途

技术领域

本发明属于铸型制造技术领域，具体涉及一种铸型制造用粘结剂及其用途。

背景技术

呋喃树脂砂在常温下可以通过外加酸性固化剂而硬化、型芯强度高、透气性强，变形小，溃散性好，铸件表面光洁度好，尺寸精度高；减轻劳动强度，生产效率高等优点。呋喃树脂砂造型技术的开发，改变了铸造厂长期以来存在的劳动强度大，粉尘高，生产效率低，铸件质量差的落后状况。

因此，近年来，自硬呋喃树脂砂在世界各国铸造生产中得到广泛应用，在我国呋喃树脂是铸造树脂中用量最多的一种。

但呋喃树脂砂型铸件，特别是铸钢件的热裂倾向严重，其主要原因是呋喃树脂砂型具有绝热性，高温浇注时砂型的绝大部分都能保持较高的强度和刚性，也就是说铸型的整体退让性很差，在铸件凝固收缩过程中就会阻碍铸件收缩，使铸件内部产生较大的收缩应力，甚至产生裂纹。

现有技术中采取抑制铸钢件的增硫、增磷；降低树脂加入量；添加木粉等种种措施来防止热裂，但效果均不太理想。而且都没有从提高呋喃树脂自身的高温退让性能来解决问题。本发明由此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种铸型制造用粘结剂，解决了现有技术中铸型的整体退让性很差而现有技术中缺乏根本的解决措施等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂包括：

A)糠醛酮呋喃树脂；所述糠醛酮呋喃树脂通过糠醛和酮在糠醇或碱性催化剂存在的条件下缩合脱水而成，所述酮选自丙酮、甲乙酮、环己酮。

B)糠醇或/和通用呋喃树脂的混合物。

优选的，所述粘结剂的组分按其重量比计：

糠醛酮呋喃树脂                    20％～90％；

糠醇或/和通用呋喃树脂的混合物     10％～40％。

优选的，所述碱性催化剂为氢氧化钾。

优选的，所述糠醛和酮的摩尔比为2∶1～1∶50。

优选的，所述通用的呋喃树脂选自脲醛呋喃树脂、酚醛呋喃树脂、脲酚醛呋喃树脂。

优选的，所述粘结剂还包括重量为粘结剂重量的3～10％的磷酸酯。

优选的，所述磷酸酯选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯。

优选的，所述粘结剂还包括重量为粘结剂重量的0.1～1.0％的硅烷。

优选的，所述粘结剂以其重量百分比计由以下组分组成：

糠醛酮呋喃树脂                   20％～90％；

糠醇或/和通用呋喃树脂的混合物    10％～40％；

磷酸酯                           3～10％；

硅烷                             0.1～1.0％。

本发明的另一目的在于提供一种铸型制造用粘结剂在铸型制造中的应用。

为了克服呋喃树脂自硬砂高温退让性差的弱点，本发明提出一种糠醛酮呋喃树脂生产的技术方案。将糠醛、酮按一定摩尔比搅拌混合，在糠醇和碱性催化剂存在下，加热保温，中和，脱水得糠醛酮基树脂，最后加入糠醇和/或通用的呋喃树脂，磷酸酯、硅烷，所得的呋喃树脂粘结剂具有良好的高温退让性能，适用于铸钢件的生产。

本发明糠醛酮呋喃树脂的制备原理在于：

在碱性条件下，糠醛的羰基与酮羰基α-位的氢原子反应，消除水分子后得到α，β-不饱和羰基化合物。本发明中糠醛与酮反应，其反应机理如下：

所述的酮包括丙酮、甲乙酮、环己酮、苯乙酮等。酮/醛的摩尔比为0.5～25，优选的是1～20。反应温度为60～100℃。通用呋喃树脂包括酚醛呋喃树脂、脲醛呋喃树脂、酚脲醛呋喃树脂等。磷酸酯添加剂作为有效的高聚物增塑剂加入到呋喃树脂中，进入高聚物分子之间，改变分子的运动旋向及分子间的距离，增加受外力的变形量，从而增加了树脂膜的韧性，提高树脂膜的内聚强度。所说的磷酸酯包括正磷酸酯和亚磷酸酯，如磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、脂肪醇醚磷酸酯、酚醚磷酸酯等。其中烷基芳基磷酸酯粘度适中，在本发明中优选使用。

本发明中糠醇即是反应物又是溶剂，糠醇占铸型制造用粘结剂总重量的40％～90％。作为反应物时其量为铸型制造用粘结剂总重量的5％～40％。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明技术方案通过设计新的粘结剂，利用新的粘结剂提高呋喃树脂砂的高温退让性能，所得的呋喃树脂粘结剂使铸型制备的铸型具有良好的高温退让性能，适用于铸钢件的生产。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明呋喃树脂铸造砂型与通用呋喃树脂铸造砂型的热变形比较图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1糠醛酮呋喃基树脂的制备

将已加入192克糠醛、116克丙酮、600克糠醇、7克50％氢氧化钾水溶液的备有搅拌器、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶置于可调节温度的油浴锅中，开启搅拌，升温回流3-4小时，冷却至60℃以下，用盐酸中和至pH＝7±0.7，真空蒸馏除去低沸物后即得。

实施例2粘结剂配方及对比试验结果

在本实施例中制备了两组粘结剂配方，采用的对比例为市面上常用的通用呋喃树脂。其配方如下表所示。

性能测试：

依据热变形量的测试来说明用本发明的呋喃树脂制得的试样其热变形量远小于通用呋喃树脂的热变形量。从热变形测试的数据可以看出，通用呋喃树脂的热变形量为2.58mm，用本实施例2-1的变形最高点时变形量为1.54mm，而同时用本发明糠醛酮呋喃基树脂和磷酸酯，其热变形量才只有1.01mm，只为原有的39％。由热变形曲线的形状看，本发明所制得砂型的可塑性也增加了，改善了退让性，大大降低了用呋喃树脂砂生产铸件的热裂倾向。

实施例3糠醛酮呋喃基树脂的制备

将已加入96克糠醛、116克丙酮、500克糠醇、7克50％氢氧化钾水溶液的备有搅拌器、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶置于可调节温度的油浴锅中，开启搅拌，升温回流3～4小时，冷却至60℃以下，用盐酸中和至pH＝7±0.7，真空蒸馏除去低沸物后即得。

实施例4糠醛酮呋喃基树脂的制备

将已加入96克糠醛、290克丙酮、800克糠醇、7克50％氢氧化钾水溶液的备有搅拌器、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶置于可调节温度的油浴锅中，开启搅拌，升温回流3～4小时，冷却至60℃以下，用盐酸中和至pH＝7±0.7，真空蒸馏除去低沸物后即得。

实施例5糠醛酮呋喃基树脂的制备

将已加入96克糠醛、580克丙酮、1000克糠醇、7克50％氢氧化钾水溶液的备有搅拌器、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶置于可调节温度的油浴锅中，开启搅拌，升温回流3～4小时，冷却至60℃以下，用盐酸中和至pH＝7±0.7，真空蒸馏除去低沸物后即得。

实施例6糠醛酮呋喃基树脂的制备

将已加入96克糠醛、1160克丙酮、800克糠醇、7克50％氢氧化钾水溶液的备有搅拌器、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶置于可调节温度的油浴锅中，开启搅拌，升温回流3～4小时，冷却至60℃以下，用盐酸中和至pH＝7±0.7，真空蒸馏除去低沸物后即得。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂包括：

A)糠醛酮呋喃树脂；所述糠醛酮呋喃树脂通过糠醛和酮在糠醇或碱性催化剂存在的条件下缩合脱水而成，所述酮选自丙酮、甲乙酮、环己酮。

B)糠醇或通用呋喃树脂的混合物。

2.根据权利要求1所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂的组分按其重量比计：

糠醛酮呋喃树脂            20％～90％；

糠醇或通用呋喃树脂的混合物10％～40％。

3.根据权利要求1所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述碱性催化剂为碱性氢氧化物；所述碱性氢氧化物选自NaOH、KOH。

4.根据权利要求1所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述糠醛和酮的摩尔比为2∶1～1∶50。

5.根据权利要求1所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述通用呋喃树脂选自脲醛呋喃树脂、酚醛呋喃树脂、脲酚醛呋喃树脂。

6.根据权利要求1所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂还包括重量为粘结剂重量的3～10％的磷酸酯。

7.根据权利要求6所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述磷酸酯选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯。

8.根据权利要求1或6所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂还包括重量为粘结剂重量的0.1～1.0％的硅烷。

9.根据权利要求1所述的铸型制造用粘结剂，其特征在于所述粘结剂以其重量百分比计由以下组分组成：

糠醛酮呋喃树脂            20％～90％；

糠醇或通用呋喃树脂的混合物10％～40％；

磷酸酯                    3～10％；

硅烷                      0.1～1.0％。

10.一种铸型制造用粘结剂在铸型制造中的应用。