CN102633969B - 一种热固性环保酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents

一种热固性环保酚醛树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热固性环保酚醛树脂,包含下述成分(按重量百分比):源于天然资源的植物酚50%~75%,氢氧化钾和/或氢氧化钡5%~15%,惰性溶剂20%~40%。植物酚为腰果酚、丁香酚或愈创木酚,惰性溶剂为二醇、二醇衍生物、酯、水或乙醇中的一种或多种组合。其制备方法:首先按重量比称取原材料,将植物酚加入至反应釜中,升温至40℃~60℃时加入氢氧化钾和/或氢氧化钡,升温至温度100℃~120℃,保温0.5-1.5小时,继续升温至280℃~350℃,保温1.5-3.5小时;粘度达到8-10万MPa,然后温度降至40℃~60℃加入惰性溶剂调PH值至6-8,然后调试粘度。

Description

一种热固性环保酚醛树脂及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种不污染环境的热固性环保酚醛树脂,尤其是涉及一种可用于铸钢、铸铁和有色金属的生产的热固性环保酚醛树脂及其制备方法。
背景技术
铸造行业所用的型砂是由混有合适粘合剂的砂子等组成的。粘合剂在砂的颗粒之间产生牢固的粘接,赋予型砂所必需的机械稳定性。进入本世纪以来,全世界铸造行业面对着两个方面的挑战:一是对铸件质量的要求不断提高;再就是对环境保护和清洁生产方面的要求日趋严格。而目前行业用主要铸造粘合剂的一类是酚醛树脂,例如呋喃树脂、碱酚醛树脂、甲阶酚醛树脂和水玻璃树脂。这些树脂在铸造加热过程中均释放有害成分甲醛与苯酚,因此浇注时污染严重,作业环境威胁工人的身体健康。同时生产中产生大量废弃砂,消耗大量自然资源并造成环境污染,铸件质量低于国际标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热固性环保酚醛树脂,它不释放有害物质,而且通过本发明配制成的型砂,使用后能有效回收利用和再循环。
本发明是这样实现的:一种热固性环保酚醛树脂的制备方法,包含下述成分(按重量百分比):
源于天然资源的植物酚50%~75%,
氢氧化钾和/或氢氧化钡5%~15%,
惰性溶剂20%~40%,所述惰性溶剂为二醇、二醇衍生物、水或乙醇中的一种或多种组合,
所述源于天然资源的植物酚为腰果酚或者丁香酚或者愈创木酚;
其步骤包括:
步骤一:按上述成分(按重量百分比)称取原材料,
步骤二:将所述植物酚加入至反应釜中,升温至40℃~60℃时加入所述氢氧化钾和/或氢氧化钡,
步骤三:升温至温度100℃~120℃,保温0.5-1.5小时,继续升温至280℃~350℃,保温1.5-3.5小时,粘度达到8—10万MPa·s,
步骤四:温度降至40℃~60℃,加入所述惰性溶剂调pH值至6—8,然后调试粘度。
进一步地,所述惰性溶剂为乙醇。所述惰性溶剂为水。
由于本发明采用源于天然资源的植物酚为主要原料,因此它在铸造加热过程中不释放有害成分甲醛与苯酚,而且用它配制的型砂的再生率高达90%--95%,对不可再生的原砂的循环利用创造了良好的条件,大幅度地减少了废砂排放。另外,其强度高,配制型砂时加入量少,降低成本外还具有较高的型砂强度。
具体实施方式:
植物酚是天然产物的重要组成部分,是植物的主要次生代谢产物之一,广泛分布于蔬菜、水果、香辛料、谷物、豆类和果仁、果壳等各种高等植物器官中。本发明主要采用植物酚、氢氧化钾和/或氢氧化钡和惰性溶剂制成的热固性酚醛树脂,是环保的产品,可用于铸钢、铸铁和有色金属生产的。
实施例1
首先按成分(按重量百分比)称取原材料,其中含腰果酚70%,氢氧化钾10%,乙醇20%。
腰果酚经检测水分和灰分合格后,放入反应釜,加热升温至40℃--60℃时,加入氢氧化钾,加热升温至100℃--120℃后保温0.5-1.5小时,继续升温至280℃~350℃,保温1.5-3.5小时,腰果酚在碱性条件下高温自聚到8--10万MPa·s。然后温度降至40℃~60℃,加入乙醇调PH值至6--8,然后调试粘度。对产物进行各项表征测试,结果表明是所期望的产物。
通过生产验证,用本发明的粘合剂配制的砂生产大型铸件,生产过程中不会塌箱、后续不需要炭刨,铸件抛丸后就可以得到优质的表面质量,缩短制造周期,降低制造成本。对于质量要求高的球墨铸铁件,采用呋喃树脂自硬砂制造时,由于磺酸硬化剂中硫的作用,铸件的表面层会有石墨球畸变的问题;采用本发明的热固性环保酚醛树脂和相应的硬化剂,这一问题已经基本上得到解决.
实施例2
首先按成分(按重量百分比)称取原材料,其中含丁香酚65%,氢氧化钡10%,水25%。
丁香酚经检测水分和灰分合格后,放入反应釜,加热升温至45℃--55℃时,加入氢氧化钡,加热升温至100℃--110℃后保温0.5-1小时,继续升温至280℃~300℃,保温1.5-3小时,丁香酚在碱性条件下高温自聚到9--10万MPa·s。然后温度降至45℃~50℃,加入水调PH值至6--7,然后调试粘度,制得产物。对产物进行各项表征测试,结果表明是所期望的产物。
实施例3
首先按成分(按重量百分比)称取原材料,其中含愈创木酚60%,氢氧化钡8%,乙醇32%。
愈创木酚经检测水分和灰分合格后,放入反应釜,加热升温至50℃--55℃时,加入氢氧化钡,加热升温至110℃--115℃后保温0.5-1小时,继续升温至290℃~300℃,保温2.5-3小时,愈创木酚在碱性条件下高温自聚到9—9.5万MPa·s。然后温度降至50℃~55℃,加入乙醇调PH值至6.5—7.5,然后调试粘度,制得产物。对产物进行各项表征测试,结果表明是所期望的产物。
实施例4
按成分(按重量百分比)称取原材料,其中含腰果酚60%,氢氧化钡7%,水33%。
腰果酚经检测水分和灰分合格后,放入反应釜,加热升温至50℃--60℃时,加入氢氧化钡,加热升温至110℃--120℃后保温1-1.5小时,继续升温至300℃~350℃,保温1.5-3.5小时,腰果酚在碱性条件下高温自聚到8--9万MPa·s。然后温度降至50℃~60℃,加入水调PH值至7--8,然后调试粘度,制得产物。对产物进行各项表征测试,结果表明是所期望的产物。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种热固性环保酚醛树脂的制备方法,其特征在于,包含下述成分(按重量百分比):
源于天然资源的植物酚50%~75%,
氢氧化钾和/或氢氧化钡5%~15%,
惰性溶剂20%~40%,所述惰性溶剂为二醇、二醇衍生物、水或乙醇中的一种或多种组合,
所述源于天然资源的植物酚为腰果酚或者丁香酚或者愈创木酚;
其步骤包括:
步骤一:按上述成分(按重量百分比)称取原材料,
步骤二:将所述植物酚加入至反应釜中,升温至40℃~60℃时加入所述氢氧化钾和/或氢氧化钡,
步骤三:升温至温度100℃~120℃,保温0.5-1.5小时,继续升温至280℃~350℃,保温1.5-3.5小时,粘度达到8—10万MPa·s,
步骤四:温度降至40℃~60℃,加入所述惰性溶剂调pH值至6—8,然后调试粘度。
2.根据权利要求1所述的热固性环保酚醛树脂的制备方法,其特征在于:所述惰性溶剂为乙醇。
3.根据权利要求1所述的热固性环保酚醛树脂的制备方法,其特征在于:所述惰性溶剂为水。
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