CN102861866A - 一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂及其制备方法 - Google Patents
一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂及其制备方法，旨在提供一种降低生产成本、环保、固化速度好、固透性好并且适用于低温高湿环境的铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂及制备方法。本发明按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：苯酚200～300，硫酸250～940，甲醇150～200，顺酐25～50，水300～500；通过采用苯酚与硫酸磺化反应后，再经过甲醇与未参与反应的硫酸进行酯化反应，再添加少部分顺酐和水稀释制得的产品。本发明广泛应用于铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂领域。
Description
技术领域
本发明涉及砂型（芯）铸造领域，特别是涉及一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂及其制备方法。
背景技术
随着铸造工业的不断深入和发展，对铸造工业原辅材料提出了新的要求，特别是在环保节能及降低原材料消耗成本等方面提出了更高的要求。现有技术下，用作呋喃树脂砂的固化剂一直采用苯、甲苯以及二甲苯作为被磺化物，硫酸作为磺化剂，在一定工艺条件下合成制得产品。采用这些原料以及工艺制得的产品有以下几个缺点：（1）苯、甲苯以及二甲苯的需求量大，生产成本较高；（2）固化剂中含有一定量的游离苯，易挥发，而且气味较大，对工作人员的健康造成很大的危害；（3）苯类磺酸固化剂总酸度范围太窄，对要求脱模时间较快的型砂来说，难以提高固化剂的总酸度，只能靠增加固化剂的加入量才能满足工艺技术要求；（4）在混砂时，释放出易挥发性的甲苯气体，而且在高温时，产生分解物放出有害气体，对环境造成污染；（5）苯类磺酸固化剂在低温、高湿环境下，这种固化剂容易发生树脂砂固化不良的状况，生产出来的产品质量难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种降低生产成本、环保、固化速度好、固透性好并且适用于低温高湿环境的铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂。
本发明所采用的技术方案是：本发明涉及一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂，按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 200～300， 硫酸 250～940， 甲醇 150～200，
顺酐 25～50， 水 300～500。
优选地，按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 200， 硫酸 250， 甲醇 150，
顺酐 50， 水 300。
优选地，按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 250， 硫酸 425， 甲醇 175，
顺酐 35， 水 400。
优选地，按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 300， 硫酸 940， 甲醇 200，
顺酐 25， 水 500。
另外，本发明所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法所采用的技术方案是：该制备方法包括以下步骤：
（1） 将已溶化的苯酚加入反应釜中，在搅拌的状态下缓慢加入硫酸，使苯酚与硫酸的摩尔比在1.0：1.2～1.0：3.0范围内，使反应釜内的物料发生磺化反应；
（2） 所述磺化反应一定时间后，将反应釜内的物料温度下降至75℃以下，缓慢加入甲醇，使反应釜内的物料发生酯化反应；
（3） 所述酯化反应一定时间后，将反应釜内的物料温度下降至60℃以下，往反应釜中加入顺酐和水，在小于60℃下进行热混搅拌稀释；
（4） 热混搅拌一定时间后，将反应釜内的物料温度下降至40℃以下，过滤出料、包装。
优选地，在步骤（1）中，所述磺化反应的温度为95～100℃，所述磺化反应的时间为1.5～3小时。
优选地，在步骤（2）中，所述酯化反应的温度为70～90℃，所述酯化反应的时间为1～2小时。
优选地，在步骤（3）中，顺酐和水在物料温度为55～60℃时加入，热混搅拌时间为0.2～1小时。
本发明的有益效果是：本发明通过采用苯酚与硫酸磺化反应后，再经过甲醇与未参与反应的硫酸进行酯化反应，再添加少部分顺酐和水稀释制得的产品，主要有益效果体现在以下几个方面：
（1） 苯酚与硫酸在一定温度条件下进行的磺化反应。在温度为65～75℃反应时，得到的产物以邻位酚羟基磺酸为主；在温度为100℃反应时，得到的产物以对位酚羟基磺酸为主；
（2） 本发明制得的固化剂产品是由酚羟基二磺酸与硫酸酯、有机酸复合成的产品，产品的综合性能较好；
（3） 本发明制得的固化剂产品体系中不含苯、甲苯、二甲苯等毒性较大物质，而含游离酚在0.09%以下，且含有酚羟基活性物质，有利于树脂砂强度的提高，有利于环保；
（4） 本发明制得的固化剂产品固透性好，脱模时间调节范围宽，可针对不同大小的砂型（芯）进行不同的脱模时间的控制。并且初始强度及终强度高，可减少树脂及固化剂加入量，进一步降低原材料消耗成本；
（5） 本发明制得的固化剂产品适用于低温度、高湿度的工作环境，它克服了在低温高湿环境下树脂砂固化不良的弊端，具有固化速度快，固透性好，脱模时间控制范围宽，并且初强度及终强度高等特点。
具体实施方式
实施例一：
本实施例采用1000L搪瓷反应釜，按重量份计，本实施例中所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 200， 硫酸 250， 甲醇 150，
顺酐 50， 水 300。
上述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将已溶化的苯酚抽入反应釜内，在搅拌的状态下缓慢加入硫酸，加料温度控制在≤90℃；待硫酸加完后，将物料温度控制在95～100℃发生磺化反应1.5小时；
（2）磺化反应时间到后，将物料温度降低到75℃以下，缓慢加入甲醇进行酯化反应，反应温度70～75℃，酯化时间1小时；
（3）酯化反应时间到后，将物料温度降低至55～60℃，加入顺酐和水，在≤60℃下热混搅拌12～20分钟；
（4）热混搅拌时间到后，将物料冷却至40℃以下过滤出料、包装。
实施例二：
本实施例采用1000L搪瓷反应釜，按重量份计，本实施例中所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 250， 硫酸 425， 甲醇 175，
顺酐 35， 水 400。
上述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将已溶化的苯酚抽入反应釜内，在搅拌的状态下缓慢加入硫酸，加料温度控制在≤90℃；待硫酸加完后，将物料温度控制在95～100℃发生磺化反应2小时；
（2）磺化反应时间到后，将物料温度降低到75℃以下，缓慢加入甲醇进行酯化反应，反应温度70～90℃，酯化时间2小时；
（3）酯化反应反应时间到后，将物料温度降低至55～60℃，加入顺酐和水，在≤60℃下热混搅拌20～30分钟；
（4）热混搅拌时间到后，将物料冷却至40℃以下过滤出料、包装。
实施例三：
本实施例采用2000L搪瓷反应釜，按重量份计，本实施例中所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 300， 硫酸 940， 甲醇 200，
顺酐 25， 水 500。
上述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将已溶化的苯酚抽入反应釜内，在搅拌的状态下缓慢加入硫酸，加料温度控制在≤90℃。待硫酸加完后，将物料温度控制在95～100℃磺化反应3小时；
（2）磺化反应时间到后，将物料温度降低到75℃以下，缓慢加入甲醇进行酯化反应，反应温度70～75℃，酯化时间2小时；
（3）酯化反应时间到后，将物料温度降低至55～60℃，加入顺酐和水，在≤60℃下热混搅拌30～60分钟；
（4）热混搅拌时间到后，将物料冷却至40℃以下过滤出料、包装。
本发明所提供的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂，其总酸度、游离酸、游离酚、比重、脱模时间以及抗拉强度的测定见下表：
物理化学检测结果（表1）
常温环境下型砂强度抗拉试验：大林标准砂，砂温：25.5 ℃，环境温度：25.5℃，相对湿度：75%，呋喃树脂（N=3.0%）加入量：1.0%，固化剂加入量：40%。
常温环境下抗拉强度检测结果（表二）
低温高湿环境下型砂强度抗拉试验：大林标准砂，砂温：15℃，环境温度：15℃，相对湿度：90～95%，呋喃树脂（N=3.0%）加入量：1.0%，固化剂加入量：50%。
低温高湿环境下抗拉强度检测结果（表三）
从以上表一、表二以及表三中可看出：本发明所制得的固化剂与现有技术的固化剂相比，各项物理及化学性能有了明显的改善，树脂及固化剂的使用量少，有效降低了生产成本；脱模时间大大减少，缩短了生产周期，进而提高生产效率；尤其是在低温高湿环境下，固化剂仍然保持较高的抗拉强度，固化速度快，固透性好，制得的树脂自硬砂的强度高、质量好。
本发明广泛应用于铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂领域。
Claims (8)
1.一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂，其特征在于：按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 200～300， 硫酸 250～940， 甲醇 150～200，
顺酐 25～50， 水 300～500。
2.根据权利要求1所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂，其特征在于：按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 200， 硫酸 250， 甲醇 150，
顺酐 50， 水 300。
3.根据权利要求1所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂，其特征在于：按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 250， 硫酸 425， 甲醇 175，
顺酐 35， 水 400。
4.根据权利要求1所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂，其特征在于：按重量份计，所述一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂由以下组分组成：
苯酚 300， 硫酸 940， 甲醇 200，
顺酐 25， 水 500。
5.一种如权利要求1所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
（1） 将已溶化的苯酚加入反应釜中，在搅拌的状态下缓慢加入硫酸，使苯酚与硫酸的摩尔比在1.0：1.2～1.0：3.0范围内，使反应釜内的物料发生磺化反应。
（2）所述磺化反应一定时间后，将反应釜内的物料温度下降至75℃以下，缓慢加入甲醇，使反应釜内的物料发生酯化反应。
（3）所述酯化反应一定时间后，将反应釜内的物料温度下降至60℃以下，往反应釜中加入顺酐和水，在小于60℃下进行热混搅拌稀释。
（4）热混搅拌一定时间后，将反应釜内的物料温度下降至40℃以下，过滤出料、包装。
6.根据权利要求5所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述磺化反应的温度为95～100℃，所述磺化反应的时间为1.5～3小时。
7.根据权利要求5所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述酯化反应的温度为70～90℃，所述酯化反应的时间为1～2小时。
8.根据权利要求5所述的一种铸造用呋喃树脂自硬砂用固化剂的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中，顺酐和水在物料温度为55～60℃时加入，热混搅拌时间为0.2～1小时。
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Denomination of invention: A curing agent for furan resin self hardening sand for casting and its preparation method Effective date of registration: 20200810 Granted publication date: 20150225 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Zhuhai Branch Pledgor: Guangdong Casting Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2020980004824 |
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Date of cancellation: 20221031 Granted publication date: 20150225 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Zhuhai Branch Pledgor: Guangdong Casting Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2020980004824 |
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