CN104263298B - 一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种成本低、质量好、强度好且易于溃散的薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂及其制备方法。该粘结剂包括甲醛、催化剂、糠醇、溃散剂、尿素、三聚氰胺、甲醇和硅烷；其中，尿素分两次加入，甲醛与第一次加入的尿素的摩尔比为2.2～2.4，甲醛与第二次加入的尿素的摩尔比为1.8～2.0；糠醇的加入量是甲醛质量的12.5～13.5％；溃散剂的加入量是甲醛质量的6.5～8.5％；三聚氰胺的加入量是甲醛质量的8.0～10.0％；甲醇的加入量是甲醛质量的24.0～28.0％；硅烷的加入量是甲醛质量的0.7～0.8％；该制备方法包括加成反应阶段、醚化和缩聚反应阶段和调节反应阶段。本发明可应用于粘结剂领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘结剂，尤其涉及一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，以及该粘结剂的制备方法。
背景技术
有色金属薄壁铸件最常见的有水暖器材、灯饰等，其材质采用铜、锌、镁、铝合金，产品的铸型主要通过钢模与砂芯的组合浇注而实现，其制芯工艺主要为热芯盒树脂砂工艺，对铸件的精度要求较高、表面粗糙度要好，内部无需加工，也很难甚至无法加工，且要求铸件无砂眼、无气孔，溃散性好，并且对环保、节能都有较高的要求。目前，国内该类铸件制砂芯工艺采用的是脲醛树脂砂及覆膜砂，存在以下质量缺陷：（1）树脂中游离甲醛、游离酚含量较高对环境造成污染。（2）热拉强度较低，砂芯出芯盒易损坏，常拉强度较低，砂芯抗湿性较差不宜存放。（3）制得的砂芯溃散较差，难以清除管内残砂。（4）脲醛树脂贮存期较短，易分层，影响产品使用质量。（5）生产成本和使用成本较高。
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, 提供一种成本低、质量好、强度好且易于溃散的薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂。
本发明还提供了上述粘结剂的制备方法，该方法简单，便于操作，有利于降低企业成本。
本发明所述薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂采用的技术方案是：该粘结剂包括甲醛；催化剂；糠醇；溃散剂，尿素；三聚氰胺；甲醇和硅烷；其中，尿素分两次加入，甲醛与第一次加入的尿素的摩尔比为2.2～2.4，甲醛与第二次加入的尿素的摩尔比为1.8～2.0； 糠醇的加入量是甲醛质量的12.5～13.5％；溃散剂的加入量是甲醛质量的6.5～8.5％；三聚氰胺的加入量是甲醛质量的8.0～10.0％；甲醇的加入量是甲醛质量的24.0～28.0％；硅烷的加入量是甲醛质量的0.7～0.8％。
进一步地，所述催化剂分为碱性催化剂FA和酸性催化剂FB，碱性催化剂FA分两次加入，第一次加入的碱性催化剂FA是甲醛质量的0.4～0.6％，第二次加入的碱性催化剂FA是甲醛质量的0.25～0.35％，酸性催化剂FB是甲醛质量的1.2～1.6％。
进一步地，所述溃散剂为蔗糖和/或木糖醇。
进一步地，所述碱性催化剂FA由三乙醇胺、氢氧化钠和水按照30～38％:20～25％:37～50％的比例混合而成。
进一步地，所述酸性催化剂FB由顺丁烯二甲酸酐和水按照20～40％:60～80％的比例混合而成。
本发明所述薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂的制备方法包括以下步骤：
（1）加成反应阶段：按比例加入甲醛、碱性催化剂FA、尿素、糠醇、溃散剂、三聚氰胺，PH值控制在8.0～9.0，反应温度为80～85℃，反应时间为90～120min；
（2）醚化和缩聚反应阶段：按比例继续添加甲醇和酸性催化剂FB，PH值控制在5.0～5.5，反应温度为92～98℃，反应时间为90～120min；
（3）调节反应阶段：继续按比例添加碱性催化剂FA、尿素和硅烷，PH值控制在7.0～7.5，反应温度为70～75℃，反应时间为30～50min。
更进一步地，在上述步骤（3）中，先加入碱性催化剂FA,然后加入尿素搅拌溶解后，真空脱水，脱水量为甲醛含水量的80～85％；脱水完毕后，加入硅烷，搅拌均匀即得成品。
本发明的有益效果是：本发明将甲醛与尿素摩尔比为1.8～2.0，蔗糖和木糖醇为甲醛质量的6.5～8.5%，三聚氰胺为甲醛质量的8.0～10.0%，甲醇为甲醛质量的24～28%，采用催化能力较强的无机—有机复合碱性催化剂以及有机酸性催化剂，通过加成反应、缩聚反应，醚化反应三个主要的合成工艺阶段来生产产品，所制得的产品用于有色金属薄壁铸件的制造，具有较优良的产品质量综合性能；其特点是：在制芯时，无烟、无味，环保节能，与市场上同类产品比较热拉强度提高了22%，常拉强度提高了15%；制得的砂芯抗湿性能好，浇注的有色金属铸件甚至较薄壁件仍能保证砂芯易溃散，成品合格率较高，树脂原材料消耗成本降低了40-50%，树脂粘结剂贮存期大于6个月。
具体实施方式
本发明是一种一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，以及该粘结剂的制备方法。下面以三个具体实施例来对本发明作进一步说明。
实施例一：
在装有三口瓶、搅拌器和蛇管冷凝器的装置中，投入甲醛630g（甲醛含量37%），加入糠醇80g、尿素190g、蔗糖20g、木糖醇20g，加入催化剂FA2.5g，PH值控制在8.5～9.0范围内，在物料温度80～85℃，加成反应90分钟；
反应时间到后，加入三聚氰胺50g, 在物料温度80～85℃，加成反应30分钟；
反应时间到后，加入甲醇150g，加入催化剂FB 8g，PH值控制在5.0～5.5范围内，物料温度范围为95～98℃，醚化反应90分钟。
反应时间到后，将物料温度降至75℃以下，加入催化剂FA 1.7g，PH值控制在7.0～7.5范围内，加入尿素40g,待搅拌溶解完后，真空脱水，脱水量为310～320g。
脱水完毕后，将物料温度冷却至55℃以下，加入硅烷4.5g,搅拌均匀后，放料。
（1）物理化学性能检测
（2）型砂性能检测
注：其中型砂中加入的固化剂采用氯化铵:尿素:水=1:3:3，树脂（以原砂计）加入量：2.0%；固化剂（以树脂计）加入量为20～25%。
实施例二：
在2000L搪瓷反应釜中，投入甲醛630kg（甲醛含量37%），加入糠醇90kg、尿素210kg、蔗糖25g或者木糖醇30kg，加入催化剂FA2.5kg,PH值控制在8.5～9.0范围内，在物料温度80～85℃，加成反应90分钟。
反应时间到后，加入三聚氰胺65kg, 在物料温度80～85℃，加成反应30分钟。反应时间到后，加入甲醇165kg,加入催化剂FB10kg,
PH值控制在5.0～5.5范围内，在物料温度95～98℃，醚化反应90分钟。
反应时间到后，将物料温度降至75℃以下，加入催化剂FA 2.5g，PH值控制在7.0～7.5范围内，加入尿素50kg,待搅拌溶解完后，真空脱水，脱水量310～320kg。
脱水完毕后，将物料温度冷却至55℃以下，加入硅烷5.5kg,搅拌均匀后，放料。
（1）物理化学性能检测
（2）型砂性能检测
注：其中型砂中加入的固化剂采用氯化铵:尿素:水=1:3:3，树脂（以原砂计）加入量：2.0%；固化剂（以树脂计）加入量为20～25%。
实施例三：
在2000L搪瓷反应釜中，投入甲醛690kg（甲醛含量37%），加入糠醇87kg、尿素210kg、蔗糖30Kg、木糖醇20kg，加入催化剂FA2.5kg,PH值控制在8.5～9.0范围内，在物料温度80～85℃，加成反应90分钟。
反应时间到后，加入三聚氰胺65kg, 在物料温度80～85℃，加成反应30分钟。
反应时间到后，加入甲醇165kg,加入催化剂FB10kg,
PH值控制在5.0～5.5范围内，在物料温度95～98℃，醚化反应90分钟。
反应时间到后，将物料温度降至75℃以下，加入催化剂FA 2.5g，PH值控制在7.0～7.5范围内，加入尿素50kg,待搅拌溶解完后，真空脱水，脱水量340～350kg。
脱水完毕后，将物料温度冷却至55℃以下，加入硅烷6.5kg,搅拌均匀后，放料。
（1）物理化学性能检测
（2）型砂性能检测
注：其中型砂中加入的固化剂采用氯化铵:尿素:水=1:3:3，树脂（以原砂计）加入量：2.0%；固化剂（以树脂计）加入量为20～25%。
由上述实施例可知，本发明通过对脲醛树脂进行改性，在工艺上采用催化能力较强的碱性、酸性无机--有机复合催化剂进行合成，并且加入蔗糖和木糖醇作为溃散剂参与体系反应，改变其溃散性能，采用甲醇醚化剂进行醚化反应增加其树脂体系相溶性，与市场上同类产品比较延长树脂贮存期，实现了在制芯时，无烟、无味，热拉强度提高了22%，常拉强度提高了15%。制得的砂芯抗湿性能好，浇注的铸件砂芯更易溃散，可用于生产更薄壁铸件，成品合格率高，树脂原材料消耗成本降低了40～50%。
以上所述只是本发明为帮助理解且为较佳的实施方案，本发明的发明范围并不以上述方式为限，在此指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对本发明做出的等效修饰、变化或改进，皆应纳入权利要求书中所要求的保护范围内。
本发明可应用于粘结剂领域。
Claims (3)
1.一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在于，该粘结剂包含以下成分：
甲醛；催化剂；糠醇；溃散剂，尿素；三聚氰胺；甲醇和硅烷；
其中，尿素分两次加入，甲醛与第一次加入的尿素的摩尔比为2.2～2.4，甲醛与第二次加入的尿素的摩尔比为1.8～2.0； 糠醇的加入量是甲醛质量的12.5～13.5％；溃散剂的加入量是甲醛质量的6.5～8.5％；三聚氰胺的加入量是甲醛质量的8.0～10.0％；甲醇的加入量是甲醛质量的24.0～28.0％；硅烷的加入量是甲醛质量的0.7～0.8％；
所述催化剂分为碱性催化剂FA和酸性催化剂FB，碱性催化剂FA分两次加入，第一次加入的碱性催化剂FA是甲醛质量的0.4～0.6％，第二次加入的碱性催化剂FA是甲醛质量的0.25～0.35％，酸性催化剂FB是甲醛质量的1.2～1.6％；所述碱性催化剂FA由三乙醇胺、氢氧化钠和水按照30～38％:20～25％:37～50％的比例混合而成；所述酸性催化剂FB由顺丁烯二甲酸酐和水按照20～40％:60～80％的比例混合而成；
所述粘结剂的制备步骤为：
（1）加成反应阶段：按比例加入甲醛、碱性催化剂FA、尿素、糠醇、溃散剂、三聚氰胺，pH值控制在8.0～9.0，反应温度为80～85℃，反应时间为90～120min；
（2）醚化和缩聚反应阶段：按比例继续添加甲醇和酸性催化剂FB，pH值控制在5.0～5.5，反应温度为92～98℃，反应时间为90～120min；
（3）调节反应阶段：继续按比例添加碱性催化剂FA、尿素和硅烷，pH值控制在7.0～7.5，反应温度为70～75℃，反应时间为30～50min。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在于：所述溃散剂为蔗糖和/或木糖醇。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在于：在所述步骤（3）中，先加入碱性催化剂FA,然后加入尿素搅拌溶解后，真空脱水，脱水量为甲醛含水量的80～85％；脱水完毕后，加入硅烷，搅拌均匀即得成品。
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