CN104892876A - 一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂及其制备方法,该酚醛树脂包括酚类、醛类、碱性催化剂、改性剂、偶联剂,其中原料的重量百分含量为:酚类:30%-39%,醛类:35%-45%,碱性催化剂溶液:20%-24%,改性剂:0.7%-1.0%,偶联剂:0.7%-1.2%。本发明的有益效果在于:25℃时树脂粘度<10mpa.s,可以满足砂型喷墨打印使用要求;使用碱性酚醛树脂打印出的砂模具有高耐热性及高硬度,可用于制造更复杂更薄的铸件;游离甲醛含量小于0.05%,造型过程中无刺激性气味;该树脂中不含N,固化剂不含S、P,避免铸件表面产生增S增P、组织恶化、氮气孔等缺陷;该树脂硬化体系在高温下有热塑性和二次硬化过程,可大大减少铸钢件和球铁件的裂纹和毛刺缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及铸造辅助材料领域,尤其是涉及一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的制备方法。
背景技术
3D打印,即快速成型的俗称,根据打印工艺的不同,又分为许多不同的技术,分别应用于各行业。3D砂型快速打印的一般流程为:催化剂(或者固化剂)预先与砂子混合(对砂子要求较高),滚筒预先在打印台上铺一层非常薄的砂子,然后喷墨头(许多喷墨头密集分布)将粘结剂呈微小液滴状分散在需要硬化的砂层上,砂子中的催化剂催化粘结剂固化,将砂子粘结起来。未喷粘结剂的砂子保持松散,仍可作为下一层的支撑面。上述一层砂子、一层粘结剂的过程不断重复,直到打印完毕,去除未固化的砂子,即得到砂型。砂型经过烘干后,即可直接浇铸(可选择刷或者不刷涂料)。3D打印铸造技术所用的树脂要求粘度极低,25℃条件下,具有较好的流动性及快速硬化的能力,打印结束后能够快速起模,配套3D砂型打印铸造用树脂要求粘度极低,25℃条件下,要求流动性好,快速硬化,打印结束后能快速起模。目前国内尚未出现3D砂型打印铸造用树脂。
发明内容
通过查阅用于碱性酚醛树脂相关资料,本发明提供的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂及其制备方法,采用全新的合成工艺,选用甲醛、酚类等为原料,不使用苯酚,通过调整原料配比和选择合适的工艺参数,同时引入了一种特殊改性剂,制得的碱性酚醛树脂能够满足3D喷墨打印造型工艺需求的低粘度、高强度的要求。
本发明提供的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,包括酚类、醛类、碱性催化剂、改性剂、偶联剂,
所述的其中 原料的重量百分含量为:酚类:30%-39%,醛类:35%-45%,碱性催化剂溶液:20%-24%,改性剂:0.7%-1.0%,偶联剂:0.7%-1.2%。
所述酚类为工业级对苯二酚。
所述的醛类的最佳选择为乙二醛,所述乙二醛为浓度40%的水溶液,所述的碱性催化剂的最佳选择为氢氧化钾,氢氧化钾为片状固体,使用时按照质量比配制成浓度48%的水溶液使用。
所述改性剂为乙烯脲,含量>98%,所述偶联剂为KH—550型。
一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的制备方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
Ⅰ.加乙二醛水溶液35%-45%,启动搅拌机,加入氢氧化钾水溶液10%-12%,将对苯二酚20%-29%在30分钟内缓慢加入反应釜中,打开蒸汽阀升温,温度控制在65—75℃,恒温至少120分钟;
Ⅱ.保温结束后,加入剩余10%对苯二酚,缓慢升温至76-78℃继续保温至少60分钟;
Ⅲ.取样测料液粘度,达到200mp.s时,迅速通冷却水降温,当温度降至60℃时,缓慢加入氢氧化钾水溶液10%-12%;
Ⅳ.降温至50℃时,加乙烯脲0.7%-1.0%,搅拌至少45分钟;
Ⅴ.降温至40℃时,加硅烷偶联剂0.7%-1.2%,继续搅拌至少25分钟后放料;
Ⅵ.取样送检验室检验,检测合格后,计量,用300目滤网过滤包装入库。
本发明的有益效果在于:25℃时粘度<10mpa.s,可以满足砂型喷墨打印使用要求;使用碱性酚醛树脂打印出的砂模具有高耐热性及高硬度,可用于制造更复杂更薄的铸件; 游离甲醛含量小于0.05%,造型过程中无刺激性气味;该树脂中不含N,固化剂不含S、P,避免铸件表面产生增S增P、组织恶化、氮气孔等缺陷;该树脂硬化体系在高温下有热塑性和二次硬化过程,因此可大大减少铸钢件和球铁件的裂纹和毛刺缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明,但并不因此而限制本发明的内容。
实施例一
本实施例喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的组成原料为:乙二醛水溶液35%、氢氧化钾水溶液24%、对苯二酚39%、乙烯脲0.8%、硅烷偶联剂1.2%。本实施例一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的制备方法为:
Ⅰ.加乙二醛水溶液35%,启动搅拌机,加入氢氧化钾水溶液12%,将对苯二酚29%在30分钟内缓慢加入反应釜中,打开蒸汽阀升温,温度控制在65—75℃,恒温至少120分钟;
Ⅱ.保温结束后,加入剩余10%对苯二酚,缓慢升温至76-78℃继续保温至少60分钟;
Ⅲ.取样测料液粘度,达到200mp.s时,迅速通冷却水降温,当温度降至60℃时,缓慢加入氢氧化钾水溶液12%;
Ⅳ.降温至50℃时,加乙烯脲0.8%,搅拌至少45分钟;
Ⅴ.降温至40℃时,加硅烷偶联剂1.2%,继续搅拌至少25分钟后放料;
Ⅵ.取样送检验室检验,检测合格后,计量,用300目滤网过滤包装入库。
实施例二
本实施例喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的组成原料为:乙二醛水溶液45%、氢氧化钾水溶液23%、对苯二酚30%、乙烯脲1.0%、硅烷偶联剂1.0%。本实施例一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的制备方法为:
Ⅰ.加乙二醛水溶液45%,启动搅拌机,加入氢氧化钾水溶液12%,将对苯二酚20%在30分钟内缓慢加入反应釜中,打开蒸汽阀升温,温度控制在65—75℃,恒温至少120分钟;
Ⅱ.保温结束后,加入剩余10%对苯二酚,缓慢升温至76-78℃继续保温至少60分钟;
Ⅲ.取样测料液粘度,达到200mp.s时,迅速通冷却水降温,当温度降至60℃时,缓慢加入氢氧化钾水溶液11%;
Ⅳ.降温至50℃时,加乙烯脲1.0%,搅拌至少45分钟;
Ⅴ.降温至40℃时,加硅烷偶联剂1.0%,继续搅拌至少25分钟后放料;
Ⅵ.取样送检验室检验,检测合格后,计量,用300目滤网过滤包装入库。
实施例三
本实施例喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的组成原料为:乙二醛水溶液40%、氢氧化钾水溶液22%、对苯二酚36%、乙烯脲1.0%、硅烷偶联剂1.0%。
本实施例一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的制备方法为:
Ⅰ.加乙二醛水溶液40%,启动搅拌机,加入氢氧化钾水溶液11%,将对苯二酚26%在30分钟内缓慢加入反应釜中,打开蒸汽阀升温,温度控制在65—75℃,恒温120分钟;
Ⅱ.保温结束后,加入剩余10%对苯二酚,缓慢升温至76-78℃继续保温至少60分钟;
Ⅲ.取样测料液粘度,达到200mp.s时,迅速通冷却水降温,当温度降至60℃时,缓慢加入氢氧化钾水溶液11%;
Ⅳ.降温至50℃时,加乙烯脲1.0%,搅拌至少45分钟;
Ⅴ.降温至40℃时,加硅烷偶联剂1.0%,继续搅拌至少25分钟后放料;
Ⅵ.取样送检验室检验,检测合格后,计量,用300目滤网过滤包装入库。
Claims (7)
1.一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,其特征在于:包括原料酚类、醛类、碱性催化剂、改性剂、偶联剂,其中原料的重量百分含量为:酚类:30%-39%,醛类:35%-45%,碱性催化剂溶液:20%-24%,改性剂:0.7%-1.0%,偶联剂:0.7%-1.2%。
2.根据权利要求1所述的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,其特征在于所述的醛类的最佳选择为乙二醛,选择的乙二醛为浓度40%的水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,其特征在于所述的碱性催化剂的最佳选择为氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,其特征在于所述的酚类为工业级对苯二酚。
5.根据权利要求1所述的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,其特征在于所述的氢氧化钾为片状固体,使用时按照质量比配制成浓度48%的水溶液使用。
6.根据权利要求1所述的一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂,其特征在于所述的改性剂、偶联剂分别为乙烯脲、KH—550型。
7.一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂的制备方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
Ⅰ.加乙二醛水溶液35%-45%,启动搅拌机,加入氢氧化钾水溶液10%-12%,将对苯二酚20%-29%在30分钟内缓慢加入反应釜中,打开蒸汽阀升温,温度控制在65—75℃,恒温至少120分钟;
Ⅱ.保温结束后,加入剩余10%对苯二酚,缓慢升温至76-78℃继续保温至少60分钟;
Ⅲ.取样测料液粘度,达到200mp.s时,迅速通冷却水降温,当温度降至60℃时,缓慢加入氢氧化钾水溶液10%-12%;
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Ⅴ.降温至40℃时,加硅烷偶联剂0.7%-1.2%,继续搅拌至少25分钟后放料;
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