CN104892876A - 一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents

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

一种喷墨打印铸造用碱性酚醛树脂及其制备方法

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%；

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。