CN107236104A - 一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法。本发明采用聚己二酸新戊二醇‑1,6‑己二醇酯二醇、碳纳米管、苯酚和三聚三聚氰胺对呋喃树脂进行复合改性，聚己二酸新戊二醇‑1,6‑己二醇酯二醇的添加，可以在呋喃树脂中引入长的柔性链段，在分子或链段之间形成应力释放空间，从而能够对呋喃树脂的韧性有比较明显的提高和改善；碳纳米管可以作为填料填充在呋喃树脂分子结构中，不仅可以提高呋喃树脂的机械强度和抗冲击性，还可以使得呋喃树脂具有良好的抗静电性能；苯酚的加入，可以有效提高呋喃树脂的抗拉强度；采用三聚氰胺改性后的呋喃树脂游离甲醛含量低，可以减少混砂、造型和浇注过程中甲醛气体的散发量，改善劳动环境，提高工作效率。

Description

一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，属于铸造技术领域。
背景技术
呋喃树脂是以糠醇为基本原料的聚合物，其是分子结构中含有呋喃环的一类合成树脂的总称．由于结构中含有呋喃环，因此在性能上都具有突出的耐碱、耐酸、耐溶剂和耐高温等优良的性能；呋喃树脂还具有粘度低、强度高、透气性强、溃散性好、生产成本低、合成工艺简单等优点，使得其广泛应用于铸造造型材料中。呋喃树脂是我国在铸造造型材料中应用最多的树脂砂粘结剂之一，但是目前用于树脂砂的呋喃树脂还存在着一些问题，主要表现在：（1）游离甲醛含量偏高，致使在混砂、造型和浇注过程中散发有害气体，污染环境，损害工人身体健康；（2）脆性大，缺乏柔韧性，冲击强度低；上述问题使得呋喃树脂在实际应用方面受到很大限制，因此，需要对呋喃树脂进行改进，解决上述问题，以满足铸造树脂砂的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法。本发明采用苯酚、三聚氰胺、碳纳米管和聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇对呋喃树脂进行复合改性，在保持了呋喃树脂未改性前的耐高温性能和抗化学腐蚀能力的基础上，不仅降低了呋喃树脂游离甲醛的含量，还提高了呋喃树脂的韧性和冲击强度，同时还使得呋喃树脂具有良好的抗静电性能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照摩尔比1:2.5-3:0.2-0.3:0.8-1:0.4-0.5:0.02-0.03:0.0035-0.004称取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳纳米管，待用；
（2）将聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳纳米管混合均匀，然后用质量浓度为20%的盐酸溶液调节pH=4-5，高速机械搅拌1-2h，然后加入糠醇，超声分散40-60min，即得分散液；
（3）将尿素、甲醛、苯酚混合，在40-50℃下用质量分数为15%的氢氧化钠水溶液调节pH=7.8-8.2，再升温至70-80℃，恒温搅拌反应20-30min，再升温至100-110℃，恒温搅拌反应1-1.5h；然后加入步骤（2）制得的分散液和三聚氰胺，再用质量分数为10%的草酸溶液调节pH=4.5-5.5，迅速升温至105-115℃，回流1-2h，真空脱水至黏度为115-125mPa·S，冷却至40-45℃即可。
所述机械搅拌的转速为5000-6000r/min。
所述超声分散的超声功率为300-400W，超声温度为70-80℃。
本发明的有益效果：
本发明在呋喃树脂合成的基础上，采用聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、碳纳米管、苯酚和三聚三聚氰胺对呋喃树脂进行复合改性，聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇的添加，可以在呋喃树脂中引入长的柔性链段，在分子或链段之间形成应力释放空间，从而能够对呋喃树脂的韧性有比较明显的提高和改善；碳纳米管可以作为填料填充在呋喃树脂分子结构中，不仅可以提高呋喃树脂的机械强度和抗冲击性，还可以使得呋喃树脂具有良好的抗静电性能；苯酚的加入，可以有效提高呋喃树脂的抗拉强度；采用三聚氰胺改性后的呋喃树脂游离甲醛含量低，可以减少混砂、造型和浇注过程中甲醛气体的散发量，减少环境污染，改善劳动环境，提高工作效率。
具体实施方式
实施例1
一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照摩尔比1:2.5:0.2:0.8:0.4:0.02:0.0035称取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳纳米管，待用；
（2）将聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳纳米管混合均匀，然后用质量浓度为20%的盐酸溶液调节pH=5，在5000r/min的转速下机械搅拌2h，然后加入糠醇，再在300W的功率、70℃的温度下超声分散60min，即得分散液；
（3）将尿素、甲醛、苯酚混合，在40℃下用质量分数为15%的氢氧化钠水溶液调节pH=8.2，再升温至70℃，恒温搅拌反应20min，再升温至100℃，恒温搅拌反应1.5h；然后加入步骤（2）制得的分散液和三聚氰胺，再用质量分数为10%的草酸溶液调节pH=5.5，迅速升温至105℃，回流2h，真空脱水至黏度为115mPa·S，冷却至40℃即可。
实施例2
一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照摩尔比1:2.8:0.25:0.9:0.45:0.025:0.0038称取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳纳米管，待用；
（2）将聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳纳米管混合均匀，然后用质量浓度为20%的盐酸溶液调节pH=4.5，在5500r/min的转速下高速机械搅拌1.5h，然后加入糠醇，再在350W的功率、75℃的温度下超声分散50min，即得分散液；
（3）将尿素、甲醛、苯酚混合，在45℃下用质量分数为15%的氢氧化钠水溶液调节pH=8.0，再升温至75℃，恒温搅拌反应25min，再升温至105℃，恒温搅拌反应1h；然后加入步骤（2）制得的分散液和三聚氰胺，再用质量分数为10%的草酸溶液调节pH=5.0，迅速升温至110℃，回流1.5h，真空脱水至黏度为120mPa·S，冷却至42℃即可。
实施例3
一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照摩尔比1:3:0.3:1:0.5:0.03:0.004称取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳纳米管，待用；
（2）将聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳纳米管混合均匀，然后用质量浓度为20%的盐酸溶液调节pH=4，在6000r/min的转速下高速机械搅拌1h，然后加入糠醇，再在400W的功率、80℃的温度下超声分散40min，即得分散液；
（3）将尿素、甲醛、苯酚混合，在50℃下用质量分数为15%的氢氧化钠水溶液调节pH=7.8，再升温至80℃，恒温搅拌反应20-min，再升温至110℃，恒温搅拌反应1h；然后加入步骤（2）制得的分散液和三聚氰胺，再用质量分数为10%的草酸溶液调节pH=4.5，迅速升温至115℃，回流1h，真空脱水至黏度为125mPa·S，冷却至45℃即可。

Claims (3)

1.一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照摩尔比1:2.5-3:0.2-0.3:0.8-1:0.4-0.5:0.02-0.03:0.0035-0.004称取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳纳米管，待用；
（2）将聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳纳米管混合均匀，然后用质量浓度为20%的盐酸溶液调节pH=4-5，高速机械搅拌1-2h，然后加入糠醇，超声分散40-60min，即得分散液；
（3）将尿素、甲醛、苯酚混合，在40-50℃下用质量分数为15%的氢氧化钠水溶液调节pH=7.8-8.2，再升温至70-80℃，恒温搅拌反应20-30min，再升温至100-110℃，恒温搅拌反应1-1.5h；然后加入步骤（2）制得的分散液和三聚氰胺，再用质量分数为10%的草酸溶液调节pH=4.5-5.5，迅速升温至105-115℃，回流1-2h，真空脱水至黏度为115-125mPa·S，冷却至40-45℃即可。
2.根据权利要求1所述的一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，其特征在于，所述机械搅拌的转速为5000-6000r/min。
3.根据权利要求1所述的一种铸造用改性呋喃树脂粘结剂的制备方法，其特征在于，所述超声分散的超声功率为300-400W，超声温度为70-80℃。
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