CN108948301B - 一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，包括以下组分：苯酚、多聚甲醛、催化剂1、调整剂、环氧氯丙烷、催化剂2、高沸点芳烃溶剂油、二元酸酯、合成植物酯、石蜡油和硅烷偶联剂；上述各个组分的质量百分比为：苯酚28%‑38%、多聚甲醛10%‑18%、催化剂1 0.05%‑0.2%、调整剂1%‑3%、环氧氯丙烷2%‑7%、催化剂2 0.05%‑0.5%、高沸点芳烃溶剂油23%‑33%、二元酸酯8%‑14%、合成植物酯2%‑6%、石蜡油2%‑6%和硅烷偶联剂0.5%‑1%。由此，本发明通过改性剂环氧氯丙烷对三乙胺冷芯盒树脂组分Ⅰ的线性高邻位酚醛树脂进行环氧改性，得到一种抗湿性能佳、型砂强度高、高温性能好、环保性能优的三乙胺冷芯盒树脂，可以满足批量制芯生产，具有重要的工业化意义。

Description

一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种铸造用三乙胺冷芯盒树脂的生产方法，尤其涉及一种适用于有色合金铸件的环氧改性三乙胺冷芯盒树脂的生产方法。

背景技术

三乙胺冷芯盒制芯是美国Ashland公司1968年推出的一种制芯技术，因其具有生产效率高、砂芯尺寸精度高、溃散性好、综合成本低等众多优点得到了广泛的应用，已成为铸造行业最常用的制芯工艺，其未来的市场需求具有较好的增长潜力。

但是，因三乙胺冷芯盒法树脂砂在混砂、吹气固化过程中及固化后的存放期间都会受到环境的影响，使得三乙胺冷芯盒法树脂砂的使用受到限制。因为，反应生成的聚氨基甲酸酯在水的作用下容易水解，在潮湿环境下，这种现象更为明显，可能导致砂芯强度降低，造成生产的困难。因此，如何设计出一种具有抗湿性的三乙胺冷芯盒树脂，成为目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂及其生产方法，通过改性剂环氧氯丙烷对三乙胺冷芯盒树脂组分Ⅰ的线性高邻位酚醛树脂进行环氧改性，得到一种抗湿性能佳、型砂强度高、高温性能好、环保性能优的三乙胺冷芯盒树脂，可以满足批量制芯生产，具有重要的工业化意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，包括以下组分：苯酚、多聚甲醛、催化剂1 、调整剂、环氧氯丙烷、催化剂2、高沸点芳烃溶剂油、二元酸酯、合成植物酯、石蜡油和硅烷偶联剂；上述各个组分的质量百分比为：苯酚28%-38%、多聚甲醛10%-18%、催化剂1 0.05%-0.2%、调整剂1%-3%、环氧氯丙烷2%-7%、催化剂2 0.05%-0.5%、高沸点芳烃溶剂油23%-33%、二元酸酯8%-14%、合成植物酯2%-6%、石蜡油2%-6%和硅烷偶联剂0.5%-1%。

进一步的，所述催化剂1为二价金属盐。

进一步的，所述催化剂1为乙酸锌。

进一步的，所述催化剂2为质量分数30%的NaOH水溶液。

进一步的，所述调整剂为甲醇、乙醇中的一种。

进一步的，所述高沸点芳烃溶剂为S-150。

进一步的，硅烷偶联剂为KH-540、KH-550、KH-560、KH-602中的一种。

进一步的，所述多聚甲醛为固体。

同时，本发明还提供了一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂的生产方法，包括以下步骤：

（1）将苯酚28%-38%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛10%-18%、催化剂1 0.05%-0.2%和调整剂1%-3%；

（2）打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应1-2h；

（3）然后，再升温至110±1℃，恒温反应1-2h；

（4）加入环氧氯丙烷2%-7%，催化剂2 0.05%-0.5%，升温并回流反应0.5-2h；

（5）回流结束后，开启真空泵进行真空脱水；

（6）脱水结束后，加入二元酸酯8%-14%、高沸点芳烃溶剂油23%-33%、石蜡油2%-6%和合成植物酯2%-6%，搅拌降温；

（7）降温至40℃以下，加入硅烷偶联剂0.5%-1%，搅拌均匀，放料。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，苯酚和甲醛先在二价金属盐催化下合成线性高邻位酚醛树脂，再通过环氧氯丙烷对合成的酚醛树脂进行环氧改性，得到一种环氧酚醛树脂，该树脂同时具有酚醛树脂和环氧树脂的优点，可改善传统技术中常用的酚醛树脂的耐热性和耐水性，使得改性后的树脂耐热性、耐水性明显提高。

2、本发明提供的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，冷芯盒树脂的溶剂由非极性溶剂和极性溶剂组成，由于酯类的极性溶剂遇水易水解导致其影响树脂的性能，所以，为降低树脂受水分影响，可以降低酯类加入量，降低树脂受水分影响，同时，显著提高树脂中非极性溶剂的加入量，可显著提高树脂强度和高温性能。

3、本发明提供的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，通过在溶剂中添加2%-6%的合成植物酯，具有绿色无毒环保的优点。

4、本发明提供的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，通过溶剂中添加少量的不溶于水的石蜡油，可避免遇水反应。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，包括以下组分：苯酚、多聚甲醛、催化剂1 、调整剂、环氧氯丙烷、催化剂2、高沸点芳烃溶剂油、二元酸酯、合成植物酯、石蜡油和硅烷偶联剂；上述各个组分的质量百分比为：苯酚28%-38%、多聚甲醛10%-18%、催化剂1 0.05%-0.2%、调整剂1%-3%、环氧氯丙烷2%-7%、催化剂20.05%-0.5%、高沸点芳烃溶剂油23%-33%、二元酸酯8%-14%、合成植物酯2%-6%、石蜡油2%-6%和硅烷偶联剂0.5%-1%。本发明提供的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，溶剂由非极性溶剂和极性溶剂组成，极性溶剂主要为酯类，如二元酸酯和合成植物酯，非极性溶剂为芳烃溶剂；其中，极性溶剂主要用于溶解树脂，但是，酯类遇水易水解，影响树脂的性能；因此，为降低树脂受水分影响，降低酯类极性溶剂的加入量，降低树脂受水分影响，同时，显著提高非极性溶剂芳烃溶剂的加入量，可显著提高树脂强度和高温性能。

根据本发明的具体实施例，所述催化剂1为二价金属盐，如乙酸锌等；所述催化剂2为质量分数30%的NaOH水溶液；所述调整剂为甲醇、乙醇中的一种；所述高沸点芳烃溶剂为S-150；硅烷偶联剂为KH-540、KH-550、KH-560、KH-602中的一种；所述多聚甲醛为固体。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂的生产方法，包括以下步骤：

（1）将苯酚28%-38%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛10%-18%、催化剂1 0.05%-0.2%和调整剂1%-3%。

（2）打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应1-2h。

（3）然后，再升温至110±1℃，恒温反应1-2h。

（4）加入环氧氯丙烷2%-7%，催化剂2 0.05%-0.5%，升温并回流反应0.5-2h。其中，本发明提供的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，苯酚和甲醛先在二价金属盐催化下合成线性高邻位酚醛树脂，再通过环氧氯丙烷对合成的酚醛树脂进行环氧改性，得到一种环氧酚醛树脂，该树脂同时具有酚醛树脂和环氧树脂的优点，可改善传统技术中常用的酚醛树脂的耐热性和耐水性，使得改性后的树脂耐热性、耐水性明显提高。

（5）回流结束后，开启真空泵进行真空脱水。

（6）脱水结束后，加入二元酸酯8%-14%、高沸点芳烃溶剂油23%-33%、石蜡油2%-6%和合成植物酯2%-6%，搅拌降温。其中，合成植物酯是一种新型环保增塑剂，是从植物里面萃取，无毒环保，因此，通过在溶剂中添加少量的合成植物酯，实现了采用绿色无污染的生产原料便能满足生产需求；石蜡油是一种高沸点的直链烷烃，不溶于水，因此，通过在溶剂中添加少量的石蜡油，可避免遇水反应。

（7）降温至40℃以下，加入硅烷偶联剂0.5%-1%，搅拌均匀，放料。

实施例一

1、将苯酚32%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛13%，乙酸锌0.05%，甲醇2%；

2、打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应1h；

3、升温至110±1℃，恒温反应2h；

4、加入环氧氯丙烷7% ，30%NaOH水溶液0.3%，升温并回流反应1h；

5、回流结束后开启真空泵进行真空脱水；

6、脱水结束后，加入二元酸酯8%，S-150溶剂33%，石蜡油2.05%，合成植物酯2%，搅拌降温；

7、降温至40℃以下，加入KH-540硅烷0.6%，搅拌均匀放料。

实施例二

1、将苯酚28%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛18%，乙酸锌 0.2%，乙醇3%；

2、打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应2h；

3、10-20min内升温至110±1℃，恒温反应1h；

4、加入环氧氯丙烷5% ，30%NaOH水溶液0.1%，升温并回流反应1.5h；

5、回流结束后开启真空泵进行真空脱水；

6、脱水结束后，加入二元酸酯11.9%，S-150溶剂23%，石蜡油6%，合成植物酯4%，搅拌降温；

7、降温至40℃以下，加入KH-550硅烷0.8%，搅拌均匀放料。

实施例三

1、将苯酚38%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛14%，乙酸锌 0.1%，甲醇1.5%；

2、打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应2h；

3、升温至110±1℃，恒温反应1h；

4、加入环氧氯丙烷2% ，30%NaOH水溶液0.5%，升温并回流反应0.5h；

5、回流结束后开启真空泵进行真空脱水；

6、脱水结束后，加入二元酸酯14%，S-150溶剂23.9%，石蜡油2%，合成植物酯3%，搅拌降温；

7、降温至40℃以下，加入KH-560硅烷0.5%，搅拌均匀放料。

实施例四

1、将苯酚35%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛10%，乙酸锌0.15%，乙醇1%；

2、打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应2h；

3、升温至110±1℃，恒温反应2h；

4、加入环氧氯丙烷5% ，30%NaOH水溶液0.05%，升温并回流反应2h；

5、回流结束后开启真空泵进行真空脱水；

6、脱水结束后，加入二元酸酯10.3%，S-150溶剂29%，石蜡油3%，合成植物酯6%，搅拌降温；

7、降温至40℃以下，加入KH-602硅烷0.5%，搅拌均匀放料。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (7)

1.一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，其特征在于，包括以下组分：苯酚、多聚甲醛、催化剂1 、调整剂、环氧氯丙烷、催化剂2、非极性高沸点芳烃溶剂油、二元酸酯、合成植物酯、石蜡油和硅烷偶联剂；上述各个组分的质量百分比为：苯酚28%-38%、多聚甲醛10%-18%、催化剂1 0.05%-0.2%、调整剂1%-3%、环氧氯丙烷2%-7%、催化剂2 0.05%-0.5%、非极性高沸点芳烃溶剂油23%-33%、二元酸酯8%-14%、合成植物酯2%-6%、石蜡油2%-6%和硅烷偶联剂0.5%-1%；

其中，所述催化剂1为二价金属盐；所述催化剂2为质量分数30%的NaOH水溶液。

2.如权利要求1所述的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，其特征在于，所述催化剂1为乙酸锌。

3.如权利要求1所述的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，其特征在于，所述调整剂为甲醇、乙醇中的一种。

4.如权利要求1所述的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，其特征在于，所述非极性高沸点芳烃溶剂油为S-150。

5.如权利要求1所述的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，其特征在于，硅烷偶联剂为KH-540、KH-550、KH-560、KH-602中的一种。

6.如权利要求1所述的一种抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂，其特征在于，所述多聚甲醛为固体。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的抗湿性佳的改性三乙胺冷芯盒树脂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将苯酚28%-38%融化后加入反应釜中，启动搅拌机，加入多聚甲醛10%-18%、催化剂10.05%-0.2%和调整剂1%-3%；

（2）打开蒸汽阀，升温至100±1℃，恒温反应1-2h；

（3）然后，再升温至110±1℃，恒温反应1-2h；

（4）加入环氧氯丙烷2%-7%，催化剂2 0.05%-0.5%，升温并回流反应0.5-2h；

（5）回流结束后，开启真空泵进行真空脱水；

（6）脱水结束后，加入二元酸酯8%-14%、高沸点芳烃溶剂油23%-33%、石蜡油2%-6%和合成植物酯2%-6%，搅拌降温；

（7）降温至40℃以下，加入硅烷偶联剂0.5%-1%，搅拌均匀，放料。