CN109175220A - 一种高效铸造用呋喃树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械铸造的技术领域，特别是涉及一种高效铸造用呋喃树脂及其制备方法，其可以减少甲醛释放，减少对工作人员损害；并且可以在制备呋喃树脂砂时，可以提高铸造用呋喃树脂砂各种性能；是由以下重量份数的各成分混合组成：糠醇1200份；环保甲醛650份；尿素300份；氨水100份；氯化铵4份；苯酚400份；浓盐酸100份；改性剂50份；填充剂20份；耐老化剂10份；耐水剂15份；多元复合添加剂20份；润滑剂30份；微孔稳定剂8份；色素40份；其制备方法包括以下步骤：(1)制备第一中间产物；(2)第一中间产物冷却；(3)制备第二中间产物；(4)第二中间产物清洗；(5)缩聚反应；(6)脱水处理；(7)改性处理；(8)颜色调节。

Description

一种高效铸造用呋喃树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及机械铸造的技术领域，特别是涉及一种高效铸造用呋喃树脂及其制备方法。

背景技术

呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇和糠醛作原料生产的具有呋喃环的树脂类的总称，其在强酸作用下固化为不溶和不熔的固形物。糠醇树脂是呋喃树脂系列产品中的一种。糠醇树脂是由糠醇为主体加入脲醛树脂或酚醛树脂预缩聚物而成的，外观为褐色液体，耐热性和耐水性都很好，耐化学腐蚀性极强，对酸、碱、盐和有机溶液都有优良的抵抗力，是优良的防腐剂；糠醇树脂强度高，是木材、橡胶、金属和陶瓷等优良的黏结剂，也可用于生产涂料；糖醇树脂的一个重要用途是在机械工业的铸造工艺中作砂芯粘结剂，特别适用于大规模的、大批量的机械制造，如汽车军工、内燃机、柴油机、缝纫机等的生产。

用于铸造砂芯的黏结剂时，糠醇树脂具有以下特点：固化速度快、常温强度高、溃散性好；根据不同铸件的含碳量，可选择不同含氮量的树脂；发气小、高温强度高、热膨胀性适中、脆性大、气孔倾向小、吸湿性大。在加入尿素改性后，可根据不同要求生产不同含氮量的糠醇树脂，以满足铸钢、铸铁和其他有色金属铸造工艺的要求。

但是现有的呋喃树脂在用于铸造过程中时，存在着甲醛释放的问题，极易对工作人员的身体造成损害，环保性能较差；并且呋喃树脂在用于制得呋喃树脂砂时，呋喃树脂砂的各项性能均不高，不能适用于大多数的铸造要求，因此，本发明引用公开号为CN107857606A中制备出的环保甲醛作为原料进行生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可以减少甲醛释放，减少对工作人员损害，提高环保性能；并且可以在制备呋喃树脂砂时，可以提高铸造用呋喃树脂砂各种性能，适用于大多数铸造要求的高效铸造用呋喃树脂及其制备方法。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂，是由以下重量份数的各成分混合组成：糠醇1200份；环保甲醛650份；尿素300份；氨水100份；氯化铵4份；苯酚400份；浓盐酸100份；改性剂50份；填充剂20份；耐老化剂10份；耐水剂15份；多元复合添加剂20份；润滑剂30份；微孔稳定剂8份；色素40份。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂，所述改性剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇和羟甲基纤维素中的至少一种。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂，所述填充剂包括面粉、淀粉、血粉、α-纤维素粉、木粉和豆粉中的至少两种的混合物。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂，所述耐老化剂为聚醋酸乙烯溶液。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂，所述耐水剂为糠醛。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂，所述多元复合添加剂为聚乙烯醇。

本发明的一种高效铸造用呋喃树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备第一中间产物：将400份环保甲醛加入反应釜中，并启动搅拌器，将4份氯化铵缓慢加入至环保甲醛中，待其混合均匀后向反应釜内加入300份尿素和100份氨水，并调节反应釜内部的温度，使反应釜内部温度保持在90℃，继续搅拌反应90min，反应完成后向其中逐渐加入氯化铵调节pH至7-8；

(2)第一中间产物冷却：调节pH后的第一中间产物成胶后，将反应釜内部温度降至45℃，降温完成后停止搅拌，放料备用；

(3)制备第二中间产物：将250份环保甲醛和400份苯酚依次加入反应容器中，并搅拌使其混合均匀，并加入100份浓盐酸，并将反应容器放置于90℃的水浴中进行反应，直至反应容器中生成红色的固体树脂；

(4)第二中间产物清洗：将反应容器中生成的红色固定树脂取出，并用水将其冲洗干净后备用；

(5)缩聚反应：将1200份糠醇加入反应釜中，并向其中加入糠醇重量2倍的水，并启动搅拌器，使糠醇与水混合均匀，并逐渐升高反应釜内部的温度，将制备完成后的第一中间产物和第二中间产物均匀加入反应釜内，并将反应釜内温度控制在100℃，继续搅拌反应90min，合成呋喃树脂；

(6)脱水处理：待反应完成后，将反应釜盖打开，对反应釜中的物质进行脱水处理，使水分蒸发，减少其中的水分含量；

(7)改性处理：待脱水处理完成后，将50份改性剂、20份填充剂、10份耐老化剂、15份耐水剂、20多元复合添加剂和8份微孔稳定剂依次添加至反应釜中，通过搅拌器进行搅拌10min，使其与合成的呋喃树脂混合均匀得到改性呋喃树脂；

(8)颜色调节：停止加热，并在降温过程中将40份色素和30份润滑剂加入反应釜内，通过搅拌器将其搅拌均匀直至改性呋喃树脂的温度降至常温。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明生产出的高效铸造用呋喃树脂与现有的呋喃树脂相比具有与以下优点：

1、采用环保甲醛，成本与普通甲醛无异，但用量远小于普通甲醛，使成本降低，并且使用环保甲醛制作出的高效铸造用呋喃树脂中游离甲醛含量较低，挥发量较小，经检测复合国家标准；

2、生产过程中添加改性剂、填充剂、耐老化剂、耐水剂、多元复合添加剂和微孔稳定剂，提高了高效铸造用呋喃树脂的各种性能，当采用高效铸造用呋喃树脂制备呋喃树脂砂用于铸造时，制备出的呋喃树脂砂具有良好的初粘性，生产出的铸件脆性较低，耐水性好，粘结强度高，并且生产出的铸件收缩性小，具有良好的耐酸耐热性能，力学性能优良。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

制备第一中间产物：将400份环保甲醛加入反应釜中，并启动搅拌器，将4份氯化铵缓慢加入至环保甲醛中，待其混合均匀后向反应釜内加入300份尿素和100份氨水，并调节反应釜内部的温度，使反应釜内部温度保持在90℃，继续搅拌反应90min，反应完成后向其中逐渐加入氯化铵调节pH至7-8，调节pH后的脲醛树脂成胶后，将反应釜内部温度降至45℃，降温完成后停止搅拌，放料备用；

制备第二中间产物：将250份环保甲醛和400份苯酚依次加入反应容器中，并搅拌使其混合均匀，并加入100份浓盐酸，并将反应容器放置于90℃的水浴中进行反应，直至反应容器中生成红色的固体树脂，将反应容器中生成的红色固定树脂取出，并用水将其冲洗干净后备用；

将1200份糠醇加入反应釜中，并向其中加入糠醇重量2倍的水，并启动搅拌器，使糠醇与水混合均匀，并逐渐升高反应釜内部的温度，将制备完成后的脲醛树脂和酚醛树脂均匀加入反应釜内，并将反应釜内温度控制在100℃，继续搅拌反应90min，合成呋喃树脂，待反应完成后，将反应釜盖打开，对反应釜中的物质进行脱水处理，使水分蒸发，减少其中的水分含量，待脱水处理完成后，将50份改性剂、20份填充剂、10份耐老化剂、15份耐水剂、20多元复合添加剂和8份微孔稳定剂依次添加至反应釜中，通过搅拌器进行搅拌10min，使其与合成的呋喃树脂混合均匀得到改性呋喃树脂，停止加热，并在降温过程中将40份色素和30份润滑剂加入反应釜内，通过搅拌器将其搅拌均匀直至改性呋喃树脂的温度降至常温。

本发明生产出一种高效铸造用呋喃树脂用于铸造时，称取砂重0.8-1.5％的高效铸造用呋喃树脂，并称取高效铸造用呋喃树脂重量20-70％的固化剂，将原砂、再生砂、固化剂和高效铸造用呋喃树脂依次快速混合而成，随混随用，得到呋喃树脂砂，并使用呋喃树脂砂制备铸件。

对得到的铸件的各种性能进行检测得到以下数据：

抗拉强度：≥7.2Mpa；

抗压强度：≥60Mpa；

耐酸耐热性：良好；

粘结强度：良好；

耐水性：良好；

收缩性：≤1％；

脆性：较低。

本发明生产出的高效铸造用呋喃树脂采用环保甲醛，成本与普通甲醛无异，但用量远小于普通甲醛，使成本降低，并且使用环保甲醛制作出的高效铸造用呋喃树脂中游离甲醛含量较低，挥发量较小，经检测复合国家标准；

本发明生产出的高效铸造用呋喃树脂，其在生产过程中添加改性剂、填充剂、耐老化剂、耐水剂、多元复合添加剂和微孔稳定剂，提高了高效铸造用呋喃树脂的各种性能，当采用高效铸造用呋喃树脂制备呋喃树脂砂用于铸造时，制备出的呋喃树脂砂具有良好的初粘性，生产出的铸件脆性较低，耐水性好，粘结强度高，并且生产出的铸件收缩性小，具有良好的耐酸耐热性能，力学性能优良。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效铸造用呋喃树脂，其特征在于，是由以下重量份数的各成分混合组成：糠醇1200份；环保甲醛650份；尿素300份；氨水100份；氯化铵4份；苯酚400份；浓盐酸100份；改性剂50份；填充剂20份；耐老化剂10份；耐水剂15份；多元复合添加剂20份；润滑剂30份；微孔稳定剂8份；色素40份。

2.如权利要求1所述的一种高效铸造用呋喃树脂，其特征在于，所述改性剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇和羟甲基纤维素中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种高效铸造用呋喃树脂，其特征在于，所述填充剂包括面粉、淀粉、血粉、α-纤维素粉、木粉和豆粉中的至少两种的混合物。

4.如权利要求1所述的一种高效铸造用呋喃树脂，其特征在于，所述耐老化剂为聚醋酸乙烯溶液。

5.如权利要求1所述的一种高效铸造用呋喃树脂，其特征在于，所述多元复合添加剂为聚乙烯醇。

6.如权利要求1所述的一种高效铸造用呋喃树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备第一中间产物：将400份环保甲醛加入反应釜中，并启动搅拌器，将4份氯化铵缓慢加入至环保甲醛中，待其混合均匀后向反应釜内加入300份尿素和100份氨水，并调节反应釜内部的温度，使反应釜内部温度保持在90℃，继续搅拌反应90min，反应完成后向其中逐渐加入氯化铵调节pH至7-8；

(2)第一中间产物冷却：调节pH后的第一中间产物成胶后，将反应釜内部温度降至45℃，降温完成后停止搅拌，放料备用；

(3)制备第二中间产物：将250份环保甲醛和400份苯酚依次加入反应容器中，并搅拌使其混合均匀，并加入100份浓盐酸，并将反应容器放置于90℃的水浴中进行反应，直至反应容器中生成红色的固体树脂；

(4)第一中间产物清洗：将反应容器中生成的红色固定树脂取出，并用水将其冲洗干净后备用；

(5)缩聚反应：将1200份糠醇加入反应釜中，并向其中加入糠醇重量2倍的水，并启动搅拌器，使糠醇与水混合均匀，并逐渐升高反应釜内部的温度，将制备完成后的第一中间产物和第二中间产物均匀加入反应釜内，并将反应釜内温度控制在100℃，继续搅拌反应90min，合成呋喃树脂；

(6)脱水处理：待反应完成后，将反应釜盖打开，对反应釜中的物质进行脱水处理，使水分蒸发，减少其中的水分含量；

(7)改性处理：待脱水处理完成后，将50份改性剂、20份填充剂、10份耐老化剂、15份耐水剂、20多元复合添加剂和8份微孔稳定剂依次添加至反应釜中，通过搅拌器进行搅拌10min，使其与合成的呋喃树脂混合均匀得到改性呋喃树脂；

(8)颜色调节：停止加热，并在降温过程中将40份色素和30份润滑剂加入反应釜内，通过搅拌器将其搅拌均匀直至改性呋喃树脂的温度降至常温。