CN109175221B

CN109175221B - 一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN109175221B
Application number: CN201811202470.0A
Authority: CN
Inventors: 严纯建; 刘建策; 刘晓亮
Original assignee: Fuxin Lida Steel Casting Co ltd
Current assignee: Fuxin Lida Steel Casting Co ltd
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2038-10-16
Also published as: CN109175221A

Abstract

本发明涉及一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，其中固化剂包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%‑45%、硫酸12%‑30%、乙醇8%‑18%、草酸4%‑12%、改性剂2%‑8%、水18%‑45%。本发明固化剂可满足气温在‑10‑40℃条件下的造型生产，可使用时间2‑5min范围内任意调整，砂型脱模时间可控制在型砂可使用时间10倍范围以内，便于现场操作，生产效率高；砂型起模速度得到了提高，提高了工作效率。

Description

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造自硬呋喃树脂造型技术领域，具体涉及一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，尤其涉及一种铸铁件、中小型铸钢件自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法。

背景技术

行业中用于生产铸钢件的自硬呋喃树脂，一般为低氮树脂，氮含量在0%—2.0%之间；铸铁件的自硬呋喃树脂，一般为中氮树脂，氮含量在2.0%—5.0%之间；少量低端铸铁件及铸铝件等产品使用高氮呋喃树脂，配套使用的固化剂，通常为有机磺酸类、无机磷酸类或者是硫酸酯类固化剂。

目前自硬呋喃树脂砂铸造使用的磺酸类固化剂，包括苯磺酸、甲苯磺酸、二甲苯磺酸等。此类固化剂催化活性好，型砂强度高，生产成本相对较高。为了降低生产成本，一些铸造厂家也使用硫酸甲酯、硫酸乙酯等固化剂，或者用生产工业对甲苯磺酸的母液边角料来当固化剂用于铸造生产，虽然成本低，但是该固化剂在使用过程中，质量不稳定，型砂的硬化速度及型砂强度波动大，易造成砂型半成品报废，甚至后续铸件产生质量缺陷。

对于铸造自硬呋喃树脂造型生产工艺，除了要有性能优异的呋喃树脂，与其配套的固化剂的质量也十分关键，铸造现场的气温、砂温、空气相对湿度以及砂子质量等，都会影响到型砂的可使用时间、硬化速度及强度，只有选用高质量的固化剂，并且正确的使用，才能将各种影响因素消除，已达到稳定造型生产的目的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，以达到产品性能优异、生产成本低、环境适应性强的效果。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%-45%、硫酸12%-30%、乙醇8%-18%、草酸4%-12%、改性剂2%-8%、水18%-45%。

进一步的，所述固体磺酸为甲苯磺酸、二甲苯磺酸、酚磺酸中的一种或多种组合。

进一步的，所述硫酸浓度含量为98%。

进一步的，所述草酸浓度含量为99%。

进一步的，所述改性剂为β—羟乙基乙二胺、二乙撑三胺、氰乙基化二乙撑三胺中的一种或多种组合。

进一步的，所述固化剂的可使用时间为2-15min，砂型脱模时间为所述可使用时间的10倍范围以内。

进一步的，所述固化剂用于气温-10℃-40℃条件下，自硬呋喃树脂砂的造型制芯，其中，所述固化剂占自硬呋喃树脂加入量的30%-60%。

进一步的，所述加入量为40%。

一种如前面所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在反应釜中，加入乙醇8%-18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸12%-30%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸19%-45%加入反应釜中，并通过计量罐加入水18%-45%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸4%-12%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%-8%，搅拌15分钟,制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

本发明的有益效果至少包括：

1）本发明通过对磺酸、草酸、硫酸成分的调整，使得工艺固化剂既能满足铸钢件对砂型热强度的要求，又可以满足铸铁件，尤其是球墨铸铁件对低硫的要求；

2）本发明固化剂可满足气温在-10-40℃条件下的造型生产，可使用时间2-5min范围内任意调整，砂型脱模时间可控制在型砂可使用时间10倍范围以内，便于现场操作，生产效率高；

3）工艺中引入改性胺后，原本1h起模的砂型，可以提前15min起模，砂型起模速度提高了25%，提高了工作效率。

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。总体而言，本发明提供了一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，下面通过以下实施例来具体说明本发明的特点。

实施例一：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%、硫酸12%、乙醇18%、草酸4%、改性剂2%、水45%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸12%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸19%加入反应釜中，并通过计量罐加入水45%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸4%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温35-40℃盛夏条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例二：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸23%、硫酸18%、乙醇18%、草酸6%、改性剂2%、水33%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸18%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸23%加入反应釜中，并通过计量罐加入水33%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸6%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温25-35℃条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例三：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸30%、硫酸22%、乙醇12%、草酸8%、改性剂4%、水24%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇12%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸22%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸30%加入反应釜中，并通过计量罐加入水24%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸8%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂4%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温15-25℃条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例四：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸45%、硫酸12%、乙醇10%、草酸8%、改性剂4%、水21%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇10%，启动搅拌；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸45%加入反应釜中，并通过计量罐加入水21%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸8%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂4%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温5-15℃条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例五：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸24%、硫酸30%、乙醇8%、草酸12%、改性剂8%、水18%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇8%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸30%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸24%加入反应釜中，并通过计量罐加入水18%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸12%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂8%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温-10-5℃严寒条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

针对上述实施例一至五，在不同温度下所适用的呋喃树脂见下表所示，同时也可根据铸造工厂产品结构、砂子质量等情况具体调整。

固化剂	适用呋喃树脂（氮含量%）	适用气温（℃）
			实施例一	2—5	35—40
实施例二	2—5	25—35
			实施例三	0—2	15—25
实施例四	0—5	5—15
			实施例五	5—10	-10—5

本发明所述的铸造自硬呋喃树脂砂用固化剂，将磺酸与草酸结合，加入硫酸优化成本，并引入改性剂调节固化剂的催化活性，研发出的系列固化剂可满足严冬至盛夏（表中上述不同温度范围）铸钢件及铸铁件生产的需要，应用前景大。

综上所述，本发明通过对磺酸、草酸、硫酸成分的调整，使得工艺固化剂既能满足铸钢件对砂型热强度的要求，又可以满足铸铁件，尤其是球墨铸铁件对低硫的要求；本发明固化剂可满足气温在-10-40℃条件下的造型生产，可使用时间2-5min范围内任意调整，砂型脱模时间可控制在型砂可使用时间10倍范围以内，便于现场操作，生产效率高；工艺中引入改性胺后，原本1h起模的砂型，可以提前15min起模，砂型起模速度提高了25%，提高了工作效率。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims

1.一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%-45%、硫酸12%-30%、乙醇8%-18%、草酸4%-12%、改性剂2%-8%、水18%-45%，所述改性剂为β—羟乙基乙二胺、二乙撑三胺、氰乙基化二乙撑三胺中的一种或多种组合，所述草酸浓度含量为99%；

包括以下步骤：

a. 在反应釜中，加入乙醇8%-18%，启动搅拌；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸4%-12%，搅拌30分钟；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

2.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，所述固体磺酸为甲苯磺酸、二甲苯磺酸、酚磺酸中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，所述硫酸浓度含量为98%。

4.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，所述固化剂的可使用时间为2-15min，砂型脱模时间为所述可使用时间的10倍范围以内。

5.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，所述固化剂用于气温-10℃-40℃条件下，自硬呋喃树脂砂的造型制芯，其中，所述固化剂占自硬呋喃树脂加入重量的30%-60%。

6.根据权利要求5所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，所述固化剂占自硬呋喃树脂加入重量的40%。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法制备得到的铸造自硬呋喃树脂用固化剂。