CN114130946A - 一种铸造用共聚物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造用共聚物及其制备方法，包括组分一、组分二、组分三和辅助剂；所述组分一为糠醇，所述组分二为己二酰胺甲醛低聚物，所述组分三为酚醛低聚物，所述辅助剂包括甲醇、氨水和硅烷偶联剂。本发明通过己二酰胺甲醛低聚物、酚醛低聚物取代尿素，己二酰胺的结构稳定，中间有一段C6的短链，可以很好的增加树脂的韧性，解决呋喃树脂脆性大的问题；苯酚耐热性能非常好，聚合后不会因为铁水的高温而产生气体，不但可以达到尿素交联的效果也可以大大增加树脂的韧性以及降低树脂的发气量。

Description

一种铸造用共聚物及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造用树脂领域，具体涉及一种铸造用共聚物及其制备方法。

背景技术

铸造用树脂是铸造行业中必不可少的关键性材料。铸造用树脂的性能很大程度上决定着铸造成品的优劣。而现阶段铸造用树脂主要为呋喃树脂。呋喃树脂是指具有呋喃环的糠醇或者糠醛作为原料生产的树脂类的总称。由于他们的分子结构中都具有呋喃环，所以在性能上具有许多共同的特点，比如都具有突出的耐碱、耐酸、耐溶剂和耐热性能等特点。呋喃树脂属于热固性树脂，受热时能彼此交联固化，也可以使用酸性固化剂来使其固化。由于呋喃树脂具有突出的耐腐蚀性、耐热性以及其原料来源广泛，生产工艺简单等特点，现在已经引起了人们越来越多的重视。

发明内容

本发明的目的是呋喃树脂的一些缺点制约着呋喃树脂在高品质铸造行业的使用，比较明显的就是呋喃树脂的脆性大、发气量大，对于精细度比较高的高品质铸造行业会造成残次品多的问题，用酚醛树脂代替脲醛树脂会造成游离苯酚和游离甲醛的含量偏高，在使用过程中对环境影响极大。因此，行业中迫切的需要开发一款韧性好、低发气量的铸造用树脂。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铸造用共聚物，包括组分一、组分二、组分三和辅助剂；

所述组分一为糠醇；

所述组分二为己二酰胺甲醛低聚物；

所述组分三为酚醛低聚物；

所述辅助剂包括甲醇、氨水和硅烷偶联剂。

前述的所述共聚物按质量百分比计，包括以下组分：

组分一：0～60％，

组分二：20％～80％，

组分三：10％～50％，

辅助剂：0.8％～24％。

一种铸造用共聚物的制备方法，包括以下步骤，

步骤(A)、合成己二酰胺甲醛低聚物；

步骤(A1)、准备原材料，原材料包括己二酰胺，甲醛水溶液和糠醇；

步骤(A2)、将己二酰胺、甲醛水溶液放入反应容器中，将溶液pH值节调至9.0～11.0，随后加热到70℃～100℃，在70℃～100℃保温0.5～2h，降温至50℃～70℃；

步骤(A3)、将称好的糠醇加入反应容器中，并且调节pH至3.5～4.5；

步骤(A4)、随后将其加热到70℃～100℃，在70℃～100℃保温0.5～2小时；

步骤(A5)、降温至室温，即得己二酰胺甲醛低聚物；

步骤(B)、合成酚醛低聚物；

步骤(B1)准备原材料，原料包括苯酚，甲醛水溶液和糠醇；

步骤(B2)、首先将苯酚、甲醛水溶液放入反应容器中，将溶液pH值调至10.0～12.0，随后加热到50℃～80℃，在50℃～80℃保温0.5～2小时，降温至40℃～50℃；

步骤(B3)、将称好的糠醇加入反应容器中，并且调节pH至7.5～9.5；

步骤(B4)、随后将其加热到50℃～70℃，在50℃～70℃保温0.5～4小时；

步骤(B5)、降温至室温，即得酚醛低聚物；

步骤(C)、合成铸造用共聚物；

步骤(C1)、准备原材料，原料包括以下组分，所述各组分按质量百分比计：糠醇：0～60％，由步骤A中制得的己二酰胺甲醛低聚物：20％～80％，由步骤B中制得的酚醛低聚物：10％～50％，甲醇：0～20％，硅烷偶联剂：0.3％～1％，氨水：0.5％～3％；

步骤(C2)、首先将糠醇、己二酰胺甲醛低聚物、酚醛低聚物放入反应容器中，将溶液pH值调至4.0～6.0；

步骤(C3)、随后将其加热到70℃～100℃，在70℃～100℃保温0.5～2小时，而后降温至30℃～60℃；

步骤(C4)、将称好的甲醇，硅烷偶联剂，氨水加入反应容器中，搅拌均匀即得铸造用共聚物。

前述的所述组分二按质量百分比计，包括以下组分：

己二酰胺：5％～30％；

甲醛水溶液：10％～70％；

糠醇：0～75％。

前述的所述组分三按质量百分比计，包括以下组分：

苯酚：5％～30％；

甲醛水溶液：10％～70％；

糠醇：0～75％。

前述的所述辅助剂按质量百分比计，包括以下组分：

甲醇：0～20％；

硅烷偶联剂：0.3％～1％；

氨水：0.5％～3％。

本发明的有益效果为：己二酰胺的结构稳定，活性比尿素好，能够形成更好的交联结构，最为关键的就是己二酰胺中间有一段C6的短链，树脂结构中增加了这段碳链后可以很好的增加树脂的韧性，解决呋喃树脂脆性大的问题。苯酚耐热性能非常好，聚合后不会因为铁水的高温而产生气体。所以用己二酰胺甲醛低聚物、酚醛低聚物取代尿素，不但可以达到尿素交联的效果也可以大大增加树脂的韧性以及降低树脂的发气量。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1～2为制备二酰胺甲醛低聚物，实施例3～4为制备酚醛低聚物，实施例5～8为制备铸造用共聚物，实施例9为效果例。

实施例1

本实施例配制的是己二酰胺甲醛低聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入质量分数为10％的己二酰胺和质量分数为15％的甲醛水溶液，将溶液pH值调至9.0，加热到80℃，保温1小时，随后降温至60℃，随后加入质量分数为75％的糠醇，调节溶液pH至3.5，加热到80℃，在80℃的状态下保温1小时，而后降温至室温，得到己二酰胺甲醛低聚物。

实施例2

本实施例配制的是己二酰胺甲醛低聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入质量分数为25％的己二酰胺和质量分数为45％的甲醛水溶液，将溶液pH值调至11.0，加热到70℃，保温0.5小时，随后降温至50℃，随后加入质量分数为30％的糠醇，调节溶液pH至4.0，加热到100℃，在100℃的状态下保温0.5小时，而后降温至室温，得到己二酰胺甲醛低聚物。

实施例3

本实施例配制的是酚醛低聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入质量分数为30％的苯酚和质量分数为55％的甲醛水溶液，将溶液pH值调至11.0，加热到60℃，保温1小时，随后降温至45℃，随后加入质量分数为15％的糠醇，调节溶液pH至8，加热到60℃，在60℃的状态下保温2小时，而后降温至室温，得到酚醛低聚物。

实施例4

本实施例配制的是酚醛低聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入质量分数为10％的苯酚和质量分数为20％的甲醛水溶液，将溶液pH值调至10.0，加热到50℃，保温0.5小时，随后降温至40℃，随后加入质量分数为70％的糠醇，调节溶液pH至9，加热到70℃，在70℃的状态下保温0.5小时，而后降温至室温，得到酚醛低聚物。

实施例5

本实施例是由实施例1和实施例3组合配制的铸造用共聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入实施例1中合成的质量分数为30％的己二酰胺甲醛低聚物和实施例4中合成的质量分数为20％的酚醛低聚物以及35％的糠醇，将溶液pH值调至4.0，加热到75℃，保温0.5小时，随后降温至35℃，随后加入质量分数为13％的甲醇、0.5％的硅烷偶联剂和1.5％的氨水，搅拌均匀后得到铸造用共聚物。

实施例6

本实施例是由实施例1和实施例4组合配制的铸造用共聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入实施例1中合成的质量分数为38％的己二酰胺甲醛低聚物和实施例4中合成的质量分数为45％的酚醛低聚物，将溶液pH值调至4.5，加热到80℃，保温1小时，随后降温至40℃，随后加入质量分数为15％的甲醇、0.8％的硅烷偶联剂和1.2％的氨水，搅拌均匀后，得到铸造用共聚物。

实施例7

本实施例是由实施例2和实施例3组合配制的铸造用共聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入实施例2中合成的质量分数为20％的己二酰胺甲醛低聚物和实施例3中合成的质量分数为10％的酚醛低聚物以及52.5％的糠醇，将溶液pH值调至5，加热到85℃，保温1.5小时，随后降温至45℃，随后加入质量分数为16.7％的甲醇、0.3％的硅烷偶联剂和0.5％的氨水，搅拌均匀后，得到铸造用共聚物。

实施例8

本实施例是由实施例2和实施例4组合配制的铸造用共聚物。包括如下步骤：

向反应容器中加入实施例2中合成的质量分数为15％的己二酰胺甲醛低聚物和实施例4中合成的质量分数为58％的酚醛低聚物以及15％的糠醇，将溶液pH值调至5.5，加热到90℃，保温2小时，随后降温至50℃，随后加入质量分数为9％的甲醇、0.6％的硅烷偶联剂和2.4％的氨水，搅拌均匀后，得到铸造用共聚物。

实施例9

本实施例是对实施例5～8制备的的铸造用共聚物树脂，在25摄氏度下和固化剂以及砂混合，其中树脂的用量为砂重量的1.2％，固化剂的用量为树脂用量的50％，制成试块。经过24小时后检测试块的抗拉强度以及灼烧减量，其中灼烧减量的实验条件为600℃，烘烤时间为2小时，得出以下数据，如表1所示：

表1灼烧减量与抗拉强度数据对照表

由上表可以看出，本发明方法制得的铸造用共聚物，在灼烧减量的实验中，灼烧减量范围为0.8％～1.2％，抗拉强度为2.5Mpa～3.1Mpa，其相对于糠醇含量60％的呋喃树脂效果更优，可以大大增加树脂的韧性以及降低树脂的发气量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种铸造用共聚物，其特征在于，包括组分一、组分二、组分三和辅助剂；

所述组分一为糠醇；

所述组分二为己二酰胺甲醛低聚物；

所述组分三为酚醛低聚物；

所述辅助剂包括甲醇、氨水和硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的一种铸造用共聚物，其特征在于，所述共聚物按质量百分比计，包括以下组分：

组分一：0~60%；

组分二：20%~80%；

组分三：10%~50%；

辅助剂：0.8%~24%。

3.根据权利要求1～2任意一项所述的一种铸造用共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤（A）、合成己二酰胺甲醛低聚物；

步骤（A1）、准备原材料，原材料包括己二酰胺，甲醛水溶液和糠醇；

步骤（A2）、将己二酰胺、甲醛水溶液放入反应容器中，将溶液pH值节调至9.0~11.0，随后加热到70℃~100℃，在70℃~100℃保温0.5~2h，降温至50℃~70℃；

步骤（A3）、将称好的糠醇加入反应容器中，并且调节pH至3.5~4.5；

步骤（A4）、随后将其加热到70℃~100℃，在70℃~100℃保温0.5~2小时；

步骤（A5）、降温至室温，即得己二酰胺甲醛低聚物；

步骤（B）、合成酚醛低聚物；

步骤（B1）准备原材料，原料包括苯酚，甲醛水溶液和糠醇；

步骤（B2）、首先将苯酚、甲醛水溶液放入反应容器中，将溶液pH值调至10.0~12.0，随后加热到50℃~80℃，在50℃~80℃保温0.5~2小时，降温至40℃~50℃；

步骤（B3）、将称好的糠醇加入反应容器中，并且调节pH至7.5~9.5；

步骤（B4）、随后将其加热到50℃~70℃，在50℃~70℃保温0.5~4小时；

步骤（B5）、降温至室温，即得酚醛低聚物；

步骤（C）、合成铸造用共聚物；

步骤（C1）、准备原材料，原料包括以下组分，所述各组分按质量百分比计：糠醇：0~60%，由步骤A中制得的己二酰胺甲醛低聚物：20%~80%，由步骤B中制得的酚醛低聚物：10%~50%，甲醇：0~20%，硅烷偶联剂：0.3%~1%，氨水：0.5%~3%；

步骤（C2）、首先将糠醇、己二酰胺甲醛低聚物、酚醛低聚物放入反应容器中，将溶液pH值调至4.0~6.0；

步骤（C3）、随后将其加热到70℃~100℃，在70℃~100℃保温0.5~2小时，而后降温至30℃~60℃；

步骤（C4）、将称好的甲醇，硅烷偶联剂，氨水加入反应容器中，搅拌均匀即得铸造用共聚物。

4.根据权利要求3所述的一种铸造用共聚物，其特征在于，所述组分二按质量百分比计，包括以下组分：

己二酰胺：5%~30%；

甲醛水溶液：10%~70%；

糠醇：0~75%。

5.根据权利要求3所述的一种铸造用共聚物，其特征在于，所述组分三按质量百分比计，包括以下组分：

苯酚：5%~30%；

甲醛水溶液：10%~70%；

糠醇：0~75%。

6.根据权利要求3所述的一种铸造用共聚物，其特征在于，所述辅助剂按质量百分比计，包括以下组分：

甲醇：0~20%；

硅烷偶联剂：0.3%~1%；

氨水：0.5%~3%。