SU895998A1 - Способ получени мочевино-фенолформальдегидной смолы - Google Patents

Description

.,1

Изобретение относитс  к питейному производству, а именно к составам св зующего дл  формовочных смесей холодного отверждени  и способам его получени .

Известны св зующие дл  формовочных смесей холодного отверждени , представл ющие собой мочевиноформальдегидную смолу, совмещенную с модифицирующими добавками, содержащими фенол, например со сланцевой смолой. Это св зующее готов т в реакторе путем перемешивани  мочевиноформальдегидной смолы, сланцевой смолы, растворител  и эмульгатора при 400-600 об/мин и 60-70°С под давлением 5 атм в течение 40-50 мин

13..

Недостатком данного св зующего  вл ютс  средние показатели термической стойкости 4 (коксовое число 2О-22%), что позвол ет использовать его в смес х дл  стержней ттри получении чугунного лить  небольщого веса, до 3-5 т. Кроме того, дл  получени  необходимой прочности смесей с данным св зующим (на уровне смесей с мочевинофуранонз1ми смолами ) требуетс  повышенный расход его (на 2О-30%) в смеси, что ухудшает санитарно-гигиенические услови  труда в стержневых отделени х.

Известно также св зующее дл  форю овочной смеси, состо щее из водорастворимого предконденсата формальдегида и фенола с мольным соотношением 1,510 2,5) : 1 и водорастворимого мочевиноформальдегидного соединени , содержащего мочевину и формальдегид ттри мольном соотношении (1:1)-(1:5). Св зующее получают путем приготовлени  жидкого

45 предконденсата, состо щего из фенола и формальдегида, который затем перемешивают с мочевиноформальдегидным соединением . Жидкий смешанный раствор не довод т до полной конденсации получени  готового продукта мочевиноформальдегидной смолы, а в виде полуфабриката этот смешанный раствор используют в качестве св зующего дл  совмещени  с кварце389 вым песком. Отверждение смеси осуществл ют при высоких температурах, так как св зующее синтезировано на полимеризацию в гор чем состо нии f Недостатком известного св зующего .  вл етс  низка  реакционна  способность, что обусловлено способом его .получени  механическим смешиванием компонентов, котора  в свою очередь не обеспечивает затвердевани  смесей, содержащих это св зующее на воздухе. Кроме того, известное св зующее содержит в своем составе большие количества Свободных продуктов - фенола и формальдегида, которые в дaJ ьнeйшeм не участвуют в процессах конденсации с мочевиноформальдегидным соединением, что ухудшает санитарно-гигиенические услови  при применеНИИ св зующего в литейном производстве. Недостатком известного способа  вл етс  также то, что он имеет широкий диапазон условий получени  св зующего и соответственно исходных веществ, что приводит к широкому интервалу изменени  свойств св зуюшегю и, следовательно смесей. Цель изобретени  - повышение реакционной способности св з -тощего при отверж дении формовочной смеси. Цель достигаетс  тем, что мочевину и формальдегид берут в мольном соотношении 1:( 1,9-2,1), нагревают в среде с рН 6,5-8,0 до 80-100 С и выдерживают при этой температуре 20-40 мин, затем ввод т кислотный катализатор до получени рН 4,2-4,7, выдерживают 15-30 мин, после чего повышают рН до 6,5-8,0 и ввод т фенол и формальдегид до получени  мольных соотношений фенол:мочевина:формальдегид (0,25-0,4):1:(2,5-2,7), конденсируют при рН 7,5-9,0 и 85-90 С в течение 4О-60 мин, сушат под вакуумом до получени  показател  преломлени  1,468-1,472, добавл оот мочевину до получени  мольного соотношени  фенолгмочевинагформальдегид (0,2-0,3):1:(1,82 ,2) и выдерживают при 55w65C в течение 20-40 мин, после чего охлаждают. Св зующее готов т в обогреваемом вакуум-реакторе периодического действи , снабженном конденсатором и обеспечиваюшем проведение стадий конденсации и вакуум-сушку смолы. В примерах 1-5 получено св зующее по 3 пределам - нижнему, среднему, и верхнему. Пример. Реакционную смесь, содержащую 420 г мочевины и 1075 г 84 формалина 37%-ной концентрации, нейтрализованную 42%-ным раствором, едкого натра до рН-7,5, нагревают до 80с и выдерживают 40 мин (мочевинагформалин 1:1.9). Введением 2О%-ного водного раствора хлористого аммони  снижают рН смеси до 4,6 и выдерживают 30 мин. Затем рН повышают до 7,8, добавл   42%-ный раствор едкого натра, и ввод5гг 344 г формалина, 3,5 г 42%-ного едкого натра и 165 г фенола (мочевина:формальдегид: фенол 1:2,5:0,25). Смесь выдерживают при 85 С в течение 60 мин, охлаждают до 70°С, после чего сушат под вакуумом до получени  смолы с показателем преломпени  1,470, По окончании вакуум-сушки добавл ют 126 г мочевины, выдерживают смолу при 6О С в течение 30 мин, а загем охлаждают (мочевинагформальдегид: фенол 1:1,92:0,20). П р и м е р 2. Реакционную смесь, содержащую 42О г мочевины и 1192 г формалина 37%-ной концентрации, нейгрализованную 42%-ным раствором едкого натра до рН-7,7, нагревают до ЮС С и выдерживают 2О мин (мочеБина;формальдегид 1:2,1). I Введением 20%-«ого водного раствора хлористого аммони  снижают рН смеси до 4,4 и выдерживают 15 мин. Затем рН повышают до 8,0, добавл   42%-.ный раствор едкого натра, и ввод т 227 г формалина, 3,5 г 42%-його едкого натра и 165 г фенола {мочевина:формальдегид: фенол 1:2,5:0,25), смесь выдерживают при в течение ЗО мин, охлаждают до 7О°С, после чего сушаг под вакуумом до получени  смолы с показателем преломлени  1,47О. По окончании вакуумсушки добавл ют 126 г мочевины, выдерживают смолу при 6О С в течение 30 мин, а затем охлаждают (мочевииа: формальдегид фенол 1:1,92:0,19). П р и м е р 3. Реакционную смесь, содержащую 42О г мочевины и 1134 г формалина 37%-ной конценграции, нейтрализованную 42%-ным раствором едкого натра до рН 7,5, нагревают до и Выдерживают 30 мин Смочевина:формальдегвд ) 1:2,0. Введением 2О%.ого водного раствора хлористого аммонн  снижают рН смеси до 4,6 и выдерживают 20 мнн. Затем рН повышают до 7,7, добавл   42%-ный раствор едкого натра, и ввод т 328 г формалина, 3,5 г 42%-ного едкого натра и 180 г фенола (мочевина:формальдегид: фенол 1:2,57:0,273), смесь выдерживаю при в течение 45 мин, охлаждают до 70°С, после чего сушат под вакуумом до получени  смолы с показателем преломлени  1,470. По окончании вакуумсушки добавл ют 126 г мочевины, выдерживают смолу при 6О С в течение ЗО мин, а затем охлаждают (мочевина: формальдегид:фенол 1:1,98:О,2О). П р и, м е р 4, Реакционную смесь, содержащую 420 г мочевины и 1134 г формалина 37%.щой. концентрации, нейтрализованную 42%-ным раствором едкого натра до рН 7,7, нагревают до 9О С и йыдерживают 30 мин (мочевина:формальдегид 1:2,0). Введением 20%-ного водного раствор хлористого аммони  снижают рН до 4,4 и вьщерживают 2О мин. Затем рН повышают до 8,0, добавл   42%-ный раствор едкого натра, и ввод т 284 г формалина 3,5 г 42%-ного едкого натра и 165 г фенола (мочевина:фо{Ж1альдегид:фш1ол . 1:2,5:0,25), смесь выдерживают при в течение 6О мин, охлаждают до ,7О С,-после чего сушат под вакуумом д получени  смолы с показателем преломл ни  1,470. По окончании вакуум-сушки добавл ют 126 г мочевины, выдерживаю смолу при 6О С в течение 30 мин, а за тем охлаждаюг (мочевина:формальдегид: фенол 1:1,92:0,19). Примерь. Реакционную смесь, содержащую 42О г мочевины и 1134 г формалина 37%-нрй концентрации, нейтра . лизованную 42%-ным раствором натра до рН 7,7, нагревают до и выдерживают ЗО мин (мочевина:формальг дегид 1:2,О). Введением 2О%-ного водного раствора хлористого снижают рН смеси до 4,5 и выдерживают 30 мин. Затем рН повышают до 7,5, добавл   42%-кьгй раствор едкого натра, и ввод т 398 г формалина, 3,5 г 42%-вого едкого награ и 264 г фенола (мочевина:формальдег11д: фенол 1:2,7:0,40), смесь выдерживают при в течение 60 мин, охлаждают до 7ОС, после чего сушат под вакуумом до получени  смолы с показателем 1фе- ломлени  1,47О. По окончании вакуумсушки добавл ют 126 г мочевины, выдерживают смолу прн 6О С в течение 30 мин, а затем охлаждают (мочевина: формальдегиД:фенол 1:2,1:О,ЗО). Полученное св зующее, условно названное КФФ-Л (карбамиднофано; ормальдвгидна -литейна ), характеризуетс  следук аими физико-лимкческими показател ми: Коэффициент рефракции 1,47 2-1,49d ( Кр) Концентраци  водород6 ,86-8,26 ных ионов 63,0-68,5 Сухой остаток: % Количество метилоль15 ,7-25,8 ных групп, % Смешиваемость смолы с. водой в объемном соотношении Врем  (1% хлористого 29-52 аммони ), с В аблице представлены значени  коксовых чисел и остаточной прочности смесей с известными и предлагаемыми св зующими .

дегидна  смола УКС

Смола УКС модифишфо1 ванна  20% фурилового спирта Предлагаемое

Испытанию подвергаютЕСЯ смеси следующего состава, вес. %:

Кварцевый песок96,5

Св зукица  смола КФФ-7в 2,5 Вода0,5

Фосфорна  кислота (50%-вой концентрации, уд.вес. 1,33) О,5

0,1

16

3 3-5

25 20-30 Испытание св зующих на геркшческую стойкость проводитс  по методике дл  определени  коксового числа (ГОСТ 5985 ,51). Навеску пробы св зующего (Юг)5 помещают в фарфоровый тигель, который став т в стальной тигель с крышкой и закрывают колпаком. Под дно тигл  подставл ют горелку и прокаливают испытуемый образец при до получени  посто нного веса коксового остатка к весу навески испытуемого св зующего (вес. %) , Термическа  прочность формовочной смеси холодного отверждени  определ ет с  по остаточной прочности образцов (5СЖ50), изготовленных из испытуемой формовочной смеси погретых 3 мин при . Как видно из таблицы, термическа  стойкость предлагаемого св зующего и прочность формовочной смеси на его основе почти в 3-3,5 раза превосходит соответствующие показатели чистой мочевино- 75 формальдегидной смолы и мочевинофурановой смолы, содержащей 2О % фурилового схгарта. Дл  приготовлени  смеси холодного отверждени  в ее состав ввод т предлагае-зо мое св зующее в количестве 1,6-5,0 вес.4. от веса формовочного песка, Вье- дение св зующего менее 1,5 вес.% не дает нужного технологического эффекта по прочности в св зи с недостатком св - jj зующего дл  обработки поверхности песка. Повыщение количества св зующего в смеси более 5 вес.% также нецелесообразно , так как существенного увеличени  . прочности не наблюдаетс , а газотвор- 40 ность смеси повыщаетс  и ухудшаютс  санитарно-гигиенические услови  труда. Дл  изготовлени  формовочной смеси может использоватьс  любой огнеупорный наполнитель, примен емый обычно литейных формовочных смесей. Наиболь шее распространение получил кварцевый песок, хот  может примен тьс  дливин, хромомагнезит, дистенсиплиманит и др. В качестве отвердител  дл  приготов (Пени  холоднотвердеющей формовочной смеси со св зующим в предлагаемом способе примен ют кислотные материалы: органические и неорганические кислоты, такие как фосфорна , сол на , серна , сульфокислоты, например, пара-толуолсульфокислота , щавелева  и др., а также соли, в частности хлористый аммоний, хлорное железо, и комплексные отвердител х д с к р ч ш ю см то «г см оп об об 2 см го Ф м ви , например смесь сол ной кислоты, орного и хлористого железа. Формовочную смесь холодного отвержни  С использованием предлагаемого  зующего готов т путем введени  в арцевый песок фосфорной кислоты и пееагавани  в течение 1-2 мин, после го ввод т св зукж1ее и воду, и перемевание продолжают в течение 1,5-2 мин. Изприготовленной смеси изготавлива- стержни в формы известным способом. П р и м е р 6. Дл  приготовлени  еси используют, вес.%: Кварцевый песок97,2 Св зующее1,5 Фосфорна  кислота (50%-ной концентрации)О,3 Водаг,0 Смесь имеет живучесть, мин 3-4 Врем  отверждени  образцов (50 м, высота - 5О м), мин 6-7 Прочность на сжатие образцов, изголенных из данной смеси составл ет, см через I ч4,5-4,5 3 ч7,0-8,0 24 ч18-2О Термическа  прочность формовочной еси с предлагаемыми св зующими едел етс  по остаточной прочности азцов, прогретых до 900 С. Термическа  прочность (на сжатие) азцов, изготовленных из смеси, кг/см Пример7. Дл  приготовлени  еси используют, вес.%: Кварцевый песок93,2 Св зующее5,0 Фосфорна  кислота (50%-ной концентрации)1,5 Вода0,3 Смесь имеет живучесть, мин 15-25 Врем  отверждени  образцов, мин.17-30 Прочность (на сжатие) образцов, изовленных из данной смеси, кг/см : через I ч1О-13 3 ч17-2О 24 ч40-55 ормула изобретени  Способ получени  мочевинофенолфор- льдегидной смолы конденсацией мочеы , фенола и формальдегида при нагре- вании в среде с переменной кнслотносгъю отличающийс  , что, с целью повышени  реакционной .способности св зующего при отверждении формовочной смеси, мочевину и формальдегид берут в мольном соотношении 1:( 1,9-2Д), нагревают в среде с величиной рН 6,5-8,0 до 80-1ОО С и вьздерживают при этой температуре мин, затем ввод т кислотный катализатор до получени  рН 4,2-4,7, выдерживают 15-ЗО мин, после чего повышают рН до 6,5-8,0 и ввод т фенол и формальдегид до получени  мольных соотношений фенол:мочевина:формальдегид (0,25-0,4):l:(2,5-2,7), -конденсируют при рН 7,5-9,0 и 85-90 в течение 4О-6О мин, сушаг под вакуумом до получени  величины показател  преломле« ни  1,,472, добавл ют мочеышу до получени  мольного соотношени  фенол:мочевина:формальдегид (О,2-0,3):1: :(1,8-2,2) и выдерживают при 55-65 С 20-40 мин, после чего охлаждают. 7 Источники информацииj прин тые во внимание при Л епертиэе 1.Авторское свидетельство СССР К4 538520, кл. В 22 С 1/16, 01.О8.74. 2.Патент ФРГ № 1433956, кл. В 22 С 1/22, опублик. О6.05.7О (прототип).

Claims (1)

1. Способ получения мочевинофенолформальдегидной смолы конденсацией мочевины, фенола и формальдегида при нагре— вании в среде с переменной кислотностью, отличающийся тем, что, с целью повышения реакционной способности связующего при отверждении формовочной смеси, мочевину и формальдегид берут в мольном соотношении 1:( 1,9-2,'!), нагревают в среде с величиной pH 6,5-8,0 до 80—100® С и вьщерживают при этой температуре 20-40 мин, затем вводят кислотный катализатор до получения pH

   4,2-4,7, выдерживают 15-30 мин, после чёго повышают pH до 6,5-8,0 и вводят фенол и формальдегид до получения мольных соотношений фенол:мочевина:формальдегид (0,25-0,4):1:(2,5-2,7), 'конденсируют при pH 7,5-9,0 и 85-90¾ в гече10 ние 40—60 мин, сушат под вакуумом до получения величины показателя преломлен ния 1,468—1,472, добавляют мочевину до получения мольного соотношения фе5 нол:мочевина:формальдегид (0,2-0,3):1:

   :(1,8-2,2) и выдерживают при 55-65 С 20-40 мин, после чего охлаждают. 7