鑄造用熱芯盒樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鑄造用熱芯盒樹脂及其制備方法,其原料及質(zhì)量百分含量為：糠醇90-95%、固體甲醛0.2-1.0%、尿素1.0-2.0%、一元醇2.0-5.0%和偶聯(lián)劑0.2-1%，所述的制備過程采用固體甲醛代替液體甲醛，減少了制備過程中脫水的環(huán)節(jié)，達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、增效益的目的；制備的熱芯盒樹脂具有游離甲醛含量低，強(qiáng)度高、粘度低等特點。
【專利說明】鑄造用熱芯盒樹脂及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種熱芯盒樹脂及其制備方法，特別是涉及一種鑄造用熱芯盒樹脂及 其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前我國鑄造行業(yè)處于成長期，世界鑄造產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，無論鑄件的數(shù)量和質(zhì) 量，逐年提商。隨著近幾年的發(fā)展應(yīng)用，熱芯盒制芯工藝因其生廣效率商、尺寸精度商、砂型 強(qiáng)度高等優(yōu)點，越來越被業(yè)內(nèi)認(rèn)可。它為快速生產(chǎn)尺寸精度高的中、小砂芯提供了一種非常 有效的方法，廣泛用于汽車、拖拉機(jī)等類似行業(yè)大量流水生產(chǎn)中小型砂芯。
[0003] 目前熱芯盒的生產(chǎn)使用主要是受到三個方面的制約：1)熱芯盒樹脂普遍氣味較 大，主要是由于樹脂中含有大量的游離甲醛，污染環(huán)境，損害工人身體健康；2)熱芯盒樹脂 發(fā)氣量大，發(fā)氣速度快，易產(chǎn)生鑄造缺陷；3)砂芯抗吸濕性差，強(qiáng)度不穩(wěn)定；4)熱芯盒樹脂 制備過程中產(chǎn)生大量的工藝廢水，廢水中含有大量游離甲醛、甲醇、甲基喃等小分子有機(jī) 物，對環(huán)境造成污染。
[0004] 有關(guān)熱芯盒樹脂及其制備方法，我們檢索到以下文獻(xiàn)： 1、中國專利，名稱：一種鑄造用熱芯盒樹脂的生產(chǎn)方法申請(專利）號：CN 201310374822. 1公開（公告)號：CN103435768A申請(專利權(quán))人：寧夏共享集團(tuán)有限責(zé) 任公司地址：寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)同心南路199號發(fā)明（設(shè)計)人：韓文；楊 洋；何龍，摘要：一種鑄造用熱芯盒樹脂的生產(chǎn)方法，該方法如下：將苯酚加熱融解溶解， 加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機(jī)，依次加入甲醛水溶液和糠醇，用堿液將料液調(diào)PH值至9一 10 ; 打開蒸汽閥，升溫，計時保溫，補(bǔ)加上一步堿液量的1/2,計時保溫30分鐘；保溫結(jié)束，降溫 至80°C，用甲酸調(diào)pH值至4. 5 - 5. 5,真空脫水；加入尿素，升溫至90-95°C，計時保溫60 分鐘，降溫至70°C，加糠醇，加入改性劑，攪拌；降溫至40°C時，加增強(qiáng)劑，加氫氧化鈉水溶 液調(diào)pH值至7- 8,繼續(xù)攪拌15分鐘后放料，包裝入庫；該發(fā)明方法獨特、低發(fā)氣量、低游 離醛、高強(qiáng)度、抗?jié)裥阅芎玫倪m用于中、小砂芯。
[0005] 2、中國專利，名稱：熱芯盒呋喃樹脂申請(專利)號：201110067012. 2公開(公 告）號：CN 102153719A 申請(專利權(quán)）人：十堰市鄖縣鑄邦化工有限責(zé)任公司，地址： 湖北省十堰市鄖縣原種場譚家灣村六組，發(fā)明（設(shè)計）人：辛杰；尹俊，摘要：熱芯盒呋 喃樹脂，按質(zhì)量份由甲醒375±5份、尿素85±5份、苯酚100±5份、糠醇600±5份、 丙三醇50±5份、山梨醇20±5,經(jīng)過如下步驟制成：（1)將苯酚、甲醛、尿素投入反應(yīng)釜 中，用質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉水溶液，調(diào)節(jié)pH值為8. 5?9.0,在80?95°C 反應(yīng)60?80分鐘；（2)加入糠醇，用質(zhì)量百分比濃度為10%的鹽酸水溶液，調(diào)節(jié)pH值為 4. 5-4. 8,在90?98°C反應(yīng)90?110分鐘；（3)用質(zhì)量百分比濃度為30%的氫氧化鈉水 溶液調(diào)節(jié)pH值為7.0,然后真空脫水，加入丙三醇、山梨醇，相互混合均勻，冷卻至50°C以 下，放料。本發(fā)明的固化溫度在160-170°C，通過降低固化溫度，既節(jié)能降耗，又改善了生產(chǎn) 工人的工作環(huán)境，提高了鑄件精度。
[0006] 上述文獻(xiàn)的熱芯盒樹脂及其制備方法雖然能夠制備鑄造用的熱芯盒樹脂，但原料 中均采用濃度為37%左右的液體甲醛，甲醛溶液中含水63%，在縮聚過程中還要生成一定量 的水。故在樹脂的合成過程中，需要脫去大量的工藝廢水，廢水中含有大量游離甲醛、甲醇、 甲基喃等小分子有機(jī)物，C0D值高達(dá)數(shù)萬，排入水體中會造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污染；另外， 上述文獻(xiàn)制備的熱芯盒樹脂使用過程中含有大量的游離甲醛，氣味大，污染環(huán)境，損害工人 身體健康。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)過程中無廢水排放，具有游離甲醛含量低，強(qiáng)度高、 粘度低的鑄造用熱芯盒樹脂及其制備方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種鑄造用熱芯盒樹脂，其特征在于，其原料及質(zhì)量百分含量為：糠醇90-95%、固體甲 醛 0· 2-1. 0%、尿素 1. 0-2. 0%、一元醇 2. 0-5. 0% 和偶聯(lián)劑 0· 2-1%。
[0009] 本發(fā)明的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將糠醇、一元醇加入反應(yīng)釜中，用堿性催化劑調(diào)節(jié)PH值至11. 0-12. 0 ; (2) 加入尿素、固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每分鐘升溫2°C，升溫至84-86°C，保溫90分 鐘； (3) 降溫至65°C以下，加入糠醇，用酸性催化劑調(diào)節(jié)PH值至4. 5-5. 5,加蒸汽升溫，保 持每分鐘升溫2 °C，升溫至89-91°C，保溫100分鐘； (4) 降溫至60°C以下，加入糠醇、一元醇、偶聯(lián)劑攪拌均勻后得到成品。
[0010] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的20%-30%，步驟 (3)中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的25%-35%，步驟（4)加入的糠醇量為配方組 成中糠醇的余下部分。
[0011] 以上所述的步驟（1)中加入的一元醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的45%-55%，步 驟（4)加入的一元醇量為配方組成中一元醇的余下部分。
[0012] 以上所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為90. 0-99. 9%。
[0013] 以上所述的一元醇為低分子一元醇，為甲醇、乙醇、丙醇中的一種，優(yōu)先選用甲醇。
[0014] 以上所述的堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三聚氰胺、六亞甲基四胺中的一種 或幾種。
[0015] 以上所述的酸性催化劑為鹽酸、磷酸、硫酸、甲酸、醋酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、二甲 苯磺酸中的一種或幾種。
[0016] 以上所述的偶聯(lián)劑為娃燒偶聯(lián)劑，為Y -氨丙基二乙氧基娃燒、Y - (2, 3_環(huán)氧 丙氧）丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑X-602、硅 烷偶聯(lián)劑Y-603中的一種或幾種。
[0017] 以上所述的鑄鐵用呋喃樹脂制備過程還可以加入0. 2-0. 5%的聚乙烯醇，聚乙烯 醇是一種具有大量羥基的高分子化合物，可以與甲醛反應(yīng)得到聚乙烯醇半縮醛和聚乙烯醇 縮醛，聚乙烯醇與聚乙烯醇縮甲醛本身具有粘接性能，使呋喃樹脂具有良好的粘接性。另 夕卜，沒有參與反應(yīng)的部分聚乙烯醇將會成為甲醛的捕捉劑，使呋喃樹脂中的游離甲醛含量 降低至0. 005%。
[0018] 本發(fā)明突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步是： 1、本發(fā)明鑄造用熱芯盒樹脂制備過程中采用固體甲醛代替液體甲醛，減少了制備過程 中脫水的環(huán)節(jié)，不僅從根本上解決了原工藝產(chǎn)生廢水污染的難題，而且減少脫水所需時間 〇. 5小時，減少脫水所產(chǎn)生的能耗150元/噸，減少廢水排放40kg/噸，產(chǎn)品性能提高15%， 達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、增效益的目的，具有顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
[0019] 2、本發(fā)明鑄造用熱芯盒樹脂制備過程中加入偶聯(lián)劑，使樹脂的強(qiáng)度得到極大的提 高，24h強(qiáng)度達(dá)2. 6MPa以上，可以降低樹脂的加入量，從而降低噸砂成本。
[0020] 3、本發(fā)明的鑄造用熱芯盒樹脂具有粘度低，便于計量，易混砂，型砂流動性好；固 化快、強(qiáng)度1?，可減少樹脂加入量，提1?生廣效率，降低生廣成本，同時有利提1?鑄件質(zhì)量。
[0021] 4、本發(fā)明的鑄造用熱芯盒樹脂游離甲醛含量低于0.2%，生產(chǎn)過程中氣味小，改善 了工人工作條件，減少了環(huán)境污染。
[0022] 5、本發(fā)明的鑄造用熱芯盒樹脂的型砂潰散性好，減少生產(chǎn)后清砂工作量，提高工 作效益，而且生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高，輪廓清晰，表面光潔。

【具體實施方式】
[0023] 實施例1 由糠醇900kg、固體甲醒4kg、尿素11kg、甲醇35kg和娃燒偶聯(lián)劑5kg，經(jīng)如下步驟制 成： (1) 將糠醇、甲醇加入反應(yīng)釜中，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至11. 5±0. 5 ; (2) 加入尿素，固體甲醒，升溫至85°C，保溫90分鐘； (3) 降溫至65°C以下，加入糠醇，用甲酸調(diào)節(jié)PH值至5. 0±0. 5,升溫至90°C，保溫100 分鐘； (4) 降溫至60°C以下，加入糠醇、甲醇、硅烷偶聯(lián)劑攪拌均勻后即可放料，得到成品。
[0024] 所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為90. 0%。
[0025] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的20%，步驟（3)中 加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的25%，步驟（4)加入的糠醇量為配方組成中糠醇 的余下部分。
[0026] 以上所述的步驟（1)中加入的甲醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的45%，步驟（4)力口 入的甲醇量為配方組成中甲醇的余下部分。
[0027] 實施例2 由糠醇950kg、固體甲醒2kg、尿素14kg、乙醇3kg和娃燒偶聯(lián)劑2kg,經(jīng)如下步驟制成： (1) 將糠醇、乙醇加入反應(yīng)釜中，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)PH值至11. 5±0. 5 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，升溫至85°C，保溫90分鐘； (3) 降溫至65°C以下，加入糠醇，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值至5. 0±0. 5,升溫至90°C，保溫100 分鐘； (4) 降溫至60°C以下，加入糠醇、乙醇、硅烷偶聯(lián)劑攪拌均勻后得到成品. 所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為96. 0%。
[0028] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的25%，步驟（3)中 加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的30%，步驟（4)加入的糠醇量為配方組成中糠醇 的余下部分。
[0029] 以上所述的步驟（1)中加入的乙醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的48%，步驟（4)力口 入的乙醇量為配方組成中乙醇的余下部分。
[0030] 實施例3 由糠醇950kg、固體甲醒3kg、尿素13kg、丙醇32kg和娃燒偶聯(lián)劑Y-6033kg，經(jīng)如下步 驟制成： (1) 將糠醇、丙醇加入反應(yīng)釜中，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至11. 5±0. 5 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，升溫至85°C，保溫90分鐘； (3) 降溫至65°C以下，加入糠醇，用甲酸和硫酸調(diào)節(jié)PH值至5. 0±0. 5,升溫至90°C， 保溫100分鐘； (4) 降溫至60°C以下，加入糠醇、丙醇、硅烷偶聯(lián)劑Y-603攪拌均勻后得到成品。
[0031] 所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為93. 0%。
[0032] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的28%，步驟（3)中 加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的32%，步驟（4)加入的糠醇量為配方組成中糠醇 的余下部分。
[0033] 以上所述的步驟（1)中加入的丙醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的52%，步驟（4)加 入的丙醇量為配方組成中丙醇的余下部分。
[0034] 實施例4 由糖醇920kg、固體甲醒2kg、尿素12kg、甲醇34kg、娃燒偶聯(lián)劑X-602和γ -氛丙基二 乙氧基硅烷4kg和聚乙烯醇2kg，經(jīng)如下步驟制成： (1) 將糠醇、甲醇加入反應(yīng)釜中，用氫氧化鈉和六亞甲基四胺溶液調(diào)節(jié)PH值至 11. 5±0· 5 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，升溫至85°C，保溫90分鐘； (3) 降溫至65°C以下，加入聚乙烯醇和糠醇，用甲酸調(diào)節(jié)PH值至5. 0±0. 5,升溫至 90°C，保溫100分鐘； (4) 降溫至60°C以下，加入剩余的糠醇、甲醇、Y -氨丙基三乙氧基硅烷和硅烷偶聯(lián)劑 X-602攪拌均勻后得到成品。
[0035] 所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為99. 9%。
[0036] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的30%，步驟（3)中 加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的35%，步驟（4)加入的糠醇量為配方組成中糠醇 的余下部分。
[0037] 以上所述的步驟（1)中加入的甲醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的55%，步驟（4)力口 入的甲醇量為配方組成中甲醇的余下部分。
[0038] 本發(fā)明熱芯盒樹脂的技術(shù)指標(biāo)： 實餾ill 實施擁2 實施倆3 實施倒4 so so se so 切，a*s 密氣)^0》 H1.3 L15-JL20 L1IM.25 1.20-1.? 3.0 3.5 2.2 X? SC iggirmi i.12 0.15 0.15 a 0015
【權(quán)利要求】
1. 一種鑄造用熱芯盒樹脂，其特征在于，其原料及質(zhì)量百分含量為：糠醇90-95%、固體 甲醛 0· 2-1. 0%、尿素 1. 0-2. 0%、一元醇 2. 0-5. 0% 和偶聯(lián)劑 0· 2-1%。
2. 權(quán)利要求1所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將糠醇、一元醇加入反應(yīng)釜中，用堿性催化劑調(diào)節(jié)PH值至11.0-12.0 ; (2) 加入尿素、固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每分鐘升溫2°C，升溫至84-86°C，保溫90分 鐘； (3) 降溫至65°C以下，加入糠醇，用酸性催化劑調(diào)節(jié)PH值至4. 5-5. 5,加蒸汽升溫，保 持每分鐘升溫2 °C，升溫至89-91°C，保溫100分鐘； (4) 降溫至60°C以下，加入糠醇、一元醇、偶聯(lián)劑攪拌均勻后得到成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的步驟（1) 中加入的糠醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的20%-30%，步驟（3)中加入的糠醇的質(zhì)量百分 含量為配方組成的25%-35%，步驟（4)加入的糠醇量為配方組成中糠醇的余下部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的步驟（1) 中加入的一元醇的質(zhì)量百分含量為配方組成的45%-55%，步驟（4)加入的一元醇量為配方 組成中一元醇的余下部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的固體甲 醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為90. 0-99. 9%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的一元醇 為低分子一元醇，為甲醇、乙醇、丙醇中的一種，優(yōu)先選用甲醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的堿性催 化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三聚氰胺、六亞甲基四胺中的一種或幾種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的酸性催 化劑為鹽酸、磷酸、硫酸、甲酸、醋酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、二甲苯磺酸中的一種或幾種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄造用熱芯盒樹脂的制備方法，其特征在于：所述的偶聯(lián)劑 為娃燒偶聯(lián)劑，為Y-氨丙基二乙氧基娃燒、Y -（2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒、 γ -甲基丙烯醜氧基丙基二甲氧基娃燒、娃燒偶聯(lián)劑X-602、娃燒偶聯(lián)劑Y-603中的一種或 幾種。
【文檔編號】B22C1/22GK104193936SQ201410434200
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】戴宗憲, 羅永杰 申請人:玉林市蘭科鑄造材料有限公司