專利名稱：：鑄造用易潰散呋喃樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種改性呋喃樹脂及其制備方法，具體地說，本發(fā)明是一種鑄造用易潰散呋喃樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
：呋喃樹脂砂是一種應(yīng)用最早、最成熟的造型、制芯工藝，特別適用于單件、小批量，中、大型鑄件的鑄造生產(chǎn)。它的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高、舊砂再生回用率高。鑄造生產(chǎn)澆鑄過程中，樹脂砂型與金屬液接觸后，樹脂受熱分解而使樹脂砂型強(qiáng)度降低的性質(zhì)，鑄造上習(xí)慣稱為樹脂砂的潰散性。樹脂砂潰散性的測定方法是將加熱至規(guī)定溫度后的試樣，待其冷卻至室溫，再放在振動篩上振動落砂，然后測定試樣放置層振動篩中的剩余砂量，試樣放置層振動篩中的剩余砂量越少，表明樹脂的潰散性越好。樹脂優(yōu)良的潰散性能，能使鑄件凝固過程中所受的應(yīng)力降低，從而減少鑄件由于應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋缺陷。普通呋喃樹脂由于樹脂中糠醇具有過高的高溫強(qiáng)度，導(dǎo)致了呋喃樹脂砂的潰散性差，鑄件澆鑄過程中砂型退讓小，鑄件容易產(chǎn)生熱裂，使鑄件的成品率降低。這樣的問題阻礙了呋喃樹脂在鑄造生產(chǎn)中的進(jìn)一步應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)，提出了一種易潰散的呋喃樹脂及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種鑄造用易潰散呋喃樹脂及其制備方法，用松香改性而制得。松香是一種天然樹脂，原料來自于可再生的松樹資源——松樹中的松脂。按原料來源和加工方法的不同可以分為脂松香、木松香、浮油松香。松香的分子式為C19H29COOH，其主要成份的結(jié)構(gòu)式為<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage4</formula>本發(fā)明松香的加入量為537wt%，以糠醇的總重量計(jì)。所加入的松香可以是脂松香、木松香、浮油松香。一般普通呋喃樹脂的合成工藝為反應(yīng)釜中加入甲醛，啟動攪拌，加入尿素溶解后，在堿性條件下反應(yīng)一定時間；再加入一步糠醇反應(yīng)；加入糠醇后首先在堿性條件下反應(yīng)，再調(diào)整物料體系PH值為酸性進(jìn)行反應(yīng)；次后加入二步尿素降低樹脂中的游離甲醛，再后將物料體系在真空條件下脫水，脫水后加入二歩糠醇，攪拌均勻，得產(chǎn)品。在合成鑄造用易潰散呋喃樹脂的過程中，首先松香與糠醇在酸性條件下進(jìn)行加成聚合反應(yīng)，形成松香改性糠醇組分，再在普通呋喃樹脂的合成工藝中，用松香改性糠醇組分代替糠醇參與反應(yīng)合成易漬散呋喃樹脂。易潰散呋喃樹脂中由于利用松香對糠醇進(jìn)行了改性，借助松香分子結(jié)構(gòu)中的垸基側(cè)鏈結(jié)構(gòu)特性，使樹脂熱分解速度加快，從而提高了樹脂砂的潰散性能，更適用于鑄造生產(chǎn)的需求。本發(fā)明鑄造用易潰散呋喃樹脂產(chǎn)品的制備方法可以通過以下步驟完成第一步、首先合成松香改性糠醇組分，合成松香改性糠醇組分的時候，松香的加入量為537wt%，以糠醇的總重量計(jì)。反應(yīng)步驟為將糠醇的PH值用稀酸溶液調(diào)整至酸性，PH值最佳范圍為1.03.0，(PH值范圍低于1.0時，反應(yīng)過程中容易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象；PH值范圍高于3.0時，反應(yīng)速度緩慢，不利于合成反應(yīng)。)加入符合配比要求的松香，升溫7090℃進(jìn)行反應(yīng)，物料粘度達(dá)到1740秒(25℃，4#杯粘度；松香加入量取下限時，粘度取下限；松香加入量取上限時，粘度取上限)時停止反應(yīng)，用堿性溶液調(diào)整PH二6.57.5，真空狀態(tài)下進(jìn)行脫水，脫水至樹脂含水1.0%以下停止，得松香改性糠醇組分待用。合成過程中所用的稀酸溶液可以是硫酸、鹽酸、草酸、甲酸、磺酸等1020%的溶液，以草酸為最佳；合成過程中所用的堿性溶液可以是氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等的溶液，以氫氧化鈉為最佳。第二步、用第一步合成的松香改性糠醇組分代替糠醇，按普通呋喃樹脂的合成工藝合成本發(fā)明的易潰散呋喃樹脂。在合成普通含氮呋喃樹脂的時候，尿素甲醛(摩爾比)二l:1.22.4。在此反應(yīng)階段調(diào)整PH值所使用的溶液最好與第一步的相同。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明合成的鑄造用易潰散呋喃樹脂，與普通的呋喃樹脂相比，用其制備的樹脂砂潰散性提高了3060%，能滿足鑄件樹脂砂的性能要求，擴(kuò)大了呋喃樹脂在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用，并可以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1原材料組成甲醛(濃度37。zO:176Kg，尿素100Kg，糠醇660Kg，木松香233Kg。反應(yīng)步驟第一歩、反應(yīng)釜中加入糠醇660Kg，啟動攪拌，用20%草酸溶液調(diào)整PH=1.11.4，加入木松香233Kg，升溫至7476"反應(yīng)至物料粘度3540秒(25°C，4井杯粘度)，降溫，用15%氫氧化鈉溶液調(diào)整PH二6.57.5，真空狀態(tài)下進(jìn)行脫水，脫水至樹脂含水1.0%以下停止，得木松香改性糠醇組分823Kg左右待用。第二步、反應(yīng)釜中加入甲醛(濃度37%)176Kg，啟動攪拌，加入一步尿素80Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)PH值為8.89.0，升溫至90土2。C反應(yīng)1小時；加入木松香改性糠醇組分200Kg再反應(yīng)1小時；調(diào)整物料體系PH值為4.54.8，反應(yīng)溫度95士2。C反應(yīng)1.5小時；加入二步尿素20Kg，調(diào)整物料體系PH值為7.88.0，75±2'C反應(yīng)1小時后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下脫水110Kg，加入剩余木松香改性糠醇組分623Kg左右，攪拌均勻，放料得產(chǎn)品989Kg左右。實(shí)施例2原材料組成甲醛(濃度37%):320Kg，尿素100Kg，糠醇800Kg，脂松香176Kg。反應(yīng)步驟第一步、反應(yīng)釜中加入糠醇800Kg，啟動攪拌，用20%草酸溶液調(diào)整PH二1.82.0，加入脂松香176Kg，升溫至8790。C反應(yīng)至物料粘度2530秒(25°C，4#杯粘度)，降溫，用15%氫氧化鈉溶液調(diào)整PH二6.57.5，真空狀態(tài)下進(jìn)行脫水，脫水至樹脂含水1.0%以下停止，得脂松香改性糠醇組分911Kg左右待用。第二步、反應(yīng)釜中加入甲醛(濃度37。％)320Kg，啟動攪拌，加入一步尿素80Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)PH值為8.48.6，升溫至85士2"C反應(yīng)1小時；加入脂松香改性糠醇組分320Kg再反應(yīng)1小時；調(diào)整物料體系PH值為4.14.3，反應(yīng)溫度90士2。C反應(yīng)1小時；加入二步尿素20Kg，調(diào)整物料體系PH值為7.88.0，85±2°C反應(yīng)05小時后，將物料體系降溫停止反應(yīng);在真空條件下脫水190Kg，加入剩余脂松香改性糠醇組分591Kg左右，攪拌均勻，放料得產(chǎn)品1140Kg左右。實(shí)施例3甲醛(濃度37%):270Kg，尿素100Kg，糠醇950Kg，浮油松香150Kg。反應(yīng)歩驟第一步、反應(yīng)釜中加入糠醇950Kg，啟動攪拌，用20%草酸溶液調(diào)整PH二2.52.8，加入浮油松香150Kg，升溫至8083。C反應(yīng)至物料粘度1923秒(25°C，4弁杯粘度)，降溫，用15%氫氧化鈉溶液調(diào)整PH二6.57.5，真空狀態(tài)下進(jìn)行脫水，脫水至樹脂含水l.O%以下停止，得浮油松香改性糠醇組分1030Kg左右待用。第二步、反應(yīng)釜中加入甲醛(濃度37%)270Kg，啟動攪拌，加入一步尿素80Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)PH值為8.48.6，升溫至85土2。C反應(yīng)1小時；加入浮油松香改性糠醇組分370Kg再反應(yīng)1小時；調(diào)整物料體系PH值為4.14.3，反應(yīng)溫度90士2℃反應(yīng)1小時；加入二步尿素20Kg，調(diào)整物料體系PH值為7.88.0，85±2℃反應(yīng)05小時后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下脫水160Kg，加入剩余浮油松香改性糠醇組分660Kg左右，攪拌均勻，放料得產(chǎn)品1240Kg左右。對比例1原材料組成甲醛(濃度37%):176Kg，尿素100Kg，糠醇823Kg。反應(yīng)步驟反應(yīng)釜中加入甲醛(濃度37%)176Kg，啟動攪拌，加入一步尿素80Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)PH值為8.89.0，升溫至90土2。C反應(yīng)1小時；加入糠醇200Kg再反應(yīng)1小時；調(diào)整物料體系PH值為4.54.8，反應(yīng)溫度95士2。C反應(yīng)1.5小時；加入二步尿素20Kg，調(diào)整物料體系PH值為7.88.0，75土2℃反應(yīng)1小時后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下脫水160Kg，加入剩余糠醇623Kg，攪拌均勻，放料得產(chǎn)品989Kg左右。對比例2原材料組成甲醛(濃度37%):320Kg，尿素100Kg，糠醇911Kg。反應(yīng)步驟反應(yīng)釜中加入甲醛(濃度37%)320Kg，啟動攪拌，加入一步尿素80Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)PH值為8.48.6,升溫至85土2℃反應(yīng)1小時；加入糠醇320Kg再反應(yīng)1小時；調(diào)整物料體系PH值為4.14.3，反應(yīng)溫度90±2"反應(yīng)1小時；加入二步尿素20Kg，調(diào)整物料體系PH值為7.88.0，85土2。C反應(yīng)05小時后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下脫水190Kg，加入剩余糠醇591Kg，攪拌均勻，放料得產(chǎn)品1140Kg左右。對比例3原材料組成甲醛(濃度37%):270Kg，尿素100Kg，糠醇1030Kg。反應(yīng)步驟反應(yīng)釜中加入甲醛(濃度37。/0270Kg，啟動攪拌，加入一步尿素80Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調(diào)節(jié)PH值為8.48.6，升溫至85士2。C反應(yīng)1小時；加入糠醇370Kg再反應(yīng)1小時；調(diào)整物料體系PH值為4.14.3，反應(yīng)溫度90士2。C反應(yīng)1小時；加入二步尿素20Kg，調(diào)整物料體系PH值為7.88.0，85土2'C反應(yīng)05小時后，將物料體系降溫停止反應(yīng)；在真空條件下脫水160Kg，加入剩余糠醇660Kg，攪拌均勻，放料得產(chǎn)品1240Kg左右。以上合成呋喃樹脂的指標(biāo)結(jié)果見表1。以上合成呋喃樹脂制備的樹脂砂潰散性試驗(yàn)結(jié)果見表2。含氮量和游離甲醛的分析方法按JB/T7526—1994《鑄造用自硬呋喃樹脂》執(zhí)行。樹脂砂常溫抗拉強(qiáng)度檢測方法按JB/T7527—1994《鑄造用自硬呋喃樹脂性能測定方法》執(zhí)行。樹脂砂潰散性試驗(yàn)方法1、將330g樹脂砂制成直徑為10cm、高為5cm的圓柱形試塊放置24小時，用瓷柑堝盛放后，放入恒溫600'C的馬弗爐中烘燒3分鐘，取出冷卻至室溫。2、將烘燒后的試塊放入70目振動篩中振動2分鐘，測定70目振動篩中的試塊剩余質(zhì)量。表1實(shí)施例13及比較例13的指標(biāo)測定結(jié)果<table><row><column>項(xiàng)目</column><column>含氮量(％)</column><column>游離甲醛(％)</column></row><row><column></column><column>實(shí)施例1</column><column>4.692</column><column>0.364</column></row><row><column></column><column>實(shí)施例2</column><column>3.892</column><column>0.297</column></row><row><column></column><column>實(shí)施例3</column><column>3.629</column><column>0.263</column></row><row><column></column><column>比較例1</column><column>4.685</column><column>0.331</column></row><row><column></column><column>比較例2</column><column>3.874</column><column>0.276</column></row><row><column></column><column>比較例3</column><column>3,641</column><column>0.262</column></row><table>表2實(shí)施例13及比較例13制備的樹脂砂潰散性試驗(yàn)結(jié)果<table><row><column></column><column>項(xiàng)目</column><column>常溫抗拉強(qiáng)度(MPa)</column><column>潰散性(g)</column></row><row><column></column><column>實(shí)施例1</column><column>1.86</column><column>85</column></row><row><column></column><column>實(shí)施例2</column><column>1.93</column><column>97</column></row><row><column></column><column>實(shí)施例3</column><column>2.01</column><column>120</column></row><row><column></column><column>比較例1</column><column>1.96</column><column>176</column></row><row><column></column><column>比較例2</column><column>2.04</column><column>193</column></row><row><column></column><column>比較例3</column><column>2.17</column><column>217<table>本發(fā)明合成的鑄造用易潰散呋喃樹脂，與普通的呋喃樹脂相比，用其制備的樹脂砂潰散性提高了3060%，能滿足鑄件樹脂砂的性能要求，擴(kuò)大了呋喃樹脂在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用，并可以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。以上對本發(fā)明所提供的鑄造用易潰散呋喃樹脂及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。權(quán)利要求1.一種鑄造用易潰散呋喃樹脂，其特征在于用松香改性而制得。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鑄造用易潰散呋喃樹脂，其特征在于:所述的松香的加入量為537wt%，以糠醇的總重量計(jì)。3.權(quán)利要求1所述的鑄造用易潰散呋喃樹脂的制備方法，其特征在于先以合成松香改性糠醇組分，再合成易潰散呋喃樹脂。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造用易漬散呋喃樹脂的制備方法，其特征在于合成松香改性糠醇組分時，反應(yīng)PH值范圍為1.03.0，反應(yīng)溫度為7090°C。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造用易潰散呋喃樹脂的制備方法，其特征在于合成易潰散呋喃樹脂時，尿素與甲醛的摩爾比為1:1.22.4。全文摘要本發(fā)明公開了一種鑄造用易潰散呋喃樹脂及其制備方法，用松香改性而制得。松香的加入量為5～37wt％，以糠醇的總重量計(jì)。在合成鑄造用呋喃樹脂的過程中，通過加入松香對呋喃樹脂進(jìn)行改性，使樹脂熱分解速度加快，從而提高了樹脂砂的潰散性能，更適用于鑄造生產(chǎn)的需求。制備方法中反應(yīng)第一步合成松香改性糠醇組分時，反應(yīng)pH值范圍為1.0～3.0，反應(yīng)溫度為70～90℃；反應(yīng)第二步合成易潰散呋喃樹脂時，尿素與甲醛的摩爾比為1∶1.2～2.4。所得的易潰散呋喃樹脂專用于鑄造
技術(shù)領(lǐng)域：
，樹脂砂潰散性提高了30～60％。文檔編號B22C1/00GK101199981SQ200710195438公開日2008年6月18日申請日期2007年11月28日優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日發(fā)明者劉昭薦,祝建勛申請人:濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司