專利名稱：：化學(xué)粘結(jié)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種化學(xué)粘結(jié)劑。具體講，本發(fā)明涉及一種用于鑄造、磨料、耐火材料和建筑工業(yè)中的化學(xué)粘結(jié)劑。
背景技術(shù)：
：在鑄造工業(yè)中，制造金屬另件所用的方法之一是將金屬澆鑄在砂模/砂芯中。在砂型鑄造中，易處置的鑄造形狀(通常以鑄模和型芯表征)是由一種鑄造混合物經(jīng)成型和固化而制成，該鑄造混合物是一種砂和有機(jī)或無機(jī)粘結(jié)劑的混合物。使用粘結(jié)劑來強(qiáng)化鑄模和型芯。很顯然“鑄模(mould)”一詞，在整個說明書中使用時(shí)，它有廣泛的含意并一般包含如鑄模、型芯等任何成型的制品。在砂型鑄造中，用於制造鑄模和型芯的方法之一稱作“不烘焙(no-bake)”方法，在該方法中，開始先準(zhǔn)備好混合物或鑄造混料，它包括1)一種鑄造聚集體、2)一種粘結(jié)劑、3)一種液態(tài)固化催化劑。然后將混合物壓實(shí)制成固化的鑄模和型芯。在這種不烘焙方法中，調(diào)配鑄造混合物，最重要，要使該混合物在固化開始前具有足夠加工時(shí)間去成型。加工時(shí)間一般指混合開始到混合物充滿鑄模和型芯不會再有效成型的間隔時(shí)間。通用于不烘焙方法中的粘結(jié)劑是聚氨酯粘結(jié)劑，它由一種聚氨酯成型粘結(jié)劑用一種液態(tài)叔胺催化劑固化而成的。已證實(shí)這種用於不烘焙方法中的聚氨酯-成型粘結(jié)劑對於包括鐵和鋼各種金屬澆鑄十分滿意，這些金屬一般在約1400℃以上溫度澆鑄。已知的聚氨酯-成型粘結(jié)劑也用于如鋁等熔點(diǎn)低于700℃的輕金屬澆鑄中。在砂型鑄造中，用來制造鑄模和型芯的另一種方法稱為“冷芯盒制芯(coldbox)”法。該方法中涉及的化學(xué)問題一般類似于不烘焙方法。在冷芯盒制芯法中，主要差別是開始先將鑄造聚集體和粘結(jié)劑混合并成型，然后，將氣態(tài)催化劑擴(kuò)散通過成型的混合物以基本上導(dǎo)致成型的混合物在無外加熱的情況下立即固化。適用的氣態(tài)催化劑包括如三乙胺和三甲胺等叔胺類化合物。不管是用不烘焙法或用冷芯盒制芯法，常用的聚氨酯-成型粘結(jié)劑通常由酚醛樹脂組分和聚異氰酸酯組分組成，在進(jìn)行壓實(shí)和固化前先將它們與砂混合。酚醛樹脂組分一般含約5％-12％(重量)的游離酚，游離甲醛和有機(jī)溶劑，可聞到它們的討厭氣味，有時(shí)可造成環(huán)境和/或毒害問題。因此，人們希望有一種化學(xué)粘結(jié)劑，最好用于鑄造混料中而沒有這些缺點(diǎn)。理想講這種化學(xué)粘結(jié)劑應(yīng)很少有游離酚，甲醛和有機(jī)溶劑。如該種化學(xué)粘結(jié)劑容易適用于不烘焙或冷芯盒制芯法中，這將是有利的。發(fā)明公開本發(fā)明的一個目的是提供一種新穎化學(xué)粘結(jié)劑，它至少避免或減輕現(xiàn)有技術(shù)上述的一個缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種新穎的可成型混合物。本發(fā)明還有另一目的是提供一種新穎的用于制造獨(dú)立式(freestanding)鑄模的方法。本發(fā)明還有另一目的是提供一種新穎的用于澆鑄金屬的方法。據(jù)此，本發(fā)明的一個方面是提供一種化學(xué)粘結(jié)劑，它包括一種酯基多元醇，一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑。本發(fā)明另一方面是提供一種可成型混合物，它包括一種粒狀聚集體和一種化學(xué)粘結(jié)劑，該化學(xué)粘結(jié)劑包括一種酯基多元醇、一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑。本發(fā)明的再一方面是提供一種制造獨(dú)立式鑄模的方法，它包括下列步驟提供一種包括粒狀聚集體和化學(xué)粘結(jié)劑的可成型組合物，該化學(xué)粘結(jié)劑包括一種酯基多元醇，一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑；使可成型組合物成型以形成一鑄模；讓鑄模固化以提供一個獨(dú)立式鑄模。本發(fā)明的再一方面是提供一種制造獨(dú)立式鑄模的方法，它包括下列步驟提供一種包括粒狀聚集體、一種酯基多元醇和一種異氰酸酯的可成型組合物；使可成型組合物成型以形成一鑄模；將一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑擴(kuò)散通過該鑄模；讓鑄模固化以形成一個獨(dú)立式鑄模。本發(fā)明再一方面是提供一種用于澆鑄金屬的方法，它包括下列步驟提供一種粒狀聚集體；提供一種化學(xué)粘結(jié)劑，它包括一種酯基多元醇，一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑；將粒狀聚集體和化學(xué)粘結(jié)劑混合成為一種可成型組合物；使可成型組合物成型以形成一鑄模；讓鑄模固化而成為一個獨(dú)立式鑄模；將液態(tài)金屬分散到鑄模中；讓液態(tài)金屬采取該鑄模的形狀；和將液態(tài)金屬冷卻以制成一個成型的金屬制品。本發(fā)明再一方面是提供一種用于澆鑄金屬的方法，它包括下列步驟提供一種包括粒狀聚集體，一種酯基多元醇和一種異氰酸酯的可成型組合物；使可成型組合物成型以形成一個鑄模；將一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑擴(kuò)散通過該鑄模；將液態(tài)金屬分散到鑄模中；讓液態(tài)金屬采取該鑄模的形狀；將液態(tài)金屬冷卻而制成一種成型的金屬制品。實(shí)施本發(fā)明的最佳方案因此，本發(fā)明的一個方面是涉及提供一種化學(xué)粘結(jié)劑，它包括一種酯基多元醇、一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑。最好，使用前要分開保存各組分。例如，對于上述的不烘焙方法，當(dāng)用該化學(xué)粘結(jié)劑制造一種鑄模時(shí)，將化學(xué)粘結(jié)劑組分與一種合適的聚集體混合，然后成型成為鑄模并讓其固化。另外，對于上述的冷芯盒制芯法，可不管催化劑而將多元醇、異氰酸酯和聚集體混合并成型為鑄模。然后，將催化劑擴(kuò)散通過模型使其固化。如整個本說明書所使用的，“酯基多元醇”一詞有廣泛含義并包括由含羥基化合物和二羧酸化合物之間縮聚反應(yīng)生成的多元醇。因此，這些多元醇在現(xiàn)有技術(shù)中也稱為如“聚酯”或“聚酯樹脂”，這些多元醇已眾所周知并已在聚氨酯泡沫塑料制造中使用了許多年。申請人已發(fā)現(xiàn)個別酯基多元醇在制造鑄?；蛐托局羞_(dá)不到預(yù)期的效果。最好，用于本發(fā)明中的酯基多元醇基本上是完全不含有酚基多元醇、酚、甲醛和如C3-C20酯類和C1-C20醇類的有機(jī)溶劑。再就是用于本發(fā)明的酯基多元醇基本上無油。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，油改性聚酯樹脂也稱為“醇酸樹脂”。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已了解到在酯基多元醇中可以存在少量這些組分(如約為總重量的10％)不會影響該粘結(jié)劑性能和違背本發(fā)明的精神。因此，適合于在本發(fā)明使用的聚酯多元醇的非限定實(shí)例包括1.聚己二酸亞乙基酯，2.輕度支化的聚己二酸二乙二醇酯，3.由1個以上脂肪二醇制取的己二酸酯，4.由氫化AGS酸(己二酸、戍二酸和丁二酸)制取的聚己二酸酯混合物，5.芳族聚酯多元醇，包括那些至少部分為廢棄的聚對苯二甲酸乙酯和/或?qū)Ρ郊姿岫柞シ椒ǖ膹U料，6.聚己酸內(nèi)酯二醇，7.聚碳酸酯二醇，8.含鹵素聚酯多元醇，包括那些由鹵代二醇和二酸制備的，9.基于鄰苯二甲酸酐的多元醇，10.基于間苯二酸的多元醇，11.基于三苯二酸的多元醇，12.兩種或多種這些多元醇的混合物。用于本發(fā)明中優(yōu)選的酯基多元醇應(yīng)有幾個，最好全部下列性能，(i)羥基數(shù)約大於200，較好約為200到600范圍，最好約為300到600范圍，(ii)粘度約在100到12000cps范圍，較好約為100到3000cps，最好約為1000到1200cps，(iii)酸值約小於2.0，(iv)官能度約在2.0到2.5范圍，和(v)芳香度約在30到40范圍。更具體講，申請人已發(fā)現(xiàn)約含300到600范圍羥基數(shù)的酯基多元醇是令人驚異和意想不到的，可用於制造鑄模和型芯多元醇中的多羥官能團(tuán)可由任何種含羥基化合物得到，合適的含羥基化合物的非限定例子可選自1，3-丁二醇；1，4-丁二醇；1，2-環(huán)己烷二甲醇；1，3-環(huán)己烷二甲醇；1，4-環(huán)己烷二甲醇；二羥甲基丙酸；二丙二醇；二甘醇；甘醇；1，6-己烷二醇；己二醇；新戊二醇；1，5-戍二醇；丙二醇；四甘醇；三甘醇；1，3-丙二醇；2，2，3-三甲基戍烷二醇；丙三醇；三羥甲基乙烷；三羥甲基丙烷；季戊四醇和二種或多種這些化合物的混合物。最好，含羥基化合物是具有2到4個平均官能度的多羥基化合物。這些優(yōu)選的多羥基化合物的非限定實(shí)例包括丙三醇，三羥甲基乙烷，三羥甲基丙烷，季戊四醇和它們的混合物。更好地，該酯基多元醇是一種由醇與芳族化合物反應(yīng)生成的芳族聚酯多元醇，理想為無油。芳族化合物選自聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，鄰苯二甲酸酐，間苯二酸，對苯二甲酸二甲酯(DMT)和它們的混合物，更好地，醇是乙二醇，最優(yōu)選的酯基多元醇是一種用二甘醇和聚對苯二甲酸乙二酯(PET)反應(yīng)制取的芳香聚酯多元醇，已意想不到和驚奇地發(fā)現(xiàn)當(dāng)該粘結(jié)劑用來制造鑄模和型芯時(shí)，使用此種多元醇的特定組合產(chǎn)生了特別有益的結(jié)果。酯基多元醇可以純的形式使用或經(jīng)各種適合的溶劑稀釋后使用，適用的溶劑如酯(如二價(jià)酸酯、碳酸丙酯、雙丙酮醇和它們混合物)、酮或醇(如異丙醇、甲醇和它們的混合物)。這些適用的溶劑可單獨(dú)用或與其它各種溶劑混合使用。適用溶劑的非限定實(shí)例包括碳酸丙酯、甲苯、二甲苯、煤油、其它高沸點(diǎn)芳族溶劑、如從市場可夠到的EssoChemicalCanada商品名為SolvessoTM100，150，200的溶劑等等。適用於化學(xué)粘結(jié)劑中的異氰酸酯并不特別地受限制，它的選擇為本領(lǐng)域技術(shù)人員的權(quán)限。一般，適用的異氰酸酯化合物可用通式Q(NCO)表示，其中i為2或以上的整數(shù)，Q為具有i價(jià)的有機(jī)基團(tuán)。Q可以是取代或未取代烴基(如亞烷基或亞芳基)。而且，Q可用通式Q1-Z-Q1表示，其中Q1是亞烷基或亞芳基，Z是選自O(shè)-，-O-Q1-，-CO-，-S，-S-Q1-S-和-SO2-基團(tuán)。屬於此規(guī)定范圍內(nèi)的異氟酸酯化合物實(shí)例包括1，6-己二異氰酸酯，1，8-二異氰酸根合p-甲烷，二甲苯二異氰酸酯、(OCNCH2CH2CH2OCH2O)2，1-甲基-2，4-二異氰酸根合環(huán)己烷，苯二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯，氯代苯二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4′-二異氰酸酯，萘-1，5-二異氰酸酯，三苯基甲烷-4，4′，4″-三異氰酸酯和異丙基苯α-4-二異氰酸酯。在其它實(shí)施方案中，Q也可以代表具有i價(jià)的聚氨酯基團(tuán)，在這種情況下，Q(NCO)1是一種在現(xiàn)有技術(shù)中常稱為預(yù)聚物的化合物。通常，預(yù)聚物可以由化學(xué)數(shù)量過量的異氰酸酯化合物(如上述規(guī)定的)和含活潑氫化合物(如下面規(guī)定的)，最好是和含多羥基化合物或下述多元醇反應(yīng)而制取。在這些實(shí)施方案中，可以按相對于多元醇中的羥基比例約超過30％到200％比例化學(xué)計(jì)量使用多異氰酸酯。在另外實(shí)施方案中，適用于本發(fā)明方法中的異氰酸酯化合物可以選自異氰酸酯和二異氰酸酯的二聚體和三聚體以及選自通式為[Q″(NCO)i]j聚合的二異氰酸酯，式中i和j為2或以上的整數(shù)，Q″是多官能團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)，和/或在反應(yīng)混合物中作附加組分，具有通式為L(NCO)i的化合物，式中i是1或更大的整數(shù)，L是單官能同或多官能團(tuán)原子或基團(tuán)。在此規(guī)定范圍內(nèi)的異氰酸酯化合物實(shí)例包括乙基磷酸二異氰酸酯，苯基磷酸二異氰酸酯、含＝Si-NCO基團(tuán)的化合物，從硫代酰胺(QSO2NCO)、氰酸和異氰酸得到的異氰酸酯化合物。也參見英國專利1,453,258的實(shí)例，其內(nèi)容在此引入作參考?？蛇m用的異氰酸酯的非限定實(shí)例包括1，6-己二異氰酸酯，1，4-丁二異氰酸酯，亞糠基二異氰酸酯，2，4-甲基二異氰酸酯，2，6-甲苯二異氰酸酯，2，4′-二苯甲烷二異氰酸酯，4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯，4，4-二苯丙烷二異氰酸酯，4，4′-二苯基-3，3′-二甲基甲烷二異氰酸酯，1，5-萘二異氰酸酯，1-甲基-2，4-二異氰酸酯-5-氯苯，2，4-二異氰酸根合-S-三嗪，1-甲基-2，4-二異氰酸根合環(huán)己烷、p-苯二異氰酸酯，m-苯二異氰酸酯，1，4-萘二異氰酸酯，二茴香胺二異氰酸酯，二甲苯二異氰酸酯，1，4-二甲苯二異氰酸酯，1，3-二甲苯二異氰酸酯，雙(4-異氟酸根合苯基)甲烷，雙(3-甲基-4-異氰酸根合苯基)甲烷，多亞甲基多苯基多異氰酸酯和它們的混合物。一種更優(yōu)選的異氰酸酯是選自2，4-甲苯二異氰酸酯，2，6-甲苯二異氰酸酯和它們的混合物，例如，一種由約75％到85％(重)的2，4-甲苯二異氰酸酯和約15％到25％(重)的2，6-甲苯二異氰酸酯組成的混合物。其它更優(yōu)選的異氰酸酯是選自2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和它們的混合物。最優(yōu)選的異氰酸酯是一種由約15％到25％(重)的2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和約75％到85％(量)的4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯組成的混合物。這些異氰酸酯容易從許多已知市售來源購到。因此，有可能利用一種市場購到的異氰酸酯混合物，如二種或多種MondurTM，Mr200和MRS-5的混合物。最好，異氰酸酯約有2.0到2.9的平均官能度和約18％到32％范圍的NCO含量，異氰酸酯可以純的形式使用或用如酯、脂族烴、芳族烴和它們混合物等各種溶劑稀釋后使用。適用溶劑的非限定實(shí)例包括碳酸丙酯、甲苯、二甲苯、煤油、其它高沸點(diǎn)芳族溶劑，如可從市場購到的EssoChemicalCanada商品名SolvessoTM100，150，200溶劑等等。通常，在該化學(xué)粘結(jié)劑中使用的催化劑是一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的化合物。這些催化劑已為人們熟知，它的選取和用量是本領(lǐng)域技術(shù)人員的權(quán)限，參見美國專利4,296,213和4,518,778實(shí)例，這些內(nèi)容在此引入作參考。在本發(fā)明涉及的用不烘焙方法制造鑄模或型芯用的化學(xué)粘結(jié)劑的實(shí)施方案中，適用催化劑非限定實(shí)例包括叔胺類和/或有機(jī)金屬化合物。優(yōu)選的這類催化劑是叔胺，它可單獨(dú)提供，然后與多元醇和/或聚集體混合，或可與多元醇預(yù)混合。適用于該化學(xué)粘結(jié)劑實(shí)施方案中的叔胺的非限定實(shí)例可選自N，N-二甲基氨基乙醇，N，N二甲基環(huán)己基胺，N-甲基二環(huán)己基胺(市場上可購，商品名PolycatTM12)，雙-(2-二甲基氨基乙基)醚，N，N，N′，N′，N″-五甲基二亞乙基三胺，N，N-二甲基苯基胺，N，N-二甲基十六烷基胺，二氯基二環(huán)辛烷，辛酸鉀，醋酸鉀辛酸亞錫，二月桂酸二丁錫，硫醇二丁錫，硫代羧酸二丁錫，硫代羧酸二辛錫，丙酸苯基汞，咪唑，取代的咪唑(如C1-C10烷基和乙烯基取代的咪唑，如N-甲基咪唑和1-甲基苯并咪唑)，辛酸鉛，堿金屬鹽(如，CH3COOK、K2CO3，NaHCO3和Na2CO3等等)，碳酸鈣，乙酰丙酮鐵和4-烷基吡啶，其中烷基為1到4個碳原子。適用在該化學(xué)粘結(jié)劑中使用的4-烷基吡啶的非限定實(shí)例包括苯基吡啶，吖啶，二甲氧基吡啶，噠嗪，3-氯吡啶，喹啉，4，4-二吡啶，1，4-噻嗪和4-苯基丙基吡啶。優(yōu)選的催化劑是4-苯基丙基吡啶。催化劑可純的形式使用或經(jīng)如芳族溶劑、脂族溶劑和這些混合溶制等適合溶劑稀釋再使用。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚可適當(dāng)?shù)厥褂脙煞N或多種催化劑混合的催化劑。當(dāng)該化學(xué)粘結(jié)劑用于不烘焙法鑄造場合時(shí)，最好該粘結(jié)劑由約35％到65％(重)的酯基多元醇，約65％到35％(重)異氰酸酯的比例和粘結(jié)劑總量的約1％到10％(重)催化劑組成。更好是由約該粘結(jié)劑40％到60％(重)的酯基多元醇，約60％到40％(重)的異氰酸酯的比例和粘結(jié)劑總量1％到8％的催化劑所組成。最好，該粘結(jié)劑是由約46％到54％(重)的酯基多元醇，約54％到46％(重)異氰酸酯的比例和粘結(jié)劑總量約2％到6％(重)催化劑組成。在本發(fā)明涉及的用冷芯盒制芯法制造鑄?；蛐托居玫幕瘜W(xué)粘結(jié)劑實(shí)施方案中，適用的催化劑非限定實(shí)例包括氣態(tài)化合物如各種三乙胺(TEA)，二甲基乙胺(DMEA)、三甲胺(TMA)等等，選擇特定催化劑，屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的權(quán)限并將由如所要求的固化速度等原因決定。催化劑可以純的形式使用或用如干氣等合適載氣、氮?dú)?、二氧化碳等等惰性氣稀釋后使用。若催化劑?jīng)載氣稀釋，最好稀釋后組合物包括約達(dá)15％(重)更好為約30％到15％(重)催化劑，其余為載氣。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員很明白可以適當(dāng)?shù)厥褂枚N或多種催化劑的混合物，關(guān)于用在冷芯盒制芯法中催化劑選擇及用量的更多信息可在美國專利3,409,579和3,919,162中見到，這些內(nèi)容在此引入作參考。當(dāng)本發(fā)明化學(xué)粘結(jié)劑用於冷芯盒制芯法鑄造場合時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在要制造鑄?；蛐托局斑@段時(shí)間，將不允許催化劑與酯基多元醇和異氰酸酯的組合物相接觸的。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，可以把化學(xué)粘結(jié)劑看成一組或一組分體系，當(dāng)與適合的聚集體結(jié)合后可以將它成型并制成鑄?；蛐托尽Ｗ詈?，該組或體系可包括酯基多元醇和異氰酸酯作為獨(dú)立的組分，鑄?；蛐托局圃熘霸賹⑺鼈兓旌?。另方面，直到要用催化劑催化鑄?；蛐托緯r(shí)，再單獨(dú)供給催化劑。當(dāng)然，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，最好粘結(jié)劑由約35％到65％(重)的酯基多元醇和約35％到65％(重)的異氰酸酯和如上面所述單獨(dú)的催化劑所組成。更好的是該粘結(jié)劑由約40％到60％(重)的酯基多元醇和約40％到60％(重)異氰酸酯和如上面所述單獨(dú)的催化劑所組成。最最好是該粘結(jié)劑由約45％到55％(重)酯基多元醇和45％到55％(重)異氰酸酯和如上面所述單獨(dú)的催化劑所組成。如本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚地了解在異氰酸酯基和/或多元醇聚合物技術(shù)中的普遍添加劑將可用于本發(fā)明的化學(xué)粘結(jié)劑中。這些添加劑的非限定實(shí)例包括脫模劑(如硅氧烷、硅烷、蠟、脂肪酸等等)，防潮化合物(如硅氧烷、碳化二亞胺、分子篩等等)，表面活性劑(如按商品名L-540UnionCarbide可購到的那些有機(jī)硅氧烷化合物)、增量劑(如按CereclorS45從市場可購到的那些鹵化石蠟)，交鏈劑(如含低分子量活潑氫的組合物)，顏料/染料、阻燃劑(如鹵代有機(jī)磷酸化合物)，阻聚劑(如弱酸)，抗氧化劑和增塑劑/穩(wěn)定劑(如磺化的芳族化合物)。這些添加劑的常用量應(yīng)屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的權(quán)限。制取化學(xué)粘結(jié)劑的方式對有關(guān)組分添加次序不特別受限制。一般用來制取化學(xué)粘結(jié)劑的方法至少部分是由它打算使用的場所決定的。因此，如化學(xué)粘結(jié)劑是打算用于鑄造領(lǐng)域，如上所述，兩種常用技術(shù)為不烘焙方法和冷芯盒制芯法。當(dāng)在不烘焙方法中應(yīng)用化學(xué)粘結(jié)劑時(shí)，最好是開始先將催化劑和聚集體混合。在相繼步驟中再加酯基多元醇和異氰酸酯。添加每組分前的每步將所有組分充分混合一小段時(shí)間(如10分鐘以內(nèi)，最好5分鐘內(nèi))。加入異氰酸酯并與其它組分混合后，將混合物模壓并讓其固化。一般，充分固化時(shí)間約為3分到20分鐘。本領(lǐng)域技術(shù)人員們很清楚對方法加以改進(jìn)是可能的。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，提供與催化劑預(yù)混合好的多元醇。在本發(fā)明化學(xué)粘結(jié)劑情況下，可以將酯基多元醇與催化劑預(yù)混合。然后，將該多元醇再相繼與聚集體和異氰酸酯混合。當(dāng)在冷芯盒制芯法中應(yīng)用該化學(xué)粘結(jié)劑時(shí)，最好是開始先將酯基多元醇與聚集體相混合，隨后再加入異氰酸酯。將各組分充分混合一小段時(shí)間(如10分鐘之內(nèi)，最好是5分鐘之內(nèi))再將混合物模壓，并將氣態(tài)催化劑擴(kuò)散通過它，然后讓模壓后的混合物固化。一般，達(dá)到充分固化的時(shí)間周期約為3到25秒以上。有關(guān)冷芯盒制芯法的更多信息可參見美國專利3,702,316，3,919,162，3,933,727，3,937,272，4,079,773和4,089,363這些內(nèi)容在此引入作參考。尤其當(dāng)使用在鑄造領(lǐng)域時(shí)，本發(fā)明的可成型混合物包括一種粒狀聚集體和上述的化學(xué)粘結(jié)劑。粒狀聚集體的選擇并不特別苛求。理想講，粒狀聚集體基本上應(yīng)對化學(xué)粘結(jié)劑中各組分呈惰性反應(yīng)。合適的粒狀聚集體可選自砂，二氧化硅(如以砂形式)、金剛砂、氧化鋁(如Al2O3)氧化鎂、碳酸鈣、滑石、鋯石、橄欖石、硅鋁酸鹽砂、鉻鐵礦砂、陶瓷如高熔點(diǎn)氧化物，碳化物和氮化物、硅化物如氧化鋁、鉛的氧化物、鉻的氧化物、鋯的氧化物、碳化硅、一氮化鈦、氮化硼、二硅化鉬等等和含碳物質(zhì)如石墨。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員們會容易地意想到可以使用二種或多種這些聚集體的混合物。使用本發(fā)明的化學(xué)粘結(jié)劑和可成型組合物制造的鑄?？梢杂糜跐茶T任何金屬，如鐵、黃銅、不銹鋼、鋁、銅、青銅、鎂、錳合金和金。所用的方法屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的權(quán)限。制備可成型混合物方法并不特別苛求。推薦先將粒狀聚集體與化學(xué)粘結(jié)劑的很少幾種組分混合，尤其，最好先將粒狀聚集體與化學(xué)粘結(jié)劑的催化劑和酯基多元醇混合，然后再加入化學(xué)粘結(jié)劑的異氰酸酯到混合物中，從而該混合物能用于模壓成所要求的形狀。如上述所討論的，在本發(fā)明中涉及的用于制造鑄模的化學(xué)粘結(jié)劑的實(shí)施方案中，最好是使用由二甘醇和聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之間縮合反應(yīng)而得到的酯基多元醇，用這種化學(xué)粘結(jié)劑有許多優(yōu)點(diǎn)，包括1.可用回收的PET(如用X-射線薄膜和軟飲料瓶)來制造多元醇，從而對環(huán)境十分有益。但應(yīng)意識到部分或甚至全部PET可以是未用過的PET。2.由於以這種化學(xué)粘結(jié)劑制造的模型有相對高的芳香度，使它在澆鑄溫度下能有較高的熱強(qiáng)度。這點(diǎn)很重要，因?yàn)楹苌儆袡C(jī)化合物能耐受住這種金屬澆鑄溫度的。3.用來制備這種化學(xué)粘結(jié)劑的多元醇是不含有酚和甲醛的，這極大的改善了工作環(huán)境，包括避免了暴露于酚和甲醛毒性煙霧中。4.用作聚集體的砂和化學(xué)粘結(jié)制能回收再用。由用化學(xué)粘結(jié)劑制造的模型廢棄料可循環(huán)用于道路工程和作水泥的添加劑，毒性極小或無毒性危險(xiǎn)，而且，本發(fā)明化學(xué)粘結(jié)劑要比目前用于鑄造工業(yè)和磨料工業(yè)中的粘結(jié)劑相對無毒性。5.該化學(xué)粘結(jié)劑能在很小或不花額外資金而用于現(xiàn)有含酚的聚合-基氨基甲酸乙酯，不烘焙和冷芯盒制芯裝置中。6.用這種化學(xué)粘結(jié)劑制造的鑄模特點(diǎn)在于它要比用含酚多元醇/異氰酸酯體系基的化學(xué)粘結(jié)劑制造的鑄模，在金屬澆鑄和熱分解期間極大減少了煙霧擴(kuò)散。這點(diǎn)是本發(fā)明化學(xué)粘結(jié)劑伴隨產(chǎn)生的進(jìn)一步對環(huán)境有利之處。本發(fā)明的實(shí)施方案將參考下述實(shí)例進(jìn)行敘述。應(yīng)當(dāng)很清楚這些實(shí)例是例舉性的，不應(yīng)用來限定本發(fā)明的范圍。在實(shí)例中，下述詞所指的含意為1.B.O.S.以砂為基。2.B.O.B.以粘結(jié)劑為基。3.S.T.剝離時(shí)間；4.W.J.工作時(shí)間；5.P.S.I.每平方英寸磅；6.R.H.相對濕度；7.R.T.室/常溫度；8.PBW重量份數(shù)。在實(shí)例中使用了下列化合物1.MANCUSATA-400系列，如表1中所述的多元醇組合物，2.MANCU-SATA-700系列，如表5中所述的多元醇組合物，3.MANCU-SATB-500系列，如表2中所述的聚合的MDI組合物，4.MANCU-SATB-800系列，如表6中所述的異氰酸酯組合物，5.MANCU-SATC-600系列，如表3中所述的催化劑組合物，6.MANCU-SATC-900系列，由二甲基乙胺組成的一種氣態(tài)催化劑組合物，7.RubinateM從ICIAmericasInc.市場可購到的一種MDI，8.Rubinate1820從ICIAmericasInc.市場可購到的一種MDI，9.PAPI94從DowChemicalCompamy市場可購到的一種MDI，10.MondurTMMR200MR和MRS-5從BayerCorporation市場可購到的異氰酸酯，11.RAP-B-025從MancusoChemicalLimiteol(NiagaraFallsOntario)市場可購到的一種MDI，12.T-500一種具有500羥基的酯基多元醇，13.StepanolPS4002一種具有390-410羥基的酯基多元醇并可從StepanCompany(Northfield，Illinois)市場上購到，14.RAP-A-015從MancusoChemicalsLimited(NiagaraFallsOntario)市場可購到的一種含酚多元醇，15.SolvessoTM100，150和200ND從EssoChemecalCanada(ImperialoilLimited分部)市場可購到的烴溶劑，16.三乙胺，一種催化劑，17.二甲基芐基胺，一種催化劑，18.D.B.E.，二價(jià)酯，從E.I.Dupontde.NumoursandCompany市場可購到的一種已二酸、戍二酸、丁二酸的甲酯，19.SY，SylphatTM，從HerculesChemicals市場可購到的一種妥爾油脂肪酸，20.雙丙酮醇，一種溶劑，21.IPA異丙醇，一種溶劑，表1表3<>表2<>實(shí)例1-15在實(shí)例1-15，每例中使用下述的不烘焙方法。開始，用一種聚集本和一種催化劑組合物及一種多元醇預(yù)混制成為一種可成型的組合物。進(jìn)行混合時(shí)間約長達(dá)1分鐘。然后把一種異氰酸酯加到混合物中并再繼續(xù)混合1分鐘。聚集體、催化劑組合物、多元醇組合物和異氰酸酯組合物的類型和用量列于表4中。將可成型組合物分散在有12個型腔的No.696拉伸芯盒中。一般，設(shè)計(jì)芯盒用于研究自行-固化或空氣-硬化的型芯粘結(jié)劑體系。芯盒由木框中并排安置的四整套3-型腔，1吋厚拉伸芯盒所構(gòu)成。將每個3-型腔鋁芯盒剝離則型芯試樣容易移開。如現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的，No.696拉伸芯盒可用于制備試樣以測定早期出現(xiàn)的強(qiáng)度和整個時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的抗張強(qiáng)度。通過制備不同時(shí)間構(gòu)成的試樣，從混合器卸出以后，能容易地測定出由抗張強(qiáng)度反映出的有效工作壽命或混合物的工作壽命。因此，測量“8字形”(“daghone”)或“亞鈴形”異型試樣抗張強(qiáng)度(美國鑄造工作者學(xué)會(AFS)標(biāo)準(zhǔn))有助人們預(yù)測化學(xué)粘結(jié)劑在實(shí)際應(yīng)用中制造鑄模和型芯的適用性。實(shí)例1-15的試驗(yàn)按AFS鑄模和型芯試驗(yàn)手冊15章進(jìn)行(TheAmericanFoundrymen′sSociety，DesPlainsll)，該內(nèi)容在此引入作參考。因此，每個試樣用No.612拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗張強(qiáng)度試驗(yàn)。所用的特殊設(shè)備是一臺對1吋厚AFS標(biāo)準(zhǔn)試樣能試驗(yàn)到1200psi的馬達(dá)驅(qū)動試驗(yàn)機(jī)，加載速度均勻，該試驗(yàn)機(jī)能在40秒加到全載荷。對實(shí)例1-10，在混合物卸負(fù)荷后不同時(shí)間間隔每個試樣拉伸試驗(yàn)結(jié)果(三次試驗(yàn)平均值)列于表4A中對實(shí)例11-15，在混合物卸負(fù)荷后不同時(shí)間間隔每個試樣拉伸試驗(yàn)結(jié)果(三次試驗(yàn)平均值)列于表4B中。表4A和4B結(jié)果表明實(shí)例所制備的組合物對于在各種常規(guī)鑄造條件下制造鑄模是有用處的確實(shí)已制造了一系列有效的鑄模和用它澆鑄的鑄件。表4A</tables>表4B實(shí)例16在此實(shí)例中酯基多元醇是一種包括90PBWStepanolPS-4002和10PBW雙丙酮醇的組合物。所用的異氰酸酯是MANCU-CATB-506(見表2)。所用催化劑是MANCU-SATC-602。使用LakeAFS#50砂，重復(fù)實(shí)例1-15中所述的操作工藝制造各種8字形或亞鈴形的異形試樣。所作組合的用量如下組分用量(克)多元醇組合物18.75異氰酸酯組合物18.75催化劑組合物2.25砂3000采用上述實(shí)例1-15中的操作法進(jìn)行試樣的拉伸試驗(yàn)，其結(jié)果如下時(shí)間間隔抗張強(qiáng)度(P.S.I)15分鐘135.31小時(shí)167.324小時(shí)173.3這些結(jié)果說明本實(shí)例所用的組分組成的可成型組合物能制造出有效的鑄模。實(shí)例17在此實(shí)例中，使用冷芯盒制芯法。酯基多元醇是一種包括70PBWT-500，13.7PBWD.B.E，14.7PBW雙丙酮醇，1.0PBWSY和0.3PBW硅烷Z6040(一種環(huán)氧硅烷)或硅烷A1120(一種氨基硅烷)的組合物。所用異氰酸酯是一種包括1000PBW、PAPI94和0.6PBWBPOD(苯二氯氧化磷)的組合物。所用催化劑組合物是稀釋于氮?dú)庵械娜野?。所用的聚集體是LakeAFS50#砂。在混合物中酯基多元醇組合物，異氰酸酯組合物和砂用量如下組分用量(克)多元醇組合物30異氰酸酯30砂4000各組份適當(dāng)混合以后，將它們分散進(jìn)所采用的包括在每個試樣分隔室中有一氣體噴射咀的冷芯盒型芯中。一當(dāng)混合組分分散進(jìn)芯盒，每個試樣分隔室中混合物用氣體催化劑組合物擴(kuò)散5秒鐘，以后用空氣將每個試樣分隔室吹洗15秒鐘。采用實(shí)例1-15中所述的操作方法進(jìn)行試樣的拉伸試驗(yàn)。以2個試驗(yàn)平均抗張強(qiáng)度報(bào)告的結(jié)果如下時(shí)間間隔抗張強(qiáng)度(P.S.I)立即的765分鐘671小時(shí)5924小時(shí)70這些結(jié)果說明以本實(shí)例所用組分構(gòu)成的可成型組合物能制造出有效的鑄模。實(shí)例18-22在這些實(shí)例中，用實(shí)例17中所述的一般工藝操作實(shí)施冷芯盒制芯法。在這些實(shí)例中所用的多元醇組合物為A-700系列，詳見表5表5在這些實(shí)例中所用的異氰酸酯為B-800系列，詳見表6表6在這些實(shí)例中所用的聚集體，催化劑組合物多元醇組合物和異氰酸酯組合物的類型和用量詳列于表7中。實(shí)例17中所述的操作工藝和試驗(yàn)過程重復(fù)用於這些實(shí)例。在表7中可見它們的抗張強(qiáng)度結(jié)果，說明以這些實(shí)例中所用的組分構(gòu)成的可成型組合物能制造出有效的鑄模。很顯然，雖然在此已敘述了本發(fā)明例舉性的實(shí)施例。但本發(fā)明并不限于這些例舉性實(shí)施例，同時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地想到變動和其他替換方法，只要不違背所附權(quán)利要求書所規(guī)定的主張的發(fā)明范圍。例如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解用本發(fā)明的化學(xué)粘結(jié)劑制造的鑄模或型芯可以經(jīng)受鑄?；蛐托局邢磻?yīng)用。表7</tables>權(quán)利要求1.一種化學(xué)粘結(jié)劑，它包括一種酯基多元醇、一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑。2.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中酯基多元醇有約200到600范圍的羥基數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中多元醇含有從含羥基化合物得到的一種多羥官能團(tuán)。4.如權(quán)利要求3所述的粘結(jié)制、其中含羥基化合物選自1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-環(huán)己烷二甲醇、1，3-環(huán)己烷二甲醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、二羥甲基丙酸、二丙二醇、甘醇、1，6-己烷二醇、己二醇、新戊二醇、1，5-戊二醇、丙二醇、四甘醇、三甘醇、1，3丙二醇、2，2，3-三甲基戊烷二醇、丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇和2種或多種這些化合物的混合物。5.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中異氰酸酯選自1，6-己二異氰酸酯、1，4-丁二異氰酸酯、亞糠基二異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、2，4′二苯甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯丙烷二異氰酸酯、4，4′二苯基-3，3′-二甲基甲烷二異氰酸酯、1，5-萘二異氟酸酯、1-甲基-2，4-二異氰酸酯-5-氯苯、2，4-二異氰酸根合-S-三嗪、1-甲基-2，4-二異氰酸根合環(huán)己烷、p-亞苯二異氰酸酯、m-亞苯二異氰酸酯、1，4-萘二異氰酸酯、二茴香胺二異氰酸酯、二亞甲苯二異氰酸酯、1，4-二甲苯二異氟酸酯、1，3-二甲苯二異氟酸酯、雙(4-異氰酸根合苯基)甲烷、雙(3-甲基-4異氰酸根合苯基)甲烷、多亞甲基多苯基多異氰酸酯和它們的混合物。6.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中異氰酸酯選自2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯和它們的混合物。7.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中異氰酸酯選自2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和它們的混合物。8.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中異氰酸酯是一種約由15％到25％(重)的2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和約75％到85％(重)的4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯組成的混合物。9.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中催化劑選自N，N-二甲基氨基乙醇、N，N-二甲基環(huán)己基胺、N-甲基二環(huán)己基胺、雙-(2-二甲基氨基乙基)醚、N，N，N′，N′，N″-五甲基二亞乙基三胺、N，N-二甲基苯基胺、N，N-二甲基十六烷基胺、二氨基二環(huán)辛烷、辛酸鉀、醋酸鉀、辛酸亞錫、二月桂酸二丁錫、硫醇二丁錫、硫代羧酸二丁錫、硫代羧酸二辛錫、丙酸苯基汞、咪唑、取代的咪唑、辛酸鉛、堿金屬鹽、碳酸鈣、乙酰丙酮酸鐵和4烷基吡啶，其中烷基為1到4個碳原子。10.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中4-烷基吡啶選自苯基吡啶、吖啶、二甲氧基吡啶、噠嗪、3-氯吡啶、喹啉、4，4-二吡啶、1，4噻嗪和4-苯基丙基吡啶。11.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中催化劑是4-苯基丙基吡啶。12.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中催化劑選自三乙胺、二甲基乙胺、三甲胺和它們的混合物，13.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中酯基多元醇是基于二甘醇和聚對苯二甲酸乙二酯。14.一種可成型的混合物，它包括一種粒狀聚集體和一種化學(xué)粘結(jié)劑，該化學(xué)粘結(jié)劑包括一種酯基多元醇、一種異氰酸酯和一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑。15.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中酯基多元醇約含有200到600范圍的羥基數(shù)。16.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中多元醇含有從含羥基化合物得到的一種多羥官能團(tuán)。17.如權(quán)利要求16所述的混合物，其中含羥基化合物選自1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2-環(huán)己烷二甲醇、1，3-環(huán)己烷二甲醇、1，4環(huán)己烷二甲醇、二羥甲基丙酸、二丙二醇、甘醇、1，6-己烷二醇、己二醇、新戊二醇、1，5-戊二醇、丙二醇、四甘醇、三甘醇、1，3-丙二醇、2，2，3-三甲基戊烷二醇、丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇和二種或多種這些化合物的混合物。18.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中異氰酸酯選自1，6-己二異氰酸酯、1，4-丁二異氰酸酯、亞糠基二異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、2，4′-二苯甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯丙烷二異氰酸酯、4，4′-二苯基3，3′-二甲基甲烷二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、1-甲基-2，4-二異氰酸酯-5-氯苯、2，4-二異氰酸根合-5三嗪、1-甲基-2，4-二異氰酸根合環(huán)己烷、p-亞苯二異氰酸酯、m-亞苯二異氰酸酯、1，4-萘二異氰酸酯、二茴香胺二異氰酸酯、二亞甲苯二異氰酸酯、1，4-二甲苯二異氰酸酯、1，3-二甲苯二異氰酸酯、雙(4-異氰酸根合苯基)甲烷、雙(3-甲基-4-異氰酸根合苯基)甲烷、多亞甲基多苯基多異氰酸酯和它們的混合物。19.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中異氰酸酯選自2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯和它們的混合物。20.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中異氰酸酯選自2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和它們的混合物。21.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中異氰酸酯是一種約由15％到25％(重)的2，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和約75％到85％(重)的4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯所組成的混合物。22.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中催化劑選自N，N-二甲基氨基乙醇、N，N-二甲基環(huán)己基胺、N-甲基二環(huán)己基胺、雙-(2-二甲基氨基乙基)醚、N，N，N′，N′，N″-五甲基二亞乙基三胺、N，N-二甲基苯基胺、N，N-二甲基十六烷基胺、二氨基二環(huán)辛烷、辛酸鉀、醋酸鉀、辛酸亞錫、二月桂酸二丁錫、硫醇二丁錫、硫代羧酸二丁錫、硫代羧酸二辛錫、丙酸苯基汞、咪唑、取代的咪唑、辛酸鉛、堿金屬鹽、碳酸鈣、乙酰丙酮酸鐵和4-烷基吡啶，其中烷基為1到4個碳原子。23.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中4-烷基吡啶選自苯基吡啶、吖啶、二甲氧基吡啶、噠嗪、3-氯吡啶、喹啉、4，4-二吡啶、1，4噻嗪和4-苯基丙基吡啶。24.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中催化劑是4-苯基丙基吡啶。25.如權(quán)利要求14所述的混合物，其中酯基多元醇是基于二甘醇和聚對苯二甲酸乙二酯。26.一種用于制造獨(dú)立式鑄模的方法，它的步驟包括提供一種包括一種粒狀聚集體和一種化學(xué)粘結(jié)劑的可成型組合物，該化學(xué)粘結(jié)劑包括一種酯基多元醇和一種異氰酸酯以及一種能催化該酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑，使可成型組合物成型以形成鑄模；讓鑄模型固化而成一獨(dú)立式鑄模。全文摘要一種化學(xué)粘結(jié)劑,包括:一種酯基多元醇、一種異氰酸酯和一種能催化酯基多元醇和異氰酸酯之間反應(yīng)的催化劑。最好,此種化學(xué)粘結(jié)劑用于包括一種粒狀聚集體和化學(xué)品的可成型混合物中。例如,此種可成型混合物常用在易處置的鑄模或型芯中。也論及了一種用來生產(chǎn)獨(dú)立式鑄模的方法和一種用來澆鑄金屬的方法。文檔編號C08G18/20GK1181093SQ96193212公開日1998年5月6日申請日期1996年2月20日優(yōu)先權(quán)日1995年2月21日發(fā)明者S·S·哈維里申請人:曼庫索化學(xué)有限公司