一種低糠醇含量的高強(qiáng)度呋喃樹脂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于鑄造輔材領(lǐng)域，更具體地，涉及一種低糠醇含量的高強(qiáng)度呋喃樹脂的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]呋喃樹脂是國(guó)內(nèi)外常見的鑄造用樹脂，一般通過(guò)糠醇與尿素、甲醛、苯酚等通過(guò)聚合反應(yīng)來(lái)合成。呋喃樹脂的強(qiáng)度隨著糠醇含量的增加而提高，大型鑄件需要高強(qiáng)度的樹脂，許多鑄造廠要求呋喃樹脂的標(biāo)準(zhǔn)24小時(shí)強(qiáng)度不能小于2.0Mpa，要達(dá)到這個(gè)強(qiáng)度，樹脂中的糠醇含量至少要達(dá)到70 %。
[0003]糠醇不僅提供常溫強(qiáng)度，由于其分子結(jié)構(gòu)含有呋喃環(huán)，具有高溫穩(wěn)定性，因此糠醇在樹脂高溫強(qiáng)度中起主要作用，糠醇含量越高，樹脂高溫強(qiáng)度越高。但在實(shí)際生產(chǎn)中，日益先進(jìn)的涂料體系能帶來(lái)越來(lái)越好的砂型表面的耐高溫性，樹脂本身的高溫性能不僅日漸富余，而且開始出現(xiàn)多余，因?yàn)檫^(guò)高的高溫強(qiáng)度不利于砂型的潰散，造成再生困難。
[0004]常溫強(qiáng)度要求高糠醇含量，低潰散性又要求盡可能低的糠醇含量，這是傳統(tǒng)呋喃樹脂在當(dāng)下使用中出現(xiàn)的一大矛盾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決以上所述的矛盾，需要實(shí)現(xiàn)在糠醇含量降低的情況下，仍然能保證樹脂的常溫強(qiáng)度。
[0006]通過(guò)對(duì)70%糠醇含量的呋喃樹脂進(jìn)行圖譜分析，檢測(cè)出呋喃環(huán)含量只有50%左右。深入發(fā)掘呋喃樹脂的生產(chǎn)和使用過(guò)程，我們發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)中由于劇烈的反應(yīng)條件，部分呋喃環(huán)在生產(chǎn)過(guò)程中破裂產(chǎn)生了低活性的聚合物，這部分低活性聚合物在固化過(guò)程中不能進(jìn)一步交聯(lián)反應(yīng)，損失了其該有的強(qiáng)度。因此，如果能減少這部分呋喃環(huán)的損失，即阻止低活性大分子聚合物的產(chǎn)生，使呋喃環(huán)通過(guò)其它化學(xué)鍵結(jié)合成為小分子的糠醇聚合物，樹脂強(qiáng)度就能得到提升，從而降低糠醇含量變得容易。
[0007]本發(fā)明提供了一種低糠醇含量的高強(qiáng)度呋喃樹脂的制備方法，包括:將糠醇與偶聯(lián)劑混合攪拌均勻后，在一定溫度下反應(yīng)第一時(shí)間，生成糠醇小分子初聚物；在反應(yīng)容器中，尿素和甲醛進(jìn)行加成反應(yīng);在所述加成反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，進(jìn)行高溫反應(yīng);在所述高溫反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌降溫第二時(shí)間；進(jìn)行冷卻，加入剩余的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；以及加入溶劑稀釋，降溫至常溫，出料。
[0008]在上述方法中，其中，所述偶聯(lián)劑為硅燒KH-550或硅燒KH-620。
[0009]在上述方法中，其中，所述溶劑為水和/或甲醇。
[0010]在上述方法中，其中，在生成糠醇小分子初聚物的步驟中使用的糠醇的量為40-60重量份，所述偶聯(lián)劑占糠醇重量的0.4 % -0.6 %。
[0011 ]在上述方法中，其中，所述加成反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行。
[0012]在上述方法中，其中，尿素和甲醛的量為20-40重量份。
[0013]在上述方法中，其中，所述高溫反應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行。
[0014]在上述方法中，其中，在所述冷卻的步驟中，冷卻至60°C-70°C。
[0015]在上述方法中，其中，所述溶劑的量為10-20重量份。
[0016]在上述方法中，其中，所述第一時(shí)間為2_6h，所述第二時(shí)間為l_2h。
[0017]在上述方法中，其中，所述一定溫度為30-50°C。
[0018]本發(fā)明在降低呋喃樹脂糠醇含量的情況下，通過(guò)特殊工藝，保持樹脂產(chǎn)品常溫強(qiáng)度不變，可以減少鑄造成本，同時(shí)提升樹脂砂型高溫潰散性。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明提供的方法主要包括以下步驟:
[0021 ] 1.將40-60重量份糠醇與占糠醇重量0.4%-0.6%的偶聯(lián)劑混合攪拌均勻后在30-50°C下反應(yīng)2-6h，生成糠醇小分子初聚物，放出備用。期間可以觀察到，糠醇從黃色轉(zhuǎn)變到黑紅色，顏色在逐漸加深，證明發(fā)生了分子間化學(xué)鍵的締合；
[0022]Π.反應(yīng)容器中，尿素甲醛在堿性條件下進(jìn)行加成反應(yīng)，尿素與甲醛共20-40重量份；
[0023]m.加成反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，在酸性條件下進(jìn)行高溫反應(yīng)；
[0024]IV.高溫反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌降溫l-2h;
[0025]V.冷卻水冷至60°C_70°C，加入剩余的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；
[0026]V1.加入10-20重量份的溶劑稀釋，降溫至常溫，出料。
[0027]在以上步驟中，偶聯(lián)劑為硅烷KH-550或硅烷KH-620;溶劑為水、甲醇中的一種或兩種。下面以具體的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例一:
[0029]1.將500公斤糠醇與2公斤硅烷KH602在攪拌釜中攪拌均勻后在30°C下反應(yīng)6h，反應(yīng)生成糠醇小分子初聚物，放出備用；
[0030]Π.在I噸樹脂反應(yīng)釜中，加入165公斤尿素，185公斤甲醛，在堿性條件下反應(yīng)至完全，約2小時(shí)；
[0031]ΙΠ.反應(yīng)完畢后，加入150公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，在酸性條件下反應(yīng)至完全，約2小時(shí)；
[0032]IV.反應(yīng)完畢后，加入150公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌Ih;
[0033]V.冷卻水冷至60°C，加入200公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；
[0034]V1.加入75公斤水和75公斤甲醇。
[0035]按國(guó)標(biāo)《JBT 7526-2008鑄造用自硬呋喃樹脂》對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，樹脂產(chǎn)品強(qiáng)度可達(dá)到1.8Mpa，高于相同糠醇含量的傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品的1.3Mpa。
[0036]實(shí)施例二:
[0037]1.將570公斤糠醇與2.5公斤硅烷!《550在攪拌釜中攪拌均勻后在40°(:下反應(yīng)411，反應(yīng)生成糠醇小分子初聚物，放出備用；
[0038]Π.在I噸樹脂反應(yīng)釜中，加入170公斤尿素，180公斤甲醛，在堿性條件下反應(yīng)至完全，約2小時(shí)；
[0039]m.反應(yīng)完畢后，加入190公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，在酸性條件下反應(yīng)至完全，約2小時(shí)；
[0040]IV.反應(yīng)完畢后，加入190公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌1.5h;
[0041]V.冷卻水冷至65°C，加入190公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；
[0042]V1.加入50公斤水和30公斤甲醇。
[0043]按國(guó)標(biāo)《JBT 7526-2008鑄造用自硬呋喃樹脂》對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，樹脂產(chǎn)品強(qiáng)度可達(dá)到2.0Mpa，高于相同糠醇含量的傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品的1.5Mpa。
[0044]實(shí)施例三:
[0045]1.將600公斤糠醇與3公斤硅烷KH602在攪拌釜中攪拌均勻后在50°C下反應(yīng)2h，反應(yīng)生成糠醇小分子初聚物，放出備用；
[0046]Π.在I噸樹脂反應(yīng)釜中，加入148公斤尿素，152公斤甲醛，在堿性條件下反應(yīng)至完全，約2小時(shí)；
[0047]ΠΙ.反應(yīng)完畢后，加入200公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，在酸性條件下反應(yīng)至完全，約2小時(shí)；
[0048]IV.反應(yīng)完畢后，加入200公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌2h;
[0049]V.冷卻水冷至70°C，加入200公斤步驟I中的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；
[0050]V1.加入50公斤水和50公斤甲醇。
[0051 ] 按國(guó)標(biāo)《JBT 7526-2008鑄造用自硬呋喃樹脂》對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，樹脂產(chǎn)品強(qiáng)度可達(dá)到2.1Mpa，高于相同糠醇含量的傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品的1.6Mpa。
[0052]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，以上實(shí)施例僅是示例性實(shí)施例，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低糠醇含量的高強(qiáng)度呋喃樹脂的制備方法，包括: 將糠醇與偶聯(lián)劑混合攪拌均勻后，在一定溫度下反應(yīng)第一時(shí)間，生成糠醇小分子初聚物； 在反應(yīng)容器中，尿素和甲醛進(jìn)行加成反應(yīng)； 在所述加成反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，進(jìn)行高溫反應(yīng)； 在所述高溫反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌降溫第二時(shí)間； 進(jìn)行冷卻，加入剩余的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；以及 加入溶劑稀釋，降溫至常溫，出料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述偶聯(lián)劑為硅烷KH-550或硅烷KH-620。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述溶劑為水和/或甲醇。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，在生成糠醇小分子初聚物的步驟中使用的糠醇的量為40-60重量份，所述偶聯(lián)劑占糠醇重量的0.4 % -0.6 %。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述加成反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，尿素和甲醛的量為20-40重量份。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述高溫反應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，在所述冷卻的步驟中，冷卻至60°C-7(TC。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，所述溶劑的量為10-20重量份。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述第一時(shí)間為2-6h，所述第二時(shí)間為1-2h。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述一定溫度為30-50 V。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低糠醇含量的高強(qiáng)度呋喃樹脂的制備方法，包括：將糠醇與偶聯(lián)劑混合攪拌均勻后，在一定溫度下反應(yīng)第一時(shí)間，生成糠醇小分子初聚物；在反應(yīng)容器中，尿素和甲醛進(jìn)行加成反應(yīng)；在加成反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，進(jìn)行高溫反應(yīng)；在高溫反應(yīng)完畢后，加入占糠醇總量三分之一的糠醇小分子初聚物，關(guān)掉蒸汽，攪拌降溫第二時(shí)間；進(jìn)行冷卻，加入剩余的糠醇小分子初聚物，攪拌均勻；以及加入溶劑稀釋，降溫至常溫，出料。本發(fā)明在降低呋喃樹脂糠醇含量的情況下，通過(guò)特殊工藝，保持樹脂產(chǎn)品常溫強(qiáng)度不變，可以減少鑄造成本，同時(shí)提升樹脂砂型高溫潰散性。
【IPC分類】C08G16/02
【公開號(hào)】CN105669927
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610126957
【發(fā)明人】馬文, 韓文, 邢金龍
【申請(qǐng)人】寧夏共享化工有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日