一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法與流程

2023-07-25 20:56:01

本發明涉及一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法，屬於鑄造技術領域。

背景技術：

呋喃樹脂是以糠醇為基本原料的聚合物，其是分子結構中含有呋喃環的一類合成樹脂的總稱．由於結構中含有呋喃環，因此在性能上都具有突出的耐鹼、耐酸、耐溶劑和耐高溫等優良的性能；呋喃樹脂還具有粘度低、強度高、透氣性強、潰散性好、生產成本低、合成工藝簡單等優點，使得其廣泛應用於鑄造造型材料中。呋喃樹脂是我國在鑄造造型材料中應用最多的樹脂砂粘結劑之一，但是目前用於樹脂砂的呋喃樹脂還存在著一些問題，主要表現在：（1）游離甲醛含量偏高，致使在混砂、造型和澆注過程中散發有害氣體，汙染環境，損害工人身體健康；（2）脆性大，缺乏柔韌性，衝擊強度低；上述問題使得呋喃樹脂在實際應用方面受到很大限制，因此，需要對呋喃樹脂進行改進，解決上述問題，以滿足鑄造樹脂砂的使用要求。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法。本發明採用苯酚、三聚氰胺、碳納米管和聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇對呋喃樹脂進行複合改性，在保持了呋喃樹脂未改性前的耐高溫性能和抗化學腐蝕能力的基礎上，不僅降低了呋喃樹脂游離甲醛的含量，還提高了呋喃樹脂的韌性和衝擊強度，同時還使得呋喃樹脂具有良好的抗靜電性能。

為實現上述目的，本發明採用如下的技術方案：

一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法，包括以下步驟：

（1）按照摩爾比1:2.5-3:0.2-0.3:0.8-1:0.4-0.5:0.02-0.03:0.0035-0.004稱取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳納米管，待用；

（2）將聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳納米管混合均勻，然後用質量濃度為20%的鹽酸溶液調節ph=4-5，高速機械攪拌1-2h，然後加入糠醇，超聲分散40-60min，即得分散液；

（3）將尿素、甲醛、苯酚混合，在40-50℃下用質量分數為15%的氫氧化鈉水溶液調節ph=7.8-8.2，再升溫至70-80℃，恆溫攪拌反應20-30min，再升溫至100-110℃，恆溫攪拌反應1-1.5h；然後加入步驟（2）製得的分散液和三聚氰胺，再用質量分數為10%的草酸溶液調節ph=4.5-5.5，迅速升溫至105-115℃，回流1-2h，真空脫水至黏度為115-125mpa·s，冷卻至40-45℃即可。

所述機械攪拌的轉速為5000-6000r/min。

所述超聲分散的超聲功率為300-400w，超聲溫度為70-80℃。

本發明的有益效果：

本發明在呋喃樹脂合成的基礎上，採用聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、碳納米管、苯酚和三聚三聚氰胺對呋喃樹脂進行複合改性，聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇的添加，可以在呋喃樹脂中引入長的柔性鏈段，在分子或鏈段之間形成應力釋放空間，從而能夠對呋喃樹脂的韌性有比較明顯的提高和改善；碳納米管可以作為填料填充在呋喃樹脂分子結構中，不僅可以提高呋喃樹脂的機械強度和抗衝擊性，還可以使得呋喃樹脂具有良好的抗靜電性能；苯酚的加入，可以有效提高呋喃樹脂的抗拉強度；採用三聚氰胺改性後的呋喃樹脂游離甲醛含量低，可以減少混砂、造型和澆注過程中甲醛氣體的散發量，減少環境汙染，改善勞動環境，提高工作效率。

具體實施方式

實施例1

一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法，包括以下步驟：

（1）按照摩爾比1:2.5:0.2:0.8:0.4:0.02:0.0035稱取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳納米管，待用；

（2）將聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳納米管混合均勻，然後用質量濃度為20%的鹽酸溶液調節ph=5，在5000r/min的轉速下機械攪拌2h，然後加入糠醇，再在300w的功率、70℃的溫度下超聲分散60min，即得分散液；

（3）將尿素、甲醛、苯酚混合，在40℃下用質量分數為15%的氫氧化鈉水溶液調節ph=8.2，再升溫至70℃，恆溫攪拌反應20min，再升溫至100℃，恆溫攪拌反應1.5h；然後加入步驟（2）製得的分散液和三聚氰胺，再用質量分數為10%的草酸溶液調節ph=5.5，迅速升溫至105℃，回流2h，真空脫水至黏度為115mpa·s，冷卻至40℃即可。

實施例2

一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法，包括以下步驟：

（1）按照摩爾比1:2.8:0.25:0.9:0.45:0.025:0.0038稱取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳納米管，待用；

（2）將聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳納米管混合均勻，然後用質量濃度為20%的鹽酸溶液調節ph=4.5，在5500r/min的轉速下高速機械攪拌1.5h，然後加入糠醇，再在350w的功率、75℃的溫度下超聲分散50min，即得分散液；

（3）將尿素、甲醛、苯酚混合，在45℃下用質量分數為15%的氫氧化鈉水溶液調節ph=8.0，再升溫至75℃，恆溫攪拌反應25min，再升溫至105℃，恆溫攪拌反應1h；然後加入步驟（2）製得的分散液和三聚氰胺，再用質量分數為10%的草酸溶液調節ph=5.0，迅速升溫至110℃，回流1.5h，真空脫水至黏度為120mpa·s，冷卻至42℃即可。

實施例3

一種鑄造用改性呋喃樹脂粘結劑的製備方法，包括以下步驟：

（1）按照摩爾比1:3:0.3:1:0.5:0.03:0.004稱取尿素、甲醛、苯酚、糠醇、聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇、三聚氰胺和碳納米管，待用；

（2）將聚己二酸新戊二醇-1,6-己二醇酯二醇和碳納米管混合均勻，然後用質量濃度為20%的鹽酸溶液調節ph=4，在6000r/min的轉速下高速機械攪拌1h，然後加入糠醇，再在400w的功率、80℃的溫度下超聲分散40min，即得分散液；

（3）將尿素、甲醛、苯酚混合，在50℃下用質量分數為15%的氫氧化鈉水溶液調節ph=7.8，再升溫至80℃，恆溫攪拌反應20-min，再升溫至110℃，恆溫攪拌反應1h；然後加入步驟（2）製得的分散液和三聚氰胺，再用質量分數為10%的草酸溶液調節ph=4.5，迅速升溫至115℃，回流1h，真空脫水至黏度為125mpa·s，冷卻至45℃即可。