新型改性鑄造用呋喃樹脂的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種新型改性鑄造用呋喃樹脂的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：（1）將100重量份糖類、0.1～40份尿素溶于30～200重量份水中，然后加入5～60重量份酸，在60～105℃的溫度條件下反應(yīng)0.5～10小時后，降溫至30～90℃后將pH值調(diào)至7.5～10后加入0.1～40重量份甲醛，升溫至60～100℃反應(yīng)0.5～6小時，然后脫除3～300重量份水，得到粘稠液體；（2）將步驟（1）得到的粘稠液體作為部分糠醇替代品，按照鑄造用呋喃樹脂的常規(guī)工藝進行制備新型改性鑄造用呋喃樹脂；所述粘稠液體的用量與待替代的糠醇重量相當(dāng)，且為鑄造用呋喃樹脂合成原料總重量的1%～20%。該方法簡單可行、環(huán)保，而且樹脂在固化過程中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而可提高鑄造用呋喃樹脂砂的強度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鑄造用呋喃樹脂合成エ藝
，具體涉及ー種。
技術(shù)介紹
鋳造用粘結(jié)劑體系由樹脂和固化劑、催化劑組成，一種好的鋳造用粘結(jié)劑體系必須具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較低的粘度；樹脂與原砂混合后具有較長的可工作時間，固化后具有良好的脫模性能；足夠的常溫和高溫強度；并具有很好的潰散性以及型砂再生容易等性能。因此，鋳造用樹脂的選擇至關(guān)重要。呋喃樹脂是指以具有呋喃環(huán)的糠醇為主要原料合成的樹脂。在上世紀(jì)六十年代，呋喃樹脂就開始用于鑄造行業(yè)，以其常溫硬化速度快、擴散性較好、強度較高以及合成エ藝簡單等優(yōu)異性能獲得飛速發(fā)展，是目前國內(nèi)外用量最大的鋳造用樹脂。眾所周知，糠醇在鑄造用呋喃樹脂中的含量越高，其粘結(jié)強度越高，因此樹脂的成本受糠醇的影響很大。制備糠醇的步驟較繁瑣，采用玉米芯和作物秸桿等季節(jié)性農(nóng)副產(chǎn)品為原料經(jīng)水解、高溫脫水環(huán)化獲得糠醛，最后糠醛再催化加氫后獲得糠醇，所以糠醇的制備成本較高。另外，糠醛的制備存在產(chǎn)率低、產(chǎn)生大量的殘渣、廢氣等問題。因此亟需制備合適的糠醇替代品用于制備鋳造用呋喃樹脂，使之不僅能保持原有性能，而且可大幅度降低鋳造用呋喃樹脂的成本及保護環(huán)境。Viswanathan T等公開了ー種糖類中加入尿素制備木板膠粘劑的方法，即在糖類水溶液中加入尿素，使其在催化劑作用下加熱脫水生成5-羥甲基糠醛后，與尿素反應(yīng)可聚合形成水溶性或低粘度乳狀且無沉淀的聚合樹脂[Viswanathan T, RichardsonT.Thermosetting adhesive resins:US, 4524164[P].1985-06-18.]。該膠粘劑在加入固化劑后，需加熱至較高溫度(160 200°C)，并在高壓(300 IOOOpsi)下方可發(fā)生交聯(lián)作用而固化，固化時間很短(5 15min)。與前面述及的滿足鑄造エ藝綜合性能要求相比較，該木板膠粘劑不適合直接用作鋳造用樹脂。因此，如何利用糖類與尿素反應(yīng)的優(yōu)點，提供ー種新型高性能鋳造用呋喃樹脂，該樹脂制備原料來源廣、制備エ藝簡單、成本低廉，該樹脂含有大量呋喃環(huán)，可以替代原料中價格較高的糠醇，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有鋳造用呋喃樹脂存在的問題，本專利技術(shù)目的在于提供ー種，利用糖類為主要原料獲得ー種原料來源廣、制備エ藝簡單、成本低廉的含有大量呋喃環(huán)的樹脂，用于替代價格較高的糠醇來制備呋喃樹脂，在保持樹脂原有性能的基礎(chǔ)上，獲得低成本的鋳造用樹脂具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案是:ー種，其特征在于所述方法包括以下步驟:(I)將100重量份糖類、0.1 40份尿素溶于30 200重量份水中，然后加入5 60重量份酸，在60 105°C的溫度條件下反應(yīng)0.5 10小時后，降溫至30 90°C后將pH值調(diào)至7.5 10后加入0.1 40重量份甲醛，升溫至60 100°C反應(yīng)0.5 6小時，然后脫除3 300重量份水，得到粘稠液體；(2)將步驟(I)得到的粘稠液體作為部分糠醇替代品，按照鑄造用呋喃樹脂的常規(guī)エ藝進行制備新型改性鑄造用呋喃樹脂；所述粘稠液體的用量與待替代的糠醇重量相當(dāng)，且為鑄造用呋喃樹脂合成原料總重量的1% 20%。優(yōu)選的，所述方法步驟(2)中鋳造用呋喃樹脂的常規(guī)エ藝包括使甲醛、尿素(和/或苯酚)等在堿性條件下進行加成反應(yīng)，然后在酸性條件下與糠醇進行縮聚反應(yīng)得到。優(yōu)選的，所述方法步驟(I)中將100重量份糖類、0.5 40份尿素溶于30 200重量份水中，然后加入5 60重量份酸，在60 105°C的溫度條件下反應(yīng)0.5 10小時后，降溫至30 90°C后將pH值調(diào)至7.5 10后加入0.5 40重量份甲醛，升溫至60 100°C反應(yīng)0.5 6小時，然后脫除3 300重量份水，得到粘稠液體；優(yōu)選的,所述方法步驟(I)中糖類選自五碳單糖、六碳單糖、由五碳、六碳單糖結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的ニ糖、由五碳、六碳單糖結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的多糖中的ー種或兩種以上的任意組合。優(yōu)選的，所述方法步 驟(I)中酸選自鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、硼酸、醋酸、草酸、對甲苯磺酸、檸檬酸、丁ニ酸、酒石酸的ー種或兩種以上的任意組合，所述酸可溶于水。優(yōu)選的，所述方法步驟(I)中調(diào)整pH值采用的堿性溶液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水的一種堿性水溶液或兩種以上的任意組合，堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為10 40%。本專利技術(shù)的目的是提供一種以價格便宜的糖類為主要原料配與少量尿素和甲醛合成樹脂，代替部分糠醇用于新型改性鑄造用呋喃樹脂的制備，在保持原有性能的基礎(chǔ)上，該呋喃樹脂成本明顯降低。本專利技術(shù)的制備方法中以水為溶劑，采用糖類與尿素、甲醛反應(yīng)制得粘稠液體，代替糠醇用于制備新型改性鑄造用呋喃樹脂。新型改性鑄造用呋喃樹脂中含尿醛和或酚醛樹脂，在反應(yīng)末期需添加糠醇調(diào)配而成。本專利技術(shù)具體的制備方法包括:(I)按重量計:30 200份水、100份糖和0.1 40份尿素加入反應(yīng)容器中，在50°C下攪拌至溶解，再加入5 60份酸，在60 105°C的溫度條件下反應(yīng)0.5 10小時；爾后降溫30 90°C后加入堿性溶液將PH調(diào)至7.5 10，加入0.1 40份甲醛，升溫60 100°C反應(yīng)0.5 6小時，脫除5 300份水，得到一種棕紅或黑色粘稠液體。(2)將棕紅或黒色粘稠液體產(chǎn)物代替I 20份糠醇，用于呋喃樹脂的常規(guī)制備エ藝中，攪拌均勻，即得成品，具體的，將步驟(I)得到的粘稠液體作為部分糠醇替代品，按照先使甲醛、尿素在堿性條件下進行加成反應(yīng)，然后在酸性條件下與糠醇進行縮聚反應(yīng)得到進行制備改性鋳造用呋喃樹脂；所述粘稠液體的用量為鑄造用呋喃樹脂合成原料總重量的1% 20%。優(yōu)選的，所述的糖為六碳單糖，以及含六碳單糖結(jié)構(gòu)單元的ニ糖及多糖，或為其中的一種或幾種的組合物。優(yōu)選的，所述方法步驟(I)中酸選自鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、硼酸、醋酸、草酸、對甲苯磺酸、檸檬酸、丁ニ酸、酒石酸的ー種或兩種以上的任意組合，所述酸可溶于水。優(yōu)選的，所述方法步驟(I)中堿性溶液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水的一種堿性水溶液或兩種以上的任意組合，堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為10 40%。得到的新型改性鑄造用呋喃樹脂是指呋喃樹脂含尿醛和或酚醛樹脂，在普通鋳造用呋喃樹脂合成反應(yīng)末期需添加糠醇進行調(diào)配而成，調(diào)配時采用獲得的粘稠液體產(chǎn)物代替I 20份糠醇。粘稠液體作為糠醇替代品，它的用量與需要替代的糠醇的重量相當(dāng)。本專利技術(shù)提供一種鑄造用呋喃樹脂的制備方法，提出了一種以價格便宜的糖類為主要原料與尿素和甲醛合成的樹脂，代替價格較高的糠醇用于鋳造用呋喃樹脂的制備方法。方法中粘稠液體作為糠醇替代品，它的用量與需要替代的糠醇的重量相當(dāng)。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本專利技術(shù)的優(yōu)點是:本專利技術(shù)制備方法中糖類來源廣泛，價格低廉，所合成的含有呋喃環(huán)的樹脂，用于部分替代糠醇制備得到鋳造用呋喃樹脂，成本明顯降低；由于中間產(chǎn)物5-羥甲基糠醛具有羥基和醛基兩個活性基團，與糠醇相比，増加了樹脂固化的交聯(lián)點，有利于樹脂在固化過程中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而可提高鑄造用呋喃樹脂砂的強度；本專利技術(shù)具有エ藝簡單可行、環(huán)保的特點，具有很好的發(fā)展前景。綜上所述，本專利技術(shù)提供了ー種新型鋳造用呋喃樹脂的制備方法。按重量計:將30 200份水、100份糖和0.1 40份尿素加入反應(yīng)容器中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種新型改性鑄造用呋喃樹脂的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：（1）將100重量份糖類、0.1～40份尿素溶于30～200重量份水中，然后加入5～60重量份酸，在60～105℃的溫度條件下反應(yīng)0.5～10小時后，降溫至30～90℃后將pH值調(diào)至7.5～10后加入0.1～40重量份甲醛，升溫至60～100℃反應(yīng)0.5～6小時，然后脫除3～300重量份水，得到粘稠液體；（2）將步驟（1）得到的粘稠液體作為部分糠醇替代品，按照鑄造用呋喃樹脂的常規(guī)工藝進行制備新型改性鑄造用呋喃樹脂；所述粘稠液體的用量與待替代的糠醇重量相當(dāng)，且為鑄造用呋喃樹脂合成原料總重量的1%～20%。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型改性鑄造用呋喃樹脂的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: (1)將100重量份糖類、0.1 40份尿素溶于30 200重量份水中，然后加入5 60重量份酸，在60 105°C的溫度條件下反應(yīng)0.5 10小時后，降溫至30 90°C后將pH值調(diào)至7.5 10后加入0.1 40重量份甲醛，升溫至60 100°C反應(yīng)0.5 6小時，然后脫除3 300重量份水，得到粘稠液體； (2)將步驟(I)得到的粘稠液體作為部分糠醇替代品，按照鑄造用呋喃樹脂的常規(guī)工藝進行制備新型改性鑄造用呋喃樹脂；所述粘稠液體的用量與待替代的糠醇重量相當(dāng)，且為鑄造用呋喃樹脂合成原料總重量的1% 20%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述方法步驟(2)中鑄造用呋喃樹...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王進興，黃萍珍，顧嬡娟，陸玉峰，朱文英，
申請(專利權(quán))人：蘇州興業(yè)材料科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：