[發(fā)明專利]鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210000148.6
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102527923A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭玉嬰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): B22C1/22
• 分類號(hào): B22C1/22
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鑄造用粘結(jié)劑領(lǐng)域，更具體涉及一種鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑及其制備方法。?

背景技術(shù)

鑄造用粘結(jié)劑及其使用技術(shù)是影響砂型鑄造生產(chǎn)環(huán)境和鑄型及芯砂性能的主要因素,并且鑄造用粘結(jié)劑不同于其它用途的粘結(jié)劑,在其性能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境諸方面又有它獨(dú)特的要求,所以根據(jù)鑄造粘結(jié)劑的要求，研制新型無(wú)毒無(wú)污染、綜合性能優(yōu)良的鑄造粘結(jié)劑及其造型、制芯工藝勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的鑄造用粘結(jié)劑如樹(shù)脂、桐油、水玻璃等都有各自的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍，但也都存在一些問(wèn)題如樹(shù)脂的成本較高，混砂工藝復(fù)雜，造型和澆注時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)刺激性有毒氣體，從而造成環(huán)境污染；水玻璃砂潰散性、回用性差；桐油的資源有限，制約著它們的發(fā)展與應(yīng)用，因此，發(fā)展無(wú)污染、低成本、具有良好潰散性的粘結(jié)劑已成為鑄造工作者的共識(shí)。

酚醛樹(shù)脂(PF)膠粘劑具有膠粘強(qiáng)度高、耐水及耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，但是，酚醛樹(shù)脂存在固化溫度高、熱壓時(shí)間長(zhǎng)、易透膠、原料成本高且原料來(lái)源不可再生等缺點(diǎn)，綠色環(huán)保型酚醛樹(shù)脂的研究日益受到人們的重視。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鑄造用粘結(jié)劑成本高、污染大、回用性差、性能不好等問(wèn)題，具有制備工藝簡(jiǎn)單、制備的粘結(jié)劑強(qiáng)度高、工藝性能好，粘結(jié)強(qiáng)度高、良好的貯存穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑，將葡萄糖與苯酚在催化劑作用下共縮合，加入有機(jī)膨潤(rùn)土進(jìn)行復(fù)合，制得所述的鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑；所述的有機(jī)膨潤(rùn)土在粘結(jié)劑中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1%-10%。

一種鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑的制備方法的具體步驟為：

（1）有機(jī)膨潤(rùn)土的制備

75℃-85℃下，將有機(jī)改性劑與無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土以100mmol/100g-110mmol/100g比例混合，攪拌反應(yīng)1-3h，離心水洗；在洗滌后的物料中邊攪拌邊加入熔解的助插層劑，繼續(xù)攪拌1-3h，靜置備用；所述的助插層劑與洗滌后的物料的質(zhì)量比為0.8：1.0-1.0：1.0；所述的助插層劑為聚乙烯醇；所述的有機(jī)改性劑為三乙醇胺或3-三羥甲基甲胺-2-羥基丙磺酸；

（2）葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑的制備

將葡萄糖和苯酚按質(zhì)量比為1：1-1：1.5混合，在催化劑氫氧化鈉或硫酸作用下，55℃-105℃保溫1-5h后進(jìn)行減壓蒸餾，將產(chǎn)物趁熱倒入鐵器中，冷卻至室溫得脆性固體；隨后進(jìn)行破碎、研磨，得到粉末，密封干燥保存?zhèn)溆茫凰龅臍溲趸c或硫酸的質(zhì)量為苯酚質(zhì)量的0.5%-3.5%；

（3）鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑的制備

70℃-80℃下，將有機(jī)膨潤(rùn)土和葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑按質(zhì)量比為1∶9-3∶7混合，攪拌1-3h后，倒入蒸發(fā)器，放入40℃-50℃真空干燥器中干燥1-3h，研磨破碎，過(guò)100-150目篩，制得鑄造用葡萄糖苯酚樹(shù)脂粘結(jié)劑。

本發(fā)明的改性原理：1）膨潤(rùn)土的有機(jī)化：采用多羥基有機(jī)胺鹽做插層劑改性膨潤(rùn)土，從而增加膨潤(rùn)土片層的羥基密度，促使膨潤(rùn)土通過(guò)氫鍵產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，增加其與葡萄糖的相容性。2）有機(jī)膨潤(rùn)土/葡萄糖苯酚樹(shù)脂復(fù)合粘結(jié)劑的制備：采用聚乙烯醇做為助插層劑,一方面是聚乙烯醇為多羥基直鏈大分子,空間位阻小,能與膨潤(rùn)土表面層接觸,與有機(jī)改性劑的羥基之間形成氫鍵,強(qiáng)烈的作用能使聚乙烯醇進(jìn)入土層乃至剝離膨潤(rùn)土的片層.另一方面,聚乙烯醇與葡萄糖有一定的相容性,提高膨潤(rùn)土在葡萄糖苯酚樹(shù)脂中的分散性。

本發(fā)明提供的葡萄糖苯酚樹(shù)脂復(fù)合粉粘結(jié)劑在作為鑄造粘結(jié)劑時(shí)，具有顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）產(chǎn)品為粉狀粘結(jié)劑，運(yùn)輸、使用方便。

（2）本粘結(jié)劑混砂工藝簡(jiǎn)單，從混砂、烘干到澆鑄，均無(wú)有害氣體釋放，使用過(guò)程中只需加水，即可充分粘結(jié)。

（3）本粘結(jié)劑所制型砂流動(dòng)性好，抗干拉強(qiáng)度高，潰散性好，抗吸潮性好，發(fā)氣量低。

綜上所述，本發(fā)明制備的粘結(jié)劑制備工藝簡(jiǎn)單，減少了廢液的產(chǎn)生，芯砂抗干拉強(qiáng)度高，抗吸潮性好，耐高溫性能高，而且從混砂、烘干到澆鑄，都沒(méi)有有害氣體釋放，環(huán)境友好無(wú)污染。該發(fā)明中使用葡萄糖代替甲醛，既改善了酚醛樹(shù)脂粘結(jié)劑的性質(zhì)，又降低了甲醛釋放量，達(dá)到了廢物充分利用與保護(hù)環(huán)境的目的。同時(shí)有機(jī)膨潤(rùn)土的加入，進(jìn)一步提高了粘結(jié)劑的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。該粘結(jié)劑具有成本低、實(shí)用性強(qiáng)、粘結(jié)強(qiáng)度高、良好的貯存穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于鑄造領(lǐng)域。