[發(fā)明專利]一種鑄造用呋喃樹脂及其制備方法

無效

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• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102863600A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 祝建勛;劉昭薦;孫永峰
• 申請（專利權）人: 濟南圣泉集團股份有限公司
• 主分類號: C08G16/02
• 分類號: C08G16/02;B22C1/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種鑄造用呋喃樹脂及其制備方法，具體涉及一種以木質素部分帶體糠醇的鑄造用呋喃樹脂及其制備方法。

背景技術

呋喃樹脂是指以具有呋喃環(huán)的糠醇作原料生產的樹脂類的總稱，具有固化速度快、常溫強度高；發(fā)氣量小、高溫強度高等特點，因此被廣泛用在金屬鑄造行業(yè)作粘結劑，在機械工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。近年來由于生產呋喃樹脂的原料糠醇價格一直居高不下，造成了呋喃樹脂樹脂價格水漲船高，因此，需要找到一種適合替代或部分替代糠醇的原料，來降低生產成本。

木質素作為一種廣泛存在于自然界的天然高分子，由于含有苯環(huán)，同時結構類似酚醛樹脂，因此近年來被廣泛關注。

對于木質素改性呋喃樹脂，國外早有這方面的報道，例如專利DE4226327A1中，就將木質素通過物理共混的方法加入到市售的呋喃樹脂中，由此來降低生產成本及呋喃樹脂中游離甲醛的含量。但其物理共混并不能使木質素與呋喃樹脂牢固結合，因此會使得其強度有比較明顯的下降。

發(fā)明內容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種成本低、游離甲醛含量少、強度高的鑄造用呋喃樹脂。

本發(fā)明的鑄造用呋喃樹脂，主要由下述重量份的各成分制備而成：

其中，所述木質素為高活性木質素，高活性木質素是一種常用的反應活性較高的木質素，其因木質素中羥甲基和酚羥基數量多及芳環(huán)取代少而反應活性高。此外，本發(fā)明的高活性木質素優(yōu)選針葉類木質素、闊葉類木質素或草類木質素中的一種或幾種。

本發(fā)明還提供一種所述的呋喃樹脂的制備方法，其包括下述步驟：

（1）糠醇與木質素在70~80℃反應2~4小時，制得木質素改性糠醇組分；

（2）向甲醛中加入部分尿素，待尿素完全溶解后，調節(jié)pH值為7.8~9.8，于80~90℃反應1~2小時后，向反應體系中加入部分步驟（1）制得的木質素改性糠醇組分，再反應1~2小時；

（3）待步驟（2）中反應結束后，調整體系pH值為3.7~5.5，溫度為90~95℃，反應1~2小時后，加入剩余尿素，調整物料體系pH值為7~8，于70~80℃反應1~2小時后，真空條件下脫水，加入剩余木質素改性糠醇組分，制得鑄造用呋喃樹脂。

其中，所述步驟（1）即可以在堿性條件下反應也可以在強酸性條件下反應，優(yōu)選反應時pH值為8.5~11.0或0.8~2.4。

另外，第一次加入的尿素為尿素總量的70%~80%。

另外，第一次加入的木質素改性糠醇組分為木質素改性糠醇組分總量的25%~40%。

另外，在本發(fā)明中，可以通過氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋇、甲酸、乙酸、磺酸、鹽酸、硫酸或他們的水溶液中的一種或幾種調節(jié)pH值。

本發(fā)明是利用木質素有較多的活性基團，直接參與和糠醇的反應，木質素和糠醇通過在堿性條件下的反應，糠醇可以有效地以價鍵形式與木質素結合。

具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明以木質素代替部分糠醇生產鑄造用自硬呋喃樹脂，減少了糠醇的用量，降低了成本價格；2、利用木質素所含有的活性基團與糠醇的反應，直接讓木質素與糠醇反應，木質素和糠醇通過在堿性條件下的反應，可以有效地以價鍵形式結合，將其應用于樹脂聚合中，可進一步提高產品的強度；3、本發(fā)明所述的工藝中利用木質素分子中含有苯環(huán)和多羥基結構，在制備呋喃樹脂的過程中，增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狀結構，提高樹脂砂的強度。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

反應釜中加入糠醇774Kg，啟動攪拌，用15%氫氧化鈉溶液調整pH為8.5，加入木質素56Kg，升溫至70℃反應2小時，降溫，用20%草酸溶液調整pH為6.5，真空狀態(tài)下進行脫水，脫水至樹脂含水1.0%以下停止，得木質素改性糠醇組分794Kg待用。

反應釜中加入甲醛(濃度37%)316Kg，啟動攪拌，加入一步尿素72Kg，尿素溶解后，用堿性溶液調節(jié)pH值為7.8，升溫至85℃反應1小時；加入木質素改性糠醇組分294Kg再反應1小時；調整物料體系pH值為3.7，反應溫度95℃反應1.5小時；加入二步尿素18Kg，調整物料體系pH值為7.5，75℃反應1小時后，將物料體系降溫停止反應；在真空條件下脫水140Kg，加入剩余木質素改性糠醇組分500Kg，攪拌均勻，放料得產品1060Kg，性能測試如表1所示。

實施例2