[發明專利]一種CO2硬化堿性酚醛樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201210483670.4
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103059505A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 譚銳;李漢錕;張海東;李玲;于志勇
• 申請（專利權）人: 沈陽鑄造研究所
• 主分類號: C08L61/14
• 分類號: C08L61/14;C08K5/544;C08K5/5435;C08K5/5419;C08G8/28
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及一種鑄造生產造型、制芯過程中使用的粘結劑，該粘結劑使用CO₂氣體硬化。本發明還涉及該粘結劑的制備方法，特別是降低該粘結劑常溫粘度的方法。

背景技術

CO₂硬化堿性酚醛樹脂是20世紀90年代開始應用于國內鑄造生產的一種新型粘結劑。CO₂硬化堿性酚醛樹脂不含氮、硫、磷元素，對鑄件的不良影響較小；采用的固化劑是CO₂氣體，有毒有害氣體少、環境污染小，造型、制芯場所不需要昂貴的凈化設備，環保性能優勢明顯。此外，CO₂硬化堿性酚醛樹脂固化工藝簡單，操作方便，吹CO₂氣體硬化，吹氣時間短、不存在過吹問題，比酯硬化生產效率高，既適合于普通混砂機混砂、射芯機制芯、流水線生產，也適合于手工造型、制芯。因此，CO₂硬化堿性酚醛樹脂具有環保性和工藝性雙重優勢，符合鑄造生產綠色化、清潔化的發展趨勢，被稱為面向21世紀的氣硬冷芯盒材料之一，受到廣泛的關注。

目前，國內市場上使用的CO₂硬化堿性酚醛樹脂存在的一個普遍不足是樹脂的粘度較大，很多都超過150mPa·s（25℃），造型制芯時樹脂和硅砂不容易混合均勻，使用性能不佳；有些CO₂硬化堿性酚醛樹脂的粘度較低，但是其粘結強度也較低，起模時容易出現塌箱等情況，影響生產效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種CO₂硬化堿性酚醛樹脂及其制備方法，該方法能夠將CO₂硬化堿性酚醛樹脂的粘度降低到100mPa·s（25℃）以下，同時保證樹脂砂有較高的強度，改善樹脂砂的使用性能。

本發明具體提供了一種CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂由下述成分按重量份比例組成：

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述的酚類化合物選自苯酚、甲酚、二甲酚、間甲酚、雙酚A、間苯二酚中的一種或兩種或兩種以上的混合物。

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述的醛類化合物選自甲醛（37%~40%水溶液）、多聚甲醛、乙醛、乙二醛、糠醛中的一種或兩種或兩種以上的混合物。

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述的改性劑選自糠醇、三甘醇、苯甲醇、苯丙醇、3-庚醇、乙二醇、山梨醇、木糖醇、甘露醇中的一種或兩種或兩種以上的混合物，改性劑與堿必須同時參與反應。

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述的堿選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中的一種或兩種或兩種以上的混合物。

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述的促硬劑選自硼砂或氫氧化鈣中的一種或兩種的混合物。

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂，其特征在于，所述的硅烷偶聯劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3)環氧(丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或兩種的混合物。

本發明還提供了一種CO₂硬化堿性酚醛樹脂的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

1）將酚類化合物、醛類化合物以及占總質量5%~10%的50%堿水溶液加入反應釜中，以小于1℃/min的速度升溫至65℃，保溫30~60分鐘；

2）加入改性劑和占總質量20%~25%的50%堿水溶液，升溫至100℃，保溫45至90分鐘；

3）減壓至-0.06MPa~-0.08MPa的壓力下蒸餾；

4）加入剩余的50%堿水溶液；

5）降溫至60℃以下，加入促硬劑，攪拌均勻；

6）降溫至40℃以下，加入硅烷偶聯劑，攪拌均勻，出料。

本發明所述CO₂硬化堿性酚醛樹脂的制備方法，其特征在于：所述酚類化合物含量在99.0%以上，醛類化合物的含量為37%~40%。