[發明專利]改性鑄造用呋喃樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201310071545.7
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103113547A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王進興;黃萍珍;顧嬡娟;陸玉峰;朱文英
• 申請（專利權）人: 蘇州興業材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08G16/04
• 分類號: C08G16/04;B22C1/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于鑄造用呋喃樹脂合成工藝技術領域，具體涉及一種改性鑄造用呋喃樹脂的制備方法。

背景技術

早在上世紀六十年代，呋喃樹脂就開始用于鑄造行業，并獲得飛速發展，至今成為我國及全球用量最大的鑄造用樹脂。眾所周知，現有的鑄造用呋喃樹脂基本是以糠醇為主要原料合成的樹脂，糠醇在鑄造用呋喃樹脂中的含量越高,其粘結強度越高，因此樹脂的成本受糠醇的影響很大。

制備糠醇的步驟主要是將玉米芯和作物秸桿等可再生農副產品在催化劑作用下水解，轉化為戊糖；戊糖經脫水環化生成糠醛；糠醛再催化加氫后獲得糠醇。由于制備方法較繁瑣，所以糠醇的制備成本較高。此外，玉米芯和作物秸稈是季節性農產品，導致糠醇市場的價格波動性較大。另一方面，糠醛的制備工藝存在收率低、廢水廢氣污染嚴重等問題。因此亟需制備合適的糠醇替代品用于制備鑄造用呋喃樹脂，使之不僅能保持原有性能，而且可大幅度降低鑄造用呋喃樹脂的成本及保護環境。

美國專利“Thermosetting?adhesive?resins”（4524164）公開了一種糖類中加入苯酚制備木板膠粘劑的方法，即在糖類水溶液中加入苯酚，使其在酸作用下加熱脫水生成5-羥甲基糠醛后，與苯酚反應可聚合形成水溶性或低粘度乳狀且無沉淀的聚合樹脂。該膠粘劑不適合直接用作鑄造用樹脂，原因如下：該膠粘劑在加入固化劑后，需加熱至較高溫度（160～200℃），并在高壓（300～1000psi）下方可發生交聯作用而固化，固化時間很短（5～15min）；而鑄造用樹脂在加入固化劑后與原砂混合料需具有較長的可工作時間，接著樹脂砂需在較低能耗的物理、化學作用下（多為常溫常壓）能迅速固化成形，成形后的型砂需具有足夠的常溫和高溫強度。此外，該制備方法在反應結束后并沒有對末反應的苯酚進行處理，而鑄造用樹脂中的游離的苯酚會在鑄造過程散發出來，影響鑄造人員的健康。基于以上原因，該木板膠粘劑不適合直接用作鑄造用樹脂。本發明因此而來。

發明內容

針對現有鑄造用呋喃樹脂存在的問題，本發明目的在于提供一種鑄造用呋喃樹脂的制備方法，利用糖類為主要原料獲得一種原料來源廣、制備工藝簡單、成本低廉的含有大量呋喃環的樹脂，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上，獲得低成本的鑄造用樹脂具有重要的理論意義和應用價值。

為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是：

一種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重量份糖類溶于40～200重量份水中，然后加入0.1～50重量份酚類和5～50重量份酸，在70～100℃的溫度條件下反應0.5～10小時后，降溫至30～90℃后將pH值調至7.5～10后加入0.1～20重量份甲醛，升溫至60～100℃反應0.5～6小時，然后脫除5～280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工藝進行制備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，且為鑄造用呋喃樹脂合成原料總重量的1%～20%。

優選的，所述方法步驟（2）中鑄造用呋喃樹脂的常規工藝包括使甲醛、尿素和/或苯酚在堿性條件下進行加成反應，然后在酸性條件下與糠醇進行縮聚反應得到。所述方法步驟（2）中鑄造用呋喃樹脂的常規工藝包括使甲醛、尿素（和/或苯酚）等在堿性條件下進行加成反應，然后在酸性條件下與糠醇進行縮聚反應，調pH至中性，視產品要求真空脫水（也可不脫水），再加入二次糠醇，攪拌均勻，即得產品。

更為優選的，所述方法具體按照如下步驟進行

1）在40～200重量份水中加入100重量份糖類至溶解，再加入0.5～50重量份酚類和5～50重量份酸，在70～100℃的溫度條件下攪拌反應0.5～10小時后，降溫至30～90℃后加入堿性溶液將pH值調至7.5～10，加入0.5～20重量份甲醛，升溫至60～100℃反應0.5～6小時，然后脫除5～280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，按照先使甲醛、尿素（和/或苯酚）等在堿性條件下進行加成反應，然后在酸性條件下與糠醇進行縮聚反應，再次加入糠醇進行調配，得到進行制備改性鑄造用呋喃樹脂；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%。