專利名稱：一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酚醛樹脂制備方法，屬高分子化學(xué)領(lǐng)域，具體地說是一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法。
背景技術(shù)：
酚醛樹脂是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成樹脂，其主要原料來源廣，生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡單。1940年Corning發(fā)明了殼法鑄造技術(shù)，作為殼法鑄造中型砂的粘結(jié)劑就成為 熱塑性酚醛樹脂的重要應(yīng)用之一。酚醛樹脂憑其優(yōu)異的粘結(jié)性能、耐熱性能及化學(xué)穩(wěn)定性一百年來得到了廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。鑄造行業(yè)中，酚醛樹脂作為覆膜砂的粘結(jié)劑，不僅起著粘結(jié)成型的作用，而且它的耐高溫性能、聚合速度、流動(dòng)性能、游離酚含量等指標(biāo)決定著覆膜砂的使用性能。覆膜砂用酚醛樹脂流動(dòng)性能好，易于覆膜；游離酚低，改善了工人工作條件，減少了環(huán)境污染；強(qiáng)度高，可以降低酚醛樹脂的加入量，降低成本，提高覆膜砂質(zhì)量；通過各種專用配方，可以提高覆膜砂的潰散性能，實(shí)現(xiàn)高溫性能及高溫強(qiáng)度等。應(yīng)用范圍應(yīng)用于鑄鐵、球墨鑄鐵、普通鑄鋼、有色金屬鑄件用覆膜砂，也可用于鑄造涂料、鋯砂專用覆膜砂等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用活性炭固載酸作為催化劑，在苯酚與甲醛反應(yīng)的過程中，對設(shè)備腐蝕小的覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，其特征在于它包括以下步驟制成
(1)、活性炭催化劑的制備取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度為20-60%的酸溶液中24小時(shí)，抽濾，在150°C干燥2小時(shí)，放入干燥器中冷卻，最終得到含量30%的活性炭催化劑；
(2)、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入活性炭催化劑，開啟攪拌，加入甲醛，開始升溫，I小時(shí)升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)放熱，在100°C時(shí)回流，維持回流4一8小時(shí)，取反應(yīng)液測游離醛，反應(yīng)至游離醛小于1. 5%，進(jìn)行蒸餾脫水，140°C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘，即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。本發(fā)明還通過如下措施實(shí)施所述的酸溶液為無機(jī)酸或有機(jī)酸。所述的無機(jī)酸為鹽酸、硫酸或磷酸。所述的有機(jī)酸為草酸、甲酸或乙酸。所述的苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2。本發(fā)明的有益效果在于使用活性炭固載酸作為催化劑，在苯酚與甲醛反應(yīng)的過程中，對設(shè)備腐蝕小，得到的酚醛樹脂具有流動(dòng)性能好，強(qiáng)度高，游離酚低，耐高溫性能優(yōu)異的特點(diǎn)，使得用此酚醛樹脂制備的覆膜砂易于覆膜，降低了酚醛樹脂的加入量，降低了生產(chǎn)成本，提高覆膜砂質(zhì)量改善了工人工作條件。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
1、活性炭催化劑的制備
取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度20%的硫酸溶液中24h，抽濾，150°C干燥2h，放入干燥器中冷卻。最終得到含量30%的活性炭催化劑；
2、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備
按苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2量取苯酚、甲醛和活性炭催化劑。 向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入步驟I所述的活性炭催化劑，開啟攪拌，力口入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱，在100°c時(shí)回流,維持回流4h,取反應(yīng)液測游離醒,反應(yīng)至游離醒小于1. 5%,進(jìn)行蒸餾脫水，1400C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。實(shí)施例2:1、活性炭催化劑的制備
取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度30%的鹽酸溶液中24h，抽濾。150°C干燥2h，放入干燥器中冷卻。最終得到含量30%的活性炭催化劑。2、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備
按苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2量取苯酚、甲醛和活性炭催化劑。向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入步驟I所述的活性炭催化劑，開啟攪拌，力口入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱。在100°c時(shí)回流,維持回流4h,取反應(yīng)液測游離醒,反應(yīng)至游離醒小于1. 5%,進(jìn)行蒸餾脫水，1400C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。實(shí)施例3:
1、活性炭催化劑的制備
取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度40%的磷酸溶液中24h，抽濾，150°C干燥2h，放入干燥器中冷卻。最終得到含量30%的活性炭催化劑；
2、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備
按苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2量取苯酚、甲醛和活性炭催化劑。向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入步驟I所述的活性炭催化劑，開啟攪拌，力口入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱。在100°c時(shí)回流,維持回流5h,取反應(yīng)液測游離醒,反應(yīng)至游離醒小于1. 5%,進(jìn)行蒸餾脫水，1400C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。實(shí)施例4:1、活性炭催化劑的制備
取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度60%的甲酸溶液中24h，抽濾，150°C干燥2h，放入干燥器中冷卻。最終得到含量30%的活性炭催化劑；
2、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備
按苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2量取苯酚、甲醛和活性炭催化劑。向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入步驟I所述的活性炭催化劑，開啟攪拌，力口入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱。在100°c時(shí)回流,維持回流8h,取反應(yīng)液測游離醒,反應(yīng)至游離醒小于1. 5%,進(jìn)行蒸餾脫水，1400C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。實(shí)施例5:· 1、活性炭催化劑的制備
取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度50%的乙酸溶液中24h，抽濾，150°C干燥2h，放入干燥器中冷卻，最終得到含量30%的活性炭催化劑；
2、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備
按苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2量取苯酚、甲醛和活性炭催化劑。向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入步驟I所述的活性炭催化劑，開啟攪拌，力口入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱，在100°c時(shí)回流,維持回流7h,取反應(yīng)液測游離醒,反應(yīng)至游離醒小于1. 5%,進(jìn)行蒸餾脫水，140°C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。實(shí)施例6:
1、活性炭催化劑的制備
取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度50%的草酸溶液中24h，抽濾，150°C干燥2h，放入干燥器中冷卻，最終得到含量30%的活性炭催化劑；
2、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備
按苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2量取苯酚、甲醛和活性炭催化劑。向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入步驟I所述的活性炭催化劑，開啟攪拌，力口入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱，在100°c時(shí)回流,維持回流6h,取反應(yīng)液測游離醒,反應(yīng)至游離醒小于1. 5%,進(jìn)行蒸餾脫水，140°C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。比較例1:傳統(tǒng)的酚醛樹脂生產(chǎn)方法
向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入草酸，開啟攪拌，加入甲醛，測pH小于I時(shí)，開始升溫，Ih升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)同時(shí)放熱，在100°C時(shí)回流，維持回流6h，取反應(yīng)液測游離醛，反應(yīng)至游離醛小于1.5%，進(jìn)行蒸餾脫水，140°C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘即可得到覆膜砂用酚醛樹脂。以上合成的酚醛樹脂的指標(biāo)見表一，相對應(yīng)的用其制備的覆膜砂應(yīng)用性試驗(yàn)見表--O室溫抗拉強(qiáng)度檢測方法覆膜砂樣品230°C下在模具中固化2min，然后將試樣取出，溫度降至室溫，測定強(qiáng)度。表了 實(shí)施例1 6及比較例I的指標(biāo)對比結(jié)果_
權(quán)利要求
1.一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，其特征在于它包括以下步驟制成(1)、活性炭催化劑的制備取事先準(zhǔn)備好的顆粒狀活性炭，浸泡于質(zhì)量濃度為20-60%的酸溶液中24小時(shí)，抽濾，在150°C干燥2小時(shí)，放入干燥器中冷卻，最終得到含量30%的活性炭催化劑；(2)、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備向反應(yīng)釜中加入苯酚，維持反應(yīng)釜在40°C，加入活性炭催化劑，開啟攪拌，加入甲醛，開始升溫，I小時(shí)升溫至80°C，停止升溫，余熱使反應(yīng)液溫度繼續(xù)升高，反應(yīng)放熱，在100°C時(shí)回流，維持回流4一8小時(shí)，取反應(yīng)液測游離醛，反應(yīng)至游離醛小于1. 5%，進(jìn)行蒸餾脫水，140°C時(shí)開啟真空，開始真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘，即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，其特征在于所述的酸溶液為無機(jī)酸或有機(jī)酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，其特征在于所述的無機(jī)酸為鹽酸、硫酸或磷酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)酸為草酸、甲酸或乙酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，其特征在于所述的苯酚甲醛活性炭催化劑的質(zhì)量比為200:120:2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟制成(1)、活性炭催化劑的制備將顆粒狀活性炭浸泡于酸溶液中，抽濾，干燥、冷卻；(2)、鑄覆膜砂用酚醛樹脂的制備向反應(yīng)釜中加入苯酚，加入活性炭催化劑，加入甲醛，在100℃時(shí)回流，維持回流4—8小時(shí)，蒸餾脫水，真空脫水，達(dá)到軟化點(diǎn)后，降溫加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌15分鐘，即可得到所述的覆膜砂用酚醛樹脂。該一種覆膜砂用酚醛樹脂的制備方法，使用活性炭固載酸作為催化劑，對設(shè)備腐蝕小，得到的酚醛樹脂具有流動(dòng)性能好，強(qiáng)度高，游離酚低，耐高溫性能優(yōu)異，使得用此酚醛樹脂制備的覆膜砂易于覆膜，降低了酚醛樹脂的加入量，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號B22C1/22GK102993391SQ20121037710
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者張鋒, 呂華, 呂占美, 侯振興, 李長征, 樂碧蘭 申請人:山東萊蕪潤達(dá)新材料有限公司