鑄鐵用呋喃樹脂及其合成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鑄鐵用呋喃樹脂及其合成方法，其特征在于，其原料及重量配比為：糠醇60-80%、固體甲醛5-15%、尿素5-15%、偶聯(lián)劑0.2-1.0%和水5-10%，在合成過程中采用固體甲醛代替液體甲醛，解決了鑄鐵用呋喃樹脂在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污水的難題，合成的鑄鐵用呋喃樹脂具有強度高、粘度低、型砂性能好等特點。
【專利說明】鑄鐵用映喃樹脂及其合成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄鐵樹脂的加工領(lǐng)域，特別是涉及一種鑄鐵用呋喃樹脂及其合成方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在砂型鑄造中，自硬呋喃樹脂砂造型制芯具有強度高，尺寸精度高、硬化速度快、 生產(chǎn)效率高、型砂潰散性好、勞動強度低等特點，目前生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。呋喃樹脂是迄 今為止鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用量最大的縮聚樹脂，每年的用量已達50萬噸以上。呋喃樹脂是指以 具有呋喃環(huán)的糠醇做原料生產(chǎn)的樹脂類的總稱，其在酸性介質(zhì)中固化為不溶和不熔的固形 物，生產(chǎn)呋喃樹脂的主要原料是糠醇、甲醛和尿素。首先，由尿素與甲醛在堿性條件下進行 加成反應(yīng)，生成一羥甲基脲和二羥甲基脲。羥甲基衍生物在酸性條件下與糠醇進行縮合反 應(yīng)，真空脫水后，得到呋喃樹脂。樹脂合成中脫出去的水主要來自甲醛溶液中，在真空脫水 階段未反應(yīng)的甲醛由于沸點低很容易被脫出，同時糠醇由于氫鍵效應(yīng)，也容易與水共沸蒸 出。導(dǎo)致水中存在大量的糠醇和少量的甲醛。若該廢水直接氧化將消耗大量氧化劑，若該 廢水直接生化處理，將直接使菌種失活。
[0003] 目前，對呋喃樹脂廢水的處理一般采用焚燒、大劑量氧化劑氧化處理等方法，能耗 大，費用高，且廢水中有效物質(zhì)未得到充分利用。另外，呋喃樹脂中游離甲醛含量是衡量樹 脂的一個重要技術(shù)指標(biāo)，如果樹脂中游離甲醛含量過高，則在混砂、造型、硬化等操作時甲 醛會釋放出來，既污染環(huán)境，又危害操作者的身體健康。
[0004] 有關(guān)呋喃樹脂及其合成方法，我們檢索到以下文獻： 1、 中國專利，名稱：一種鑄造用呋喃樹脂的生產(chǎn)工藝申請(專利）號：CN 201110407561.X公開（公告）號：CN102516482A申請(專利權(quán)）人：寧夏共享集團有限 責(zé)任公司地址：寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)同心南路199號發(fā)明（設(shè)計）人：靳毅； 何龍；楊洋；韓文摘要：一種鑄造用呋喃樹脂的生產(chǎn)工藝，其特征是：它包括如下步驟：力口 料、加熱升溫、脫水、打開蒸汽閥，20-30分鐘內(nèi)升溫至80-108°C，保溫60-90分鐘、出料和 包裝入庫；本發(fā)明提供的工藝可以提供一種低游離甲醛、高強度的產(chǎn)品，而且生產(chǎn)環(huán)節(jié)無三 廢產(chǎn)生的綠色環(huán)保。 2、 中國專利，名稱：一種鑄造用呋喃樹脂及其制備方法申請(專利） 號：201210377741. 2公開(公告）號：CN102863600A申請(專利權(quán))人：濟南圣泉集團股 份有限公司，地址：山東省濟南市章丘市刁鎮(zhèn)工業(yè)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，發(fā)明（設(shè)計）人：祝建勛； 劉昭薦；孫永峰，摘要：一種鑄造用呋喃樹脂及其制備方法，其主要由下述重量份的各成 分合成而成：15-35份甲醛、5-10份尿素、60-90份糠醇、5-40份木質(zhì)素。本發(fā)明通過利用木 質(zhì)素改性糠醇，在降低成本的同時，其游離甲醛含量有一定程度的降低，同時其初強度及終 強度也有一定程度的提高。 3、 中國專利，名稱：一種低成本高強度呋喃樹脂及其制備方法申請(專利）號： CN201210398634. 8公開（公告）號：CN102875757A申請（專利權(quán)）人：重慶昊江耐火材 料有限責(zé)任公司地址：重慶市九龍坡區(qū)銅罐驛鎮(zhèn)大坪村200號，發(fā)明（設(shè)計)人：劉巍，摘 要：一種低成本高強度呋喃樹脂及其制備方法，，其配方及其重量百分含量組成為：36. 5% 的甲醛12%-30%、尿素3%-12%、糠醇35%-70%、三聚氰胺0. 5%-5%、工業(yè)木糖醇母液0. 1%- 25% 和偶聯(lián)劑〇. 2%-0. 8%，包括以下步驟：甲醛堿性反應(yīng)、尿素堿性反應(yīng)、糠醇酸性反應(yīng)、真空脫 水和出料。本發(fā)明的有益效果是：能明顯降低糠醇的用量和減少廢水排放，從而實現(xiàn)降低生 產(chǎn)成本和能耗的效果。
[0005] 上述文獻的呋喃樹脂及其合成方法雖然能夠合成鑄造用的呋喃樹脂，但原料中均 采用濃度為37%左右的液體甲醛，甲醛溶液中含水63%，在縮聚過程中還要生成一定量的 水。故在樹脂的合成過程中，需要脫去大量的工藝廢水，廢水中含有大量游離甲醛、甲醇、甲 基喃等小分子有機物，COD值高達數(shù)萬，排入水體中會造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)過程中無廢水排放，合成的呋喃樹脂游離甲醛含量 低于0. 1%，比強度高、粘度低的鑄鐵用呋喃樹脂及其合成方法， 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種鑄鐵用呋喃樹脂，其特征在于，其原料及重量配比為：糠醇60-80%、固體甲醛 5-15%、尿素 5-15%、偶聯(lián)劑 0? 2-1. 0% 和水 5-10%。
[0007] 本發(fā)明的鑄鐵用呋喃樹脂的合成方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將水、糠醇加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機攪拌，用堿性催化劑調(diào)節(jié)PH值至8. 9-9. 1 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每5分鐘升溫8°C，升溫至105-115°C，保溫 120-180 分鐘； (3) 降溫至50°C，加入糠醇和偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得成品。
[0008] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的重量百分含量為配方組成的70%_80%，所述 的步驟（3)加入的糠醇量為配方組成中糠醇的余下部分。
[0009] 以上所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為90. 0-99. 9%。
[0010] 以上所述的堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三聚氰胺、六亞甲基四胺中的一種 或幾種。
[0011] 以上所述的偶聯(lián)劑為娃燒偶聯(lián)劑，為Y-氨丙基二乙氧基娃燒、Y- (2, 3-環(huán)氧 丙氧）丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑X-602、硅 烷偶聯(lián)劑Y-603中的一種或幾種。
[0012] 以上所述的鑄鐵用呋喃樹脂合成過程還可以加入原料總量2-3%的聚乙烯醇，聚 乙烯醇是一種具有大量羥基的高分子化合物，可以與甲醛反應(yīng)得到聚乙烯醇半縮醛和聚乙 烯醇縮醛，聚乙烯醇與聚乙烯醇縮甲醛本身具有粘接性能，使呋喃樹脂具有良好的粘接性。 另外，沒有參與反應(yīng)的部分聚乙烯醇將會成為甲醛的捕捉劑，使呋喃樹脂中的游離甲醛含 量降低至0. 005%。
[0013]本發(fā)明突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步是： 1、本發(fā)明鑄鐵用呋喃樹脂合成過程中采用固體甲醛代替液體甲醛，減少了合成過程中 脫水的環(huán)節(jié)，不僅從根本上解決了原工藝產(chǎn)生廢水污染的難題，而且還能減少脫水所需時 間1小時，減少脫水所產(chǎn)生的能耗100元/噸，減少廢水排放IOOkg/噸，產(chǎn)品性能提高10%， 達到環(huán)保、節(jié)能、增效益的目的，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。
[0014] 2、本發(fā)明鑄造用熱芯盒樹脂合成過程中加入偶聯(lián)劑，使樹脂的強度得到極大的提 高，24h強度達2. 6MPa以上，可以降低其加入量，從而降低噸砂成本。
[0015] 3、本發(fā)明的鑄鐵用呋喃樹脂具有粘度低，便于計量，易混砂，型砂流動性好；比強 度高，可減少樹脂加入量，降低生產(chǎn)成本，同時有利提高鑄件質(zhì)量。
[0016] 4、本發(fā)明的鑄鐵用呋喃樹脂游離甲醛含量低于0.1%，生產(chǎn)過程中氣味小，改善了 工人工作條件，減少了環(huán)境污染。
[0017] 5、本發(fā)明的鑄鐵用呋喃樹脂的型砂潰散性好，減少生產(chǎn)后清砂工作量，提高工作 效益，而且生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高，輪廓清晰，表面光潔。

【具體實施方式】
[0018] 實施例1 由糠醇1600kg、固體甲醒137kg、尿素130kg、偶聯(lián)劑9kg和水124kg，經(jīng)如下步驟制成： (1) 將水、糠醇加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機攪拌，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值至8. 9-9. 1 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每5分鐘升溫8°C，升溫至105-115°C，保溫 120分鐘； (3) 降溫至50°C，加入糠醇和偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得成品。
[0019] 以上所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為90. 0%。
[0020] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的重量百分含量為配方組成的70%，所述的步 驟（3)加入的糠醇量為配方組成中糠醇的余下部分。
[0021] 實施例2 由糠醇3850kg、固體甲醛396kg、尿素377kg、偶聯(lián)劑27kg和水350kg，經(jīng)如下步驟制 成： (1) 將水、糠醇加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機攪拌，用氫氧化鉀調(diào)節(jié)PH值至8. 9-9. 1 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每5分鐘升溫8°C，升溫至105-115°C，保溫 140分鐘； (3) 降溫至50°C，加入糠醇和偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得成品。
[0022] 以上所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為96. 0%。
[0023] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的重量百分含量為配方組成的75%，所述的步 驟（3)加入的糠醇量為配方組成中糠醇的余下部分。
[0024] 實施例3 由糠醇1480kg、固體甲醒180kg、尿素170kg、偶聯(lián)劑IOkg和水160kg，經(jīng)如下步驟制 成： (1) 將水、糠醇加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機攪拌，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值至8. 9-9. 1 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每5分鐘升溫8°C，升溫至105-115°C，保溫 160分鐘； (3) 降溫至50°C，加入糠醇和偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得成品。
[0025] 以上所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為93. 0%。
[0026] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的重量百分含量為配方組成的78%，所述的步 驟（3)加入的糠醇量為配方組成中糠醇的余下部分。
[0027] 實施例4 由糠醇675kg、固體甲醒112kg、尿素108kg、偶聯(lián)劑4kg和水100kg，經(jīng)如下步驟制成： (1) 將水、糠醇加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機攪拌，用氫氧化鉀和三聚氰胺調(diào)節(jié)PH值至 8. 9-9. 1 ； (2) 加入尿素，固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每5分鐘升溫8°C，升溫至105-115°C，保溫 180分鐘； (3) 降溫至50°C，加入糠醇和偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得成品。
[0028] 以上所述的固體甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為99. 9%。
[0029] 以上所述的步驟（1)中加入的糠醇的重量百分含量為配方組成的80%，所述的步 驟（3)加入的糠醇量為配方組成中糠醇的余下部分。
[0030] 本發(fā)明鑄鐵用呋喃樹脂的技術(shù)指標(biāo)：

【權(quán)利要求】
1. 一種鑄鐵用呋喃樹脂，其特征在于，其原料及重量配比為：糠醇60-80%、固體甲醛 5-15%、尿素 5-15%、偶聯(lián)劑 0· 2-L 0% 和水 5-10%。
2. 權(quán)利要求1所述的鑄鐵用呋喃樹脂的合成方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將水、糠醇加入反應(yīng)釜中，啟動攪拌機攪拌，用堿性催化劑調(diào)節(jié)PH值至8. 9-9. 1 ; (2) 加入尿素，固體甲醛，加蒸汽升溫，保持每5分鐘升溫8°C，升溫至105-115°C，保溫 120-180 分鐘； (3) 降溫至50°C，加入糠醇和偶聯(lián)劑，攪拌均勻后得成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄鋼用呋喃樹脂的合成方法，其特征在于：所述的步驟 (1)中加入的糠醇的重量百分含量為配方組成的70%-80%，所述的步驟（3)加入的糠醇量為 配方組成中糠醇的余下部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄鋼用呋喃樹脂的合成方法，其特征在于：所述的固體 甲醛為低聚合度的多聚甲醛，含量為90. 0-99. 9%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄鋼用呋喃樹脂的合成方法，其特征在于：所述的堿性 催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三聚氰胺、六亞甲基四胺中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄鋼用呋喃樹脂的合成方法，其特征在于：所述的偶聯(lián) 劑為娃燒偶聯(lián)劑；為Y -氨丙基二乙氧基娃燒、Y -（2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧基娃燒、 γ -甲基丙烯醜氧基丙基二甲氧基娃燒、娃燒偶聯(lián)劑X-602、娃燒偶聯(lián)劑Y-603中的一種或 幾種。
【文檔編號】C08G16/02GK104262560SQ201410434225
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】戴宗憲, 羅永杰 申請人:玉林市蘭科鑄造材料有限公司