[发明专利]一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法，本发明铸造材料技术领域，本发明公开的铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法，可以在弱酸气体源，二氧化碳气体或过氧化氢气体的其中一种或混合物下非烘气硬，在水和二氧化碳作用下，实现生成有机硅树脂和乙烯基酯树脂的共交联，硅醇基反应脱水交联，过氧化氢价廉易得，而且分解后只生成水和氧，没有残留无毒无害，能够产生自由基，其用于氧化‑还原体系引发乙烯基酯树脂不饱和单体发生交联聚合反应，粘度低，流动性好，砂芯初强度高、抗变形性能好，低气味，低发烟，改善车间环境，原料来源广泛、成本低廉，避免了三乙胺、二氧化硫等有毒气体的污染，稳定性提高，操作方便、劳动条件好，绿色环保。

技术领域

本发明属于铸造材料技术领域，具体涉及一种铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法。

背景技术

自硬树脂法造型是指将原砂、液态树脂及液态固化剂、催化剂混合均匀后，填充到砂箱中，稍加紧实即于室温下在砂箱内硬化成型的一种造型方法，自硬法可大致分为尿烷系树脂砂自硬法和酚醛-酯自硬法等。常用的冷硬树脂砂有呋喃树脂自硬砂和碱性酚醛树脂自硬砂。上世纪由于合成树脂工业不发达，且由于混砂、紧实较简易，人们采用的是水玻璃砂自1947年问世以来，但浇注后遗散性差， 例如 CN1381320、CN104259379A等试图通过增加溃散剂的方式改善溃散性，但增加了成本，旧砂难再生，硬化的型、芯保存性差，尤其在寒冷潮湿的条件下，对某些铸件，型、芯硬化后的强度也不够理想。因此，应用范围受到一定限制，到现在已经被淘汰使用。六七十年代之后，人们普遍使用呋喃树脂等合成树脂自硬砂，但呋喃树脂砂高温强度高、退让性差，铸件表面易产生宏观热裂纹，高温下有害元素硫向铸件表面渗透，导致铸件表面增硫，铸件易产生毛细裂纹，呋喃树脂砂在造型、制芯时释放甲醛、糠醇等物质；在浇注、清砂时可放出一氧化碳、硫化物、氨、苯酚等多种物质，在浇注、清砂现场二氧化硫也经常超标，而且普遍的，树脂自硬砂的发气量比较大，并且浇注过程中处于放热状态，这将影响到铸件的质量和性能，特别是当它与覆膜砂芯同时使用时，必须处理好排气和冷却的工艺设计，树脂砂的硬化速度受环境温度影响大。当环境温度低于5℃，树酯反应非常慢，低于0℃时，基本上没有反应。为此冬季生产时，特别是北方的企业，应用难度大、条件多。而在长江以南地区，特别是黄梅季节天气湿度很大，相对湿度经常超过90%，如果树脂抗湿性不好，砂芯在搬运、浇注时会出现断芯等情况。造型、制芯的质量和生产效率得不到保证。自硬酚尿烷树脂砂于1968年开发，自硬酚尿烷树脂砂也称PEPSET法，该树脂砂在混砂、造型、浇注及落砂等工序中会散发有害气体，由于采用了含苯、甲苯等芳香族溶剂，在造型、制芯特别是在浇注后在工作场地必然会产生一些挥发性有机化合物，有害大气污染物以等。酯硬化碱性酚醛树脂砂用树脂为在强碱性催化条件下由苯酚和甲醛缩合而成的碱性甲阶酚醛树脂水溶液，固化剂为有机酯，旧砂的再生回用尚不理想，而SO₂法易使砂表面结垢，SO₂的腐蚀性很强，SO₂有毒，难闻，吹气系统必须密封，对残余的气体要收集处理，三乙胺则具有环境污染、设备投资大和铸造缺陷等多方面的问题，本领域技术人员亟待开发出一种铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法以满足现有的应用市场和性能需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法。

一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法，包括以下步骤： （1）制备改性乙烯基酯树脂乳液：按重量份数计先将83~89份的乙烯基酯树脂与7~9份混合乳化剂、10~15份丙酮和0.7~0.9份的氟硅酸镁、1~1.3份的氟硅酸铝置于反应釜中加热至乳化温度，并搅拌混合均匀，然后用高速混合机机以恒定搅拌速率进行高速搅拌，在搅拌过程中，逐滴滴入水200~250份后转相乳化，继续逐滴加入清水后继续搅拌20~25min后过325目筛，冷却得固含量35~40%的到改性乙烯基酯树脂乳液；（2）醇硅浆体制备：将氧化锌、氟化铝、氯化钙加入锥形混合机中，混合20~30min，然后将得到的粉末混合物倒入高速混合机中，按照配方将高沸硅醇钠加入高速混合机中，充分搅拌10~20min，制得醇硅浆体；（3）将改性乙烯基酯树脂乳液与醇硅浆体充分混合搅拌均匀烘干调质到固含量为55~60%，即得。