[发明专利]一种CO2硬化碱性酚醛树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造生产造型、制芯过程中使用的粘结剂，该粘结剂使用CO₂气体硬化。本发明还涉及该粘结剂的制备方法，特别是降低该粘结剂常温粘度的方法。

背景技术

CO₂硬化碱性酚醛树脂是20世纪90年代开始应用于国内铸造生产的一种新型粘结剂。CO₂硬化碱性酚醛树脂不含氮、硫、磷元素，对铸件的不良影响较小；采用的固化剂是CO₂气体，有毒有害气体少、环境污染小，造型、制芯场所不需要昂贵的净化设备，环保性能优势明显。此外，CO₂硬化碱性酚醛树脂固化工艺简单，操作方便，吹CO₂气体硬化，吹气时间短、不存在过吹问题，比酯硬化生产效率高，既适合于普通混砂机混砂、射芯机制芯、流水线生产，也适合于手工造型、制芯。因此，CO₂硬化碱性酚醛树脂具有环保性和工艺性双重优势，符合铸造生产绿色化、清洁化的发展趋势，被称为面向21世纪的气硬冷芯盒材料之一，受到广泛的关注。

目前，国内市场上使用的CO₂硬化碱性酚醛树脂存在的一个普遍不足是树脂的粘度较大，很多都超过150mPa·s（25℃），造型制芯时树脂和硅砂不容易混合均匀，使用性能不佳；有些CO₂硬化碱性酚醛树脂的粘度较低，但是其粘结强度也较低，起模时容易出现塌箱等情况，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CO₂硬化碱性酚醛树脂及其制备方法，该方法能够将CO₂硬化碱性酚醛树脂的粘度降低到100mPa·s（25℃）以下，同时保证树脂砂有较高的强度，改善树脂砂的使用性能。

本发明具体提供了一种CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述CO₂硬化碱性酚醛树脂由下述成分按重量份比例组成：

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的酚类化合物选自苯酚、甲酚、二甲酚、间甲酚、双酚A、间苯二酚中的一种或两种或两种以上的混合物。

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的醛类化合物选自甲醛（37%~40%水溶液）、多聚甲醛、乙醛、乙二醛、糠醛中的一种或两种或两种以上的混合物。

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的改性剂选自糠醇、三甘醇、苯甲醇、苯丙醇、3-庚醇、乙二醇、山梨醇、木糖醇、甘露醇中的一种或两种或两种以上的混合物，改性剂与碱必须同时参与反应。

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中的一种或两种或两种以上的混合物。

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的促硬剂选自硼砂或氢氧化钙中的一种或两种的混合物。

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂，其特征在于，所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3)环氧(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种或两种的混合物。

本发明还提供了一种CO₂硬化碱性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1）将酚类化合物、醛类化合物以及占总质量5%~10%的50%碱水溶液加入反应釜中，以小于1℃/min的速度升温至65℃，保温30~60分钟；

2）加入改性剂和占总质量20%~25%的50%碱水溶液，升温至100℃，保温45至90分钟；

3）减压至-0.06MPa~-0.08MPa的压力下蒸馏；

4）加入剩余的50%碱水溶液；

5）降温至60℃以下，加入促硬剂，搅拌均匀；

6）降温至40℃以下，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，出料。

本发明所述CO₂硬化碱性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述酚类化合物含量在99.0%以上，醛类化合物的含量为37%~40%。