专利名称：戊糖类化合物改性糠醇生产铸造用自硬呋喃树脂的方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造用自硬呋喃树脂的制备方法，具体涉及ー种以戊糖类化合物部分代替糠醇为原料改性生产铸造用自硬呋喃树脂的制备エ艺。
背景技术：
呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇和糠醛作原料生产的树脂类的总称，其在强酸作用下固化为不溶和不熔的固形物，种类有糠醇树脂、糠醛树脂、糠酮树脂、糠酮一甲醛树脂等。糠醇树脂是由糠醇为主体与甲醛缩聚而成的(改性产品又添加了尿素)，外观为深褐色至黒色的液体或固体，耐热性和耐水性都很好，耐化学腐蚀性极强，对酸、碱、盐和有机溶液都有优良的抵抗力，是优良的防腐剤。鋳造用自硬呋喃树脂是糠醇树脂的ー种，是指在室温下可通过酸催化使砂型(芯)硬化，并在结构中含呋喃环的，有糠醇、甲醛、尿素和或苯酚等合成的热固性树脂，一般为淡黄色至棕色透明或半透明均匀液体。鋳造用自硬呋喃树
脂強度高，是木材、橡胶、金属和陶瓷等优良的粘结剂，也可用于生产涂料。鋳造用自硬树脂的ー个重要用途是在机械エ业的鋳造エ艺中作砂芯粘结剂，特别适用于大規模的、大批量的机械制造，如汽车军エ、内燃机、柴油机、缝纫机等的生产。用于铸造砂芯的粘结剂时，铸造用自硬树脂具有以下特点固化速度快、常温強度低、分解温度高；根据不同铸件的含碳量，可选择不同含氮量的树脂；发气小、高温強度高、热膨胀性适中、脆性大、气孔倾向小、吸湿性大，在木材、橡胶、金属、陶瓷等行业被广泛用作粘结剂，在机械エ业中也发挥着重要作用。尤其在加入尿素改性后，可根据不同要求生产不同含氮量的糠醇树脂，以满足铸钢、铸铁和其他有色金属鋳造エ艺的要求。现有技术中，一般普通鋳造用自硬呋喃树脂的合成エ艺为向反应釜中加入甲醛(15-25份)，并启动搅拌一段时间，而后加入部分尿素(5-8份)溶解，并调节pH在碱性条件下反应一定时间；再根据所需生产树脂的含氮量的要求加入一部分糠醇(15-20份)进行反应；加入糠醇后首先调节PH在碱性条件下反应一段时间，而后再调整物料体系的pH值为酸性进行反应；随后加入余下部分尿素(1-3份)以降低树脂中的游离甲醛，再将整个物料体系在真空条件下脱水，井向脱水后的体系中加入余下部分的糠醇(40-75份)，搅拌均匀，SP得所需的铸造用自硬呋喃树脂产品。近年来，随着我国鋳造业的迅猛发展，鋳造用自硬呋喃树脂砂エ艺的大量采用，使得其需求量正在逐步增加，虽然其鋳造性能好，但是原料糠醇的价格这几年一直保持在很高的水平，进而导致生产的呋喃树脂的价格也相对较高，这对于呋喃树脂的广泛应用起到了一定的限制阻碍作用。目前，寻求ー种价格低廉的糠醇替代原料生产铸造用自硬呋喃树脂成为铸造业亟待解决的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中铸造用自硬呋喃树脂的制备生产需要消耗大量的糠醇导致生产成本较高的问题，进而提供ー种以戊糖类化合物部分替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂以降低生产成本的鋳造用自硬呋喃树脂制备方法。本发明所要解决的第二个技术问题在于提供ー种原料来源更为广泛的新的制备呋喃树脂的方法。为解决上述技术问题，本发明公开了ー种戊糖类化合物代替糠醇在制备铸造用自硬呋喃树脂中的应用。本发明还公开了ー种戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤，
(1)取糠醇并调节PH至强酸性，随后加入戊糖并控制温度70-85°C进行反应，至物料粘度达到17-40秒时(25°C，涂-4号杯粘度)停止反应，所述糠醇与所述戊糖类化合物的重量份比为 65-95:5-35 ；
(2)将步骤(I)中得到的反应物调节pH至中性，并于真空状态下脱水至含水率低于
I.0%时停止反应，得到糠醇改性组分备用；
(3)向反应釜中加入甲醛15-20份，及5-8份尿素搅拌均匀，并调节pH为碱性反应，随后加入15-20份步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并调整体系pH值为酸性，控制反应温度80-100°C反应；
(4)趁热再次加入1-3份尿素，并调整物料体系pH值为弱碱性，控制温度70-85°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(5)将步骤(4)得到的反应物进行脱水处理，并加入65-80份步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，即得所需产品；
以上所述份数均为重量份数。本发明所述的检测物料粘度的方法，采用涂-4号粘度杯进行检测25°C时的粘度数据，戊糖类化合物加入量取下限值时，粘度也取测量的下限值；戊糖类化合物加入量取上限值时，粘度也取测量值的上限值。所述戊糖类化合物包括木糖、阿拉伯糖、木糖醇、来酥糖、核糖中的ー种或几种的混合物。所述步骤(I)中，调节pH为1.0-3. O。所述步骤(2)中，调节pH为6. 5-7. 5。所述步骤(3)中，调节碱性pH为8. 0-10. O。所述步骤(3)中，调节酸性pH为2. 5-5. 5。所述步骤(4)中，调节pH为7. 5-9. 5。所述步骤(5)中，所述脱水处理是在真空条件下进行的。所述步骤(5)中，所述脱水处理将反应物脱水至含水率低于20%。所述步骤(I)中，所述甲醛优选为37%的甲醛溶液。本发明还公开了另外ー种戊糖类化合物替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
Cl)向反应釜中加入甲醛15-25份，及5-8份尿素搅拌均匀，并调节pH值8. 0-10. O进行反应；
(2)加入15-20份糠醇进行反应，并调整体系pH值为2. 5-5. 5，控制反应温度80_100°C反应;(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入1-3份尿素，并调整物料体系pH值为
7.5-9. 5，控制反应温度70-85°C，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下进行脱水至含水率低于20%，并加入5-35份戊糖类化合物和35-40份糠醇，搅拌均匀，即得所需产品；
以上份数均为重量份数。所述戊糖类化合物包括木糖、阿拉伯糖、木糖醇、来苏糖、核糖或其混合物。所述步骤(I)中，所述甲醛优选为37%的甲醛溶液。本发明还公开了第三种戊糖类化合物替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤 (O向反应釜中加入甲醛15-25份，并调节pH为8. 0-10. O进行反应，随后加入戊糖类化合物5-35份，控制温度80-100°C反应；
(2)趁热向反应釜中加入5-8份尿素搅拌均匀，并加入15-20份糠醇进行反应，并调整体系PH值为2. 5-5. 5，控制反应温度80-100°C进行反应；
(3)再次加入1-3份尿素，并调整物料体系PH值为7.5-9. 5，控制温度70_85°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)中得到的反应物在真空条件下进行脱水至含水率低于20%，并加入35-40份糠醇，搅拌均匀，即得所需产品；
以上所述份数均为重量份数。所述步骤(I)中，所述甲醛为37%的甲醛溶液。以上各方法中所述戊糖类化合物包括木糖、阿拉伯糖、木糖醇、来苏糖、核糖或其混合物。以上方法过程中调节酸性pH所用的稀酸溶液可以是硫酸、盐酸、草酸、磺酸等5-25%的溶液，以草酸为最佳；合成过程中调节碱性pH所用的碱性溶液可以是氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠等的溶液，以氢氧化钠为最佳。本发明还公开了由上述各方法制备得到的鋳造用自硬呋喃树脂。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，I、本发明所述的以戊糖类化合物代替糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的エ艺，以价格低廉的戊糖类化合物部分代替价格昂贵的糠醇，从而減少糠醇的用量，与传统呋喃树脂的生产相比，降低了生产成本，而且对环境的危害性减小，有利于大规模生产；2、本发明所述的エ艺利用戊糖类化合物直接參与呋喃树脂的合成反应，简化了先由戊糖环化成糠醛，再由糠醛加氢生成糠醇，最后由糠醇參与反应生成呋喃树脂的エ艺，节约了生产成本；3、本发明所述的エ艺中利用戊糖类化合物分子中含有醛基和多羟基结构，在制备呋喃树脂的过程中，増加了树脂固化的交联点，有利于树脂在固化过程中形成网状结构，提高树脂砂的強度，另外由于戊糖属于多羟基醛，还能够与反应体系中游离的甲醛发生羟醛缩合反应，进而将脲醛树脂合成中未反应的甲醛消耗掉，从而降低了游离甲醛的含量；4、本发明所述的方法直接以自然界中广泛存在的戊糖类化合物作为原料生产铸造用自硬呋喃树脂，为呋喃树脂的合成提供了ー种原料来源更为广泛的新途径；5、本发明所述的生产糠醇树脂的エ艺所制得的产品，与现有技术中的产品相比，含氮量和游离甲醛量均符合国家标准，适用于所需的エ艺中。
具体实施例方式实施例I
原材料组成甲醛200Kg (20份)，尿素IOOKg (10份)。本实施例所述戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(1)取糠醇并用20%草酸溶液调节pH至I.0-1. 4，随后加入木糖并控制温度75-80°C进行反应，至物料粘度达到35-40秒时(25°C，涂-4号粘度杯粘度)停止反应，所述糠醇与所述木糖的重量份比为50 35,
(2)用15%氢氧化钠溶液将步骤(I)中得到的反应物调节pH至6.5-7. O,并于真空状态下脱水至树脂含水率低于I. 0%时停止反应，得到足够量的糠醇改性组分备用； (3)向反应釜中加入甲醛20份，及8份尿素搅拌均匀，并用15%氢氧化钠溶液调节pH为9. 0-9. 2反应，随后加入15份步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并用20%草酸溶液调整体系PH值为2. 5-3. 5，控制反应温度80-85 °C反应；
(4)趁热再次加入2份尿素，并用15%氢氧化钠溶液调整物料体系pH值为7.8-8. 0，控制温度70-75°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(5)将步骤(4)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入75份步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，放料即得所需产品960Kg左右。实施例2
原材料组成甲醛(浓度37%)250Kg (25份)，尿素IlOKg (11份)。本实施例所述戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(1)取糠醇并以20%的盐酸溶液调节pH至2.5-3. 0，随后加入阿拉伯糖与木糖醇的混合物并控制温度70-75°C进行反应，至物料粘度达到20-22秒(25°C，涂_4号杯粘度)使停止反应，所述糠醇与所述阿拉伯糖与木糖醇的混合物的重量份比为60 35 ；
(2)以稀的碳酸氢钠溶液将步骤(I)中得到的反应物调节pH至7.0-7. 5，并于真空状态下脱水至含水率低于I. 0%时停止反应，得到足够量的糠醇改性组分备用；
(3)向反应釜中加入甲醛25份，及8份尿素搅拌均匀，并稀的碳酸氢钠溶液调节pH为9. 8-10. O反应，随后加入200Kg (20份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并以20%的盐酸溶液调整体系pH值为5. 0-5. 5，控制反应温度95-100°C反应；
(4)趁热再次加入3份尿素，并以稀的碳酸氢钠溶液调整物料体系pH值为7.5-8. 0，控制温度80-85°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(5)将步骤(4)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入400Kg (40份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，放料即得所需产品IlOOKg左右。实施例3
原材料组成聚甲醛(浓度37%) 150Kg (15份)，尿素80Kg (8份)。本实施例所述戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O取糠醇并以10%的甲酸溶液调节pH至2. 0-2. 5，随后加入木糖醇并控制温度80-85°C进行反应，至物料粘度达到20-22秒(25°C，涂_4号杯粘度)时停止反应，所述糠醇与所述木糖醇的重量份比为50 5 ；
(2)以稀的碳酸钠溶液将步骤(I)中得到的反应物调节pH至6.5-7. 5，并于真空状态下脱水至含水率低于1.0%时停止反应，得到足够量的糠醇改性组分备用；
(3)向反应釜中加入聚甲醛溶液15份，及6份尿素搅拌均匀，并稀的碳酸钠溶液调节pH为9. 2-9. 5反应，随后加入150Kg (15份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并以10%的甲酸溶液调整体系pH值为4. 5-5. 5，控制反应温度85-90°C反应；
(4)趁热再次加入2份尿素，并稀的碳酸钠溶液调整物料体系pH值为8.5-9. 5，控制温度75-80°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(5)将步骤(4)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入600Kg (60份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，放料即得所需产品IlOOKg左右。实施例4
原材料组成甲醛(浓度37%) 220Kg (22份)，尿素90Kg (9份)。本实施例所述戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(1)取糠醇并以15%的硫酸溶液调节pH至I.5-2. 0，随后加入来苏糖和木糖的混合物并控制温度70-80°C进行反应，至物料粘度达到17-20秒(25 °C，涂-4号杯粘度)时停止反应，所述糠醇与所述来苏糖和木糖的混合物的重量份比为60 5 ；
(2)以稀的氢氧化钠溶液将步骤(I)中得到的反应物调节pH至6.5-6. 8，并于真空状态下脱水至含水率低于1.0%时停止反应，得到足够量的糠醇改性组分备用；
(3)向反应釜中加入甲醛22份，及7份尿素搅拌均匀，并以稀的氢氧化钠溶液调节pH为9. 5-10. O反应，随后加入ISOKg (18份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并以5%的硫酸溶液调整体系pH值为4. 5-5. 5，控制反应温度90-95°C反应；
(4)趁热再次加入2份尿素，并以稀的氢氧化钠溶液调整物料体系pH值为8.0-8. 5，控制温度75-80°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(5)将步骤(4)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入500Kg (50份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，放料即得所需产品1150Kg左右。实施例5
原材料组成甲醛(浓度37%) 180Kg (18份)，尿素60Kg (60份)。本实施例所述戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(1)取糠醇并以12%的磺酸溶液调节pH至I.2-1. 5，随后加入核糖并控制温度70-85°C进行反应，至物料粘度达到30-40秒(25°C，涂-4号杯粘度)时停止反应，所述糠醇与所述核糖的重量份比为60 5 ；
(2)以稀的碳酸氢钠溶液将步骤(I)中得到的反应物调节pH至6.8-7. 2，并于真空状态下脱水至含水率低于I. 0%时停止反应，得到足够量的糠醇改性组分备用；
(3)向反应釜中加入甲醛18份，及5份尿素搅拌均匀，并以稀的碳酸氢钠溶液调节pH为9. 0-9. 5反应，随后加入170Kg (17份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并以12%的磺酸溶液调整体系pH值为5. 0-5. 5，控制反应温度80-85°C反应；
(4)趁热再次加入I份尿素，并以稀的碳酸氢钠溶液调整物料体系pH值为8.0-9. 0，控制温度72-78°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(5)将步骤(4)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入700Kg (70份)步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，放料即得所需产品1130Kg左右。对比例I
原材料组成甲醛(浓度37%) 200Kg (20份)，尿素IOOKg (10份)，糠醇900Kg (90份)。本实施例所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤 (O向反应釜中加入甲醛20份，及8份尿素搅拌均匀，并用15%氢氧化钠溶液调节pH
为9. 0-9. 2反应，随后加入15份糠醇组分进行反应,并用20%草酸溶液调整体系pH值为
2.5-3. 5，控制反应温度80-85°C反应；
(2)趁热再次加入2份尿素，并用15%氢氧化钠溶液调整物料体系pH值为7.8-8. 0，控制温度70-75°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(3)将步骤(2)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入75份糠醇组分，搅拌均匀，放料即得所需产品960Kg左右。对比例2
原材料组成甲醛(浓度37%) 250Kg (25份)，尿素IlOKg (11份)，糠醇600Kg (60份)。本实施例所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤 (O向反应釜中加入甲醛25份，及8份尿素搅拌均匀，并稀的碳酸氢钠溶液调节pH为
9.8-10. O反应，随后加入200Kg (20份)糠醇组分进行反应，并以20%的盐酸溶液调整体系pH值为5. 0-5. 5，控制反应温度95-100°C反应；
(2)趁热再次加入3份尿素，并以稀的碳酸氢钠溶液调整物料体系pH值为7.5-8. 0，控制温度80-85°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(3)将步骤(2)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入400Kg (40份)糠醇组分，搅拌均匀，放料即得所需产品IlOOKg左右。对比例3
原材料组成聚甲醛(浓度37%) 150Kg (15份)，尿素80Kg (8份)，糠醇750Kg (75份)。本实施例所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤 (O向反应釜中加入聚甲醛溶液15份，及6份尿素搅拌均匀，并稀的碳酸钠溶液调节
pH为9. 2-9. 5反应，随后加入150Kg (15份)糠醇组分进行反应，并以10%的甲酸溶液调整体系PH值为4. 5-5. 5，控制反应温度85-90°C反应；
(2)趁热再次加入2份尿素，并稀的碳酸钠溶液调整物料体系pH值为8.5-9. 5，控制温度75-80°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(3)将步骤(4)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入600Kg (60份)糠醇组分，搅拌均匀，放料即得所需产品IlOOKg左右。
对比例4
原材料组成甲酸(浓度37%)220Kg (22份)，尿素90Kg (9份)，糠醇680Kg (68份)。本实施例所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤 (O向反应釜中加入甲醛22份，及7份尿素搅拌均匀，并以稀的氢氧化钠溶液调节pH
为9. 5-10. O反应，随后加入180Kg (18份)糠醇组分进行反应，并以5%的硫酸溶液调整体系PH值为4. 5-5. 5，控制反应温度90-95°C反应；(2)趁热再次加入2份尿素，并以稀的氢氧化钠溶液调整物料体系pH值为8.0-8. 5，控制温度75-80°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(3)将步骤(2)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入500Kg (50份)糠醇组分，搅拌均匀，放料即得所需产品1150Kg左右。对比例5
原材料组成甲醛(浓度37%) 180Kg (18份)，尿素60Kg (60份)，糠醇870Kg (87份)。本实施例所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤 (O向反应釜中加入甲醛18份，及5份尿素搅拌均匀，并以稀的碳酸氢钠溶液调节pH
为9. 0-9. 5反应，随后加入170Kg (17份)糠醇组分进行反应，并以12%的磺酸溶液调整体系PH值为5. 0-5. 5，控制反应温度80-85°C反应； (2)趁热再次加入I份尿素，并以稀的碳酸氢钠溶液调整物料体系pH值为8.0-9. 0，控制温度72-78°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应；
(3)将步骤(2)得到的反应物在真空条件下进行脱水处理至含水率低于20%，并加入700Kg (70份)糠醇组分，搅拌均匀，放料即得所需产品1130Kg左右。以上合成呋喃树脂的指标对比结果见表I。含氮量、游离甲醛和强度的分析方法按JB/T7526-2008《鋳造用自硬呋喃树脂》执行。表I实施例1-5及对比例1-5的指标测定结果
项目 I含氮量(%) I游离甲醒(%)屍拉初强度(MPa)I常温抗拉终強度(MPa)
实施例 1.3.951_0.2520.63I. 71
实施例 2:3.478:0.1960.69I. 70
实施例 3:3. 387:0.262O. 591.65
实施例 < 3. 535:0.2760.601.68
实施例 5:3. 356:0.283O. 701.67
对比例 1:3.958'0.2650.641.63
对比例 2:3.431'0.201O. 58I. 59
对比例 3:3. 396:0.259O. 571.69
对比例 <3. 558:0.2790.621.66
对比例 43. 375]θ. 277]θ. 59]l. 62
实施例6 原材料组成
甲醛 250Kg(25 份)，尿素 IOOKg (10 份)，糠醇 550Kg (55 份)，木糖 350Kg (35 份)。本实施例中所述以戊糖类化合物替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应爸中加入浓度为37%的甲醒25份,及8份尿素搅拌均匀,尿素溶解后，以氢氧化钠溶液调节PH 9. 0-9. 2进行反应Ih ；
(2)随后加入20份糠醇进行反应，并以10%的硫酸溶液调整体系pH值为2.5-3. 5，控制反应温度90-95°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入2份尿素，并以碳酸钠溶液调整物料体系pH值为7. 8-8. O，控制应温度70-75°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入35份木糖和35份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品IlOOKg左右。
实施例7
原材料组成
甲醛(浓度37%)200Kg (20份)，尿素IlOKg (11份)，糠醇500 Kg (50份)，阿拉伯糖和木糖醇的混合物300 Kg (30份)。本实施例中所述以戊糖类化合物替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的甲醛20份，及8份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 9. 2-9. 6并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入15份糠醇进行反应，并以20%的盐酸溶液调整体系pH值为4.0-4. 5，控制反应温度95-100°C反应I. 5h ； (3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入3份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为8. 0-8. 2，控制应温度75-80°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入30份阿拉伯糖和木糖醇的混合物和35份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品1050Kg左右。实施例8 原材料组成
聚甲醛溶液(浓度37%)150Kg (15份)，尿素90Kg (9份)，糠醇550Kg (55份)，木糖醇200 Kg (20 份)。本实施例中所述以戊糖类化合物替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的聚甲醛溶液20份，及6份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 9. 6-10. O并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入15份糠醇进行反应，并以25%的草酸溶液调整体系pH值为4.8-5. 0，控制反应温度85-90°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入3份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为7. 5-8. 5，控制反应温度80-85°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应;
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入20份木糖醇和40份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品960Kg左右。实施例9 原材料组成
甲醛(浓度37%)220Kg (22份)，尿素60Kg (6份)，糠醇600Kg (60份)，来苏糖和木糖的混合物50 Kg (5份)。本实施例中所述以戊糖类化合物替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的甲醛22份，及5份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 8. 0-8. 5并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入20份糠醇进行反应，并以5%的磺酸溶液调整体系pH值为3. 5-4. 0，控制反应温度80-85°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入I份尿素，并以碳酸氢钠稀溶液调整物料体系PH值为8. 5-9. O，控制应温度75-80°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应;
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入5份来苏糖和木糖的混合物和40份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品900Kg左右。实施例10 原材料组成
甲醛(浓度 37%) 170Kg (17 份)，尿素 80Kg (8 份)，糠醇 560Kg (56 份)，核糖 IOOKg (10
份)。
本实施例中所述以戊糖替代糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的甲醛17份，及6份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 8. 5-9. O并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入18份糠醇进行反应，并以25%的草酸溶液调整体系pH值为4.0-4. 2，控制反应温度90-95°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入2份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为7. 8-8. O，控制应温度75-80°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入10份核糖和38份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品IOOOKg左右。对比例6 原材料组成
甲醛(浓度 37%)250Kg (25 份)，尿素 IOOKg (10 份)，糠醇 900Kg (90 份)。本实施例中所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应爸中加入浓度为37%的甲醒25份，及8份尿素搅拌均匀,尿素溶解后，以氢氧化钠溶液调节PH 9. 0-9. 2进行反应Ih ；
(2)随后加入20份糠醇进行反应，并以10%的硫酸溶液调整体系pH值为2.5-3. 5，控制反应温度90-95°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入2份尿素，并以碳酸钠溶液调整物料体系pH值为7. 8-8. O，控制应温度70-75°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入剰余的70份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品IlOOKg左右。对比例7 原材料组成
甲醛(浓度 37%)200Kg (20 份)，尿素 IlOKg (11 份)，糠醇 800Kg (80 份)。本实施例中所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤(O向反应釜中加入浓度为37%的甲醛20份，及8份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 9. 2-9. 6并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入15份糠醇进行反应，并以20%的盐酸溶液调整体系pH值为4.0-4. 5，控制反应温度95-100°C反应I. 5h ；
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入3份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为8. 0-8. 2，控制应温度75-80°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入剩余的65份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品1050Kg左右。对比例8 原材料组成
聚甲醛溶液(浓度37%)150Kg (15份)，尿素90Kg (9份)，糠醇750Kg (75份)。本实施例中所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的聚甲醛溶液20份，及6份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH9. 6-10. O并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入15份糠醇进行反应，并以20%的盐酸溶液调整体系pH值为4.8-5. 0，控制反应温度85-90°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入3份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为7. 5-8. 5，控制应温度80-85°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入剰余的60份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品960Kg左右。对比例9 原材料组成
甲醛(浓度37%)220Kg (22份)，尿素60Kg (6份)，糠醇650Kg (65份)。本实施例中所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的甲醛22份，及5份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 8. 0-8. 5并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入20份糠醇进行反应，并以5%的磺酸溶液调整体系pH值为3.5-4. 0，控制反应温度80-85°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入I份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为8. 5-9. O，控制应温度75-80°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应；
(4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入剰余的45份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品900Kg左右。对比例10 原材料组成甲醛(浓度37%)170Kg (17份)，尿素80Kg (8份)，糠醇660Kg (66份)。本实施例中所述以现有技术方法生产铸造用自硬呋喃树脂的方法，包括如下步骤
(O向反应釜中加入浓度为37%的甲醛17份，及6份尿素搅拌均匀，尿素溶解后，以碳酸氢钠稀溶液调节PH 8. 5-9. O并升温至85°C进行反应Ih ；
(2)随后加入18份糠醇进行反应，并以20%的盐酸溶液调整体系pH值为4.0-4. 2，控制反应温度90-95°C反应I. 5h ;
(3)再次向步骤(2)中得到的反应物中加入2份尿素，并以碳酸钠稀溶液调整物料体系pH值为7. 8-8. O，控制应温度75-80°C反应I小时后，然后将体系降温至45_50°C并停止反应； (4)将步骤(3)得到的反应物在真空条件下脱水进行脱水至含水率低于20%，随后加入剰余的48份糠醇，搅拌均匀，放料即得所需产品IOOOKg左右。以上合成呋喃树脂的指标对比结果见表2。含氮量、游离甲醛和强度的分析方法按JB/T7526-2008《鋳造用自硬呋喃树脂》执行。表2实施例6-10及对比例6-10的指标测定结果
权利要求
1.ー种戊糖类化合物代替糠醇在制备铸造用自硬呋喃树脂中的应用。
2.戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在于，包括如下步骤， (1)取糠醇并调节PH至强酸性，随后加入戊糖类化合物并控制温度70-85°C进行反应，所述糠醇与所述戍糖类化合物的重量份比为50-60:5-35 ； (2)将步骤(I)中得到的反应物调节pH至中性，并于真空状态下脱水至含水率低于I.0%时停止反应，得到糠醇改性组分备用； (3)向反应釜中加入甲醛15-20份，及5-8份尿素搅拌均匀，并调节pH为碱性反应，随后加入15-20份步骤(2)中得到的糠醇改性组分进行反应，并调整体系pH值为酸性，控制反应温度80-100°C反应； (4)趁热再次加入1-3份尿素，并调整物料体系pH值为弱碱性，控制温度70-85°C反应，然后将体系降温至45-50°C并停止反应； (5)将步骤(4)得到的反应物进行脱水处理，并加入40-75份步骤(2)中得到的糠醇改性组分，搅拌均匀，即得所需产品； 以上所述份数均为重量份数。
3.根据权利要求2所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在于 所述戊糖类化合物包括木糖、阿拉伯糖、木糖醇、来酥糖、核糖中的ー种或几种的混合物。
4.根据权利要求2或3所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在干 所述步骤(I)中，调节PH为1.0-3. O。
5.根据权利要求2或3所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在于 所述步骤(2)中，调节pH为6. 5-7. 5。
6.根据权利要求2或3所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在干 所述步骤(3)中，调节碱性pH为8. 0-10.0。
7.根据权利要求2或3所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在于 所述步骤(3)中，调节酸性pH为2. 5-5. 5ο
8.根据权利要求2或3所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在于 所述步骤(4)中，调节pH为7. 5-9. 5。
9.根据权利要求2或3所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在干 所述步骤(5)中，所述脱水处理是在真空条件下进行的。
10.根据权利要求9所述的戊糖类化合物改性糠醇生产鋳造用自硬呋喃树脂的方法，其特征在于所述步骤(5)中，所述脱水处理将反应物脱水至含水率低于20%。
11.根据权利要求2-10任一所述的方法制备得到的鋳造用自硬呋喃树脂。
全文摘要
本发明涉及一种铸造用自硬呋喃树脂的制备方法，具体涉及一种以戊糖类化合物部分改性糠醇为原料生产铸造用自硬呋喃树脂的制备方法。本发明所述的方法以重量份比为50-60:5-35的糠醇与戊糖类化合物作为原料制备得到糠醇改性组分，替代现有技术中大量需要的糠醇，从而减少糠醇的用量，与传统呋喃树脂的生产相比，降低了生产成本，而且对环境的危害性减小，有利于大规模生产；同时利用戊糖类化合物分子中含有醛基和多羟基结构，在制备呋喃树脂的过程中，增加了树脂固化的交联点，有利于树脂在固化过程中形成网状结构，提高树脂砂的强度，并且可以有效降低游离甲醛的含量。
文档编号B22C1/22GK102861867SQ20121009908
公开日2013年1月9日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者祝建勋, 刘昭荐, 尹义芹 申请人:济南圣泉集团股份有限公司