专利名称：一种低成本高强度呋喃树脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及呋喃树脂材料生产领域，具体涉及一种低成本高强度呋喃树脂及其制备方法。
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。呋喃树脂在机械工业的铸造工艺中常用作砂芯粘结剂，特别适用于大规模的、大批量的机械制造，如汽车军工、内燃机、柴油机、缝纫机等的生产。用于铸造砂芯的粘结剂时，呋喃树脂具有以下特点固化速度快、常温强度低、分解温度高。
现有生广咲喃树脂的主要原材料为糖醇，组分占80%左右，如申请号为200710194650. 4的中国发明专利“一种铸钢用低氮呋喃树脂的制作工艺”。由于现在原材料糠醇的价格为10000 20000元/吨，且一直居高不下，从而造成了呋喃树脂价格大涨，给铸造行业带来了冲击。而降低糠醇的用量，又会造成呋喃树脂的强度降低达不到铸造行业要求，如申请号为201110407561. X的中国发明专利“一种铸造用呋喃树脂的生产工艺”，其还存在成本闻的缺点。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种低成本高强度呋喃树脂及其制备方法，可明显降低糠醇的用量和减少废水排放，从而实现降低生产成本和能耗的目的。本发明所采取的技术方案是一种低成本高强度呋喃树脂，其配方及其重量百分含量组成为36. 5%的甲醛12% 30%、尿素3% 12%、糠醇35% 70%、三聚氰胺O. 5% 5%、工业木糖醇母液O. 1% 25%和偶联剂O. 2% O. 8%。进一步地，其配方及其重量百分含量组成为36. 5%的甲醛22% 29%、尿素4% 11%、糠醇37% 50%、三聚氰胺1% 4%、工业木糖醇母液6% 19%和偶联剂O. 3% O. 7%。进一步地，其配方及其重量百分含量组成为36. 5%的甲醛25% 28%、尿素6% 9%、糠醇45% 48%、三聚氰胺2% 3%、工业木糖醇母液3% 15%和偶联剂O. 4% O. 6%。进一步地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂。此外，所述一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法包括以下步骤a、甲醛碱性反应先将甲醛置于反应釜中，启动搅拌机，加入三聚氰胺，再加入碱液调节PH值至8. 4 8. 8，加热升温至60 65°C，保温30分钟；b、尿素碱性反应加入尿素,再加入碱液调节PH值至8. 4 8. 8,维持温度60 65 °C，保温30分钟；C、糠醇酸性反应加入糠醇和工业木糖醇母液，再加入酸液调节PH值至3. 6
5.O，加热升温至80 108 °C后，保温60 90分钟，得第一物料；d、真空脱水关闭反应釜上的进料阀门，使之处于密闭状态，打开真空泵使反应釜的真空度增加至O. 03 O. 09MPa，加热脱水，使所述第一物料的重量百分含量降低5 10% ；e、出料将温度降至60°C，再加入糠醇和偶联剂，搅拌30分钟后放料，得成品。进一步地，所述步骤a和b中的碱液选自浓度为15 40%的NaOH溶液或KOH溶液中的一种。
具体的，所述步骤a和b中的碱液选自浓度为35%的NaOH溶液。进一步地，所述步骤c中的酸液选自浓度为15%的HCl溶液或稀硫酸中的一种。进一步地，所述步骤d中的真空度为O. 07MPa。具体的，所述步骤c中加入糠醇的重量百分含量为配方组成的25% 40% ;所述步骤e中加入糠醇的量为配方组成中糠醇的余下部分。本发明的有益效果在于(1)采用上述制备方法后，能有效降低糠醇的用量至40% 70%，从而降低生产成本；(2)本制备方法中加入工业木糖醇母液，能使反应活性增力口，反应温度降低，反应时间缩短，从而使能耗降低15% 30% ；(3)本制备方法中加入三聚氰胺，能有效提高反应速度，反应更加充分，在使树脂强度增强的基础上，还能显著减少脱水量，其在实际生产中的脱水量可减少50%。
具体实施例方式为使本领域技术人员详细了解本发明的生产工艺和技术效果，下面以具体的生产实例来进一步介绍本发明的应用和技术效果。实施例一先将36. 5%的甲醛28kg置于反应釜中，启动搅拌机，加入3kg三聚氰胺，再加入浓度为15%的NaOH溶液调节PH值至8. 4，加热升温至60°C，保温30分钟；然后加入Ilkg尿素，再加入浓度为15%的NaOH溶液调节PH值至8. 4，维持温度60°C，保温30分钟；加入30kg的糠醇和21. 2kg的工业木糖醇母液，再加入浓度为15%的HCl溶液调节PH值至3. 6，加热升温至80°C后，保温60分钟；关闭反应釜上的进料阀门，使之处于密闭状态，打开真空泵使反应釜的真空度增加至O. 03MPa，加热脱水5kg ;将温度降至60°C，再加入6kg的糠醇和O. 8kg硅烷偶联剂Z-6011，搅拌30分钟后放料；在40°C以下时取样送检验室检验，检测合格后，计量包装入库，得95kg成品,产率为95%。该产品检测结果如表I所示。实施例二 先将36. 5%的甲醛30kg置于反应釜中，启动搅拌机，加入2kg三聚氰胺，再加入浓度为40%的NaOH溶液调节PH值至8. 8，加热升温至65°C，保温30分钟；然后加入6kg尿素，再加入浓度为40%的NaOH溶液调节PH值至8. 8，维持温度65°C，保温30分钟；加入30kg的糠醇和23. 7kg的工业木糖醇母液，再加入稀硫酸调节PH值至5. 0，加热升温至108°C后，保温90分钟；关闭反应釜上的进料阀门，使之处于密闭状态，打开真空泵使反应釜的真空度增加至O. 09MPa，加热脱水6kg ;将温度降至60°C，再加入7. 6kg的糠醇和O. 7kg硅烷偶联剂KH-550，搅拌30分钟后放料；在40°C以下时取样送检验室检验，检测合格后，计量包装入库，得94kg成品，产率为94%。该产品检测结果如表I所示。实施例三先将36. 5%的甲醛26kg置于反应釜中，启动搅拌机，加入O. 5kg三聚氰胺，再加入浓度为35%的NaOH溶液调节PH值至8. 6，加热升温至60°C，保温30分钟；然后加入6kg尿素，再加入浓度为35%的NaOH溶液调节PH值至8. 4，维持温度60°C，保温30分钟；加入35kg的糠醇和22kg的工业木糖醇母液，再加入浓度为15%的HCl溶液调节PH值至4. 2，加热升温至90°C后，保温60分钟；关闭反应釜上的进料阀门，使之处于密闭状态，打开真空泵使反应釜的真空 度增加至O. 07MPa，加热脱水5kg ;将温度降至60°C，再加入IOkg的糠醇和O. 5kg硅烷偶联剂KH-560，搅拌30分钟后放料；在40°C以下时取样送检验室检验，检测合格后，计量包装入库，得95kg成品,产率为95%。该产品检测结果如表I所示。实施例四先将36. 5%的甲醛27. 4kg置于反应釜中，启动搅拌机，加入5kg三聚氰胺，再加入浓度为38%的NaOH溶液调节PH值至8. 5，加热升温至62°C，保温30分钟；然后加入12kg尿素，再加入浓度为20%的KOH溶液调节PH值至8. 5，维持温度62°C，保温30分钟；加入30kg的糠醇和17kg的工业木糖醇母液，再加入浓度为15%的HCl溶液调节PH值至4. 0，加热升温至95°C后，保温80分钟；关闭反应釜上的进料阀门，使之处于密闭状态，打开真空泵使反应釜的真空度增加至O. 07MPa，加热脱水5kg ;将温度降至60°C，再加入8kg的糠醇和O. 6kg硅烷偶联剂KH-570，搅拌30分钟后放料；在40°C以下时取样送检验室检验，检测合格后，计量包装入库，得95kg成品,产率为95%。该产品检测结果如表I所示。表I产品检测结果
^产品名称树脂强度糠醇含量~
实施例一28.2kg/cm338%
实施例二29.8kg/cm340%
实施例三28.6kg/cm347%
实施例四26.2kg/cm340%
I有技术中的呋喃树脂 20.8kg/cm391%上述表I中的数据是对现有技术中的呋喃树脂和各实施例中的产品分别按JB/T7526-2008的方法进行了检测。其中，上述现有技术中的呋喃树脂是按照申请号为201110407561. X的中国发明专利“一种铸造用呋喃树脂的生产工艺”中的制备方法进行制备得到的。从上述数据可以看出，采用技术方案制成得到的呋喃树脂的树脂强度均优于现有技术中的呋喃树脂，糠醇含量明显低于现有技术中的呋喃树脂，从而显著降低了呋喃树脂的生产成本，使之更能很好地应用于各领域中。另外，上述实施例中采用的工业木糖醇母液均购自杭州首兴生物科技有限公司，批号为20120709。按重量百分含量计，该工业木糖醇母液中含有65 70%的木糖醇、20%的水和其它醇类成分。所采用的偶联剂还可选用硅烷偶联剂KH-792，DL-602，DL-171中的一种。
权利要求
1.一种低成本高强度呋喃树脂，其特征在于其配方及其重量百分含量组成为36.5%的甲醛12% 30%、尿素3% 12%、糠醇35% 70%、三聚氰胺O. 5% 5%、工业木糖醇母液O.1% 25%和偶联剂O. 2% O. 8%O
2.根据权利要求I所述的一种低成本高强度呋喃树脂，其特征在于其配方及其重量百分含量组成为36. 5%的甲醛22% 29%、尿素4% 11%、糠醇37% 50%、三聚氰胺1% 4%、工业木糖醇母液6% 19%和偶联剂O. 3% O. 7%。
3.根据权利要求2所述的一种低成本高强度呋喃树脂，其特征在于其配方及其重量百分含量组成为36. 5%的甲醛25% 28%、尿素6% 9%、糠醇45% 48%、三聚氰胺2% 3%、工业木糖醇母液3% 15%和偶联剂O. 4% O. 6%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低成本高强度呋喃树脂，其特征在于所述偶联剂选自硅烷偶联剂。
5.一种基于权利要求4所述的一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤 a、甲醛碱性反应先将甲醛置于反应釜中，启动搅拌机，加入三聚氰胺，再加入碱液调节PH值至8. 4 8. 8，加热升温至60 65°C，保温30分钟； b、尿素碱性反应加入尿素,再加入碱液调节PH值至8.4 8. 8,维持温度60 65°C,保温30分钟； C、糠醇酸性反应加入糠醇和工业木糖醇母液,再加入酸液调节PH值至3. 6 5. 0，加热升温至80 108°C后，保温60 90分钟，得第一物料； d、真空脱水关闭反应釜上的进料阀门，使之处于密闭状态，打开真空泵使反应釜的真空度增加至O. 03 O. 09MPa，加热脱水，使所述第一物料的重量百分含量降低5 10% ； e、出料将温度降至60°C，再加入糠醇和偶联剂，搅拌30分钟后放料，得成品。
6.根据权利要求5所述的一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述步骤a和b中的碱液选自浓度为15 40%的NaOH溶液或KOH溶液中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述步骤a和b中的碱液选自浓度为35%的NaOH溶液。
8.根据权利要求5所述的一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述步骤c中的酸液选自浓度为15%的HCl溶液或稀硫酸中的一种。
9.根据权利要求5所述的一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述步骤d中的真空度为O. 07MPa。
10.根据权利要求5所述的一种低成本高强度呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述步骤c中加入糠醇的重量百分含量为配方组成的25% 40% ;所述步骤e中加入糠醇的量为配方组成中糠醇的余下部分。
全文摘要
本发明涉及一种低成本高强度呋喃树脂及其制备方法，其配方及其重量百分含量组成为36.5%的甲醛12%～30%、尿素3%～12%、糠醇35%～70%、三聚氰胺0.5%～5%、工业木糖醇母液0.1%～25%和偶联剂0.2%～0.8%；包括以下步骤甲醛碱性反应、尿素碱性反应、糠醇酸性反应、真空脱水和出料。本发明的有益效果是能明显降低糠醇的用量和减少废水排放，从而实现降低生产成本和能耗的效果。
文档编号C08G16/04GK102875757SQ20121039863
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者刘巍 申请人:重庆昊江耐火材料有限责任公司