本发明涉及一种树脂粘结剂，具体涉及一种新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂及制备方法。
背景技术：
铸造对于机械工业的作用举足轻重，针对铸造生产过程中产生污染的防治也越来越急迫。在铸造生产中，传统的冷芯盒工艺如三乙胺法、SO2法采用了对人体和环境有毒、有害的气体作催化剂或固化剂，不利于环境保护，因此开发对人体无毒、对环境无害的新型铸造粘结材料及工艺具有重要的意义。
随着人类对环保要求的日益提高，铸造工作者开始致力于无毒气体硬化树脂砂造型制芯工艺并成功用于生产实际。目前主要使用的无毒气体为CO2。CO2无臭低毒，价格便宜易得，CO2硬化工艺具有清洁的生产环境，工装设备简单，操作方便等诸多优点，是一种环保型的气体硬化工艺。
目前，酚醛树脂冷芯盒法存在的主要问题是所制砂芯的常温强度低，为了提高砂芯的常温强度，不得不提高树脂的加入量而导致制芯成本的提高。因此，研制能与低活性催化气体发生化学反应，吹后能迅速胶凝并建立起较高初强度和终强度的新型酚醛树脂粘结剂系统，成为改善该法工艺性，降低其制芯成本，使其获得广泛应用的技术关键。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的以上技术问题，本发明提供一种新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂及制备方法，具备优良的工艺性能，生产成本低，能够满足现代绿色铸造生产中大批量制芯的需求。
为实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂，包括以下组成成分：甲阶酚醛树脂本体45~55%、交联剂25~30%、分散剂20~25%、偶联剂0.5~1.5%。
优选地，所述所述交联剂为水玻璃。
优选地，所述分散剂为氢氧化钠。
优选地，所述偶联剂为硅烷。
为了解决上述问题，本发明还提供了新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备方法，具体步骤为：
（1）甲阶酚醛树脂本体的改性制备：采取甲醛直接加入方式，即将苯酚融化成液态，定量1mol投入到三口瓶中，然后投入2mol甲醛，定量加入催化剂KOH 0.2mol，缓慢升温到90℃，保温1小时，然后加入丙烯酸，然后在85℃温度保温反应一定的时间，粘度控制在35s，反应时间根据粘度灵活控制；
（2）新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备：在上述制备的酚醛树脂冷却到45℃以下时，按比例缓慢加入氢氧化钠，同时继续冷却是物料温度保持在60℃以下，接下来添加水玻璃，搅拌1小时后，冷却到40℃以下，加入硅烷混合搅拌均匀。
将本发明用于铸造生产中快速造型制芯，具体步骤如下：
混砂：在碾轮式混砂机中加入硅砂，然后按照原砂重量的2.8%加入CO2硬化水玻璃/酚醛树脂粘结剂和占粘结剂总量1%的Ca(OH)2，搅拌混砂2-3min，混合均匀后出砂备用。
制芯：将混制好的粘结剂倒入模具，手工椿实刮平，然后吹入CO2气体以约1.0m3/h的流量吹20-30秒后起模。
本发明的有益效果：
本发明引入水玻璃作为交联剂，其成本低廉，在吹入CO2气体后，可以实现与酚醛树脂交联固化，能获取较高的终强度。
本发明采用KOH分散的树脂的终强度较好，而且引入的改性剂丙烯酸对粘结剂的初强度提高作用明显，树脂的均匀性、透明性均较好，而且粘度低。
本发明合成的酚醛树脂的反应活性高，在吹入CO2气体后能够迅速的凝胶建立起强度。
本具备优良的工艺性能，生产成本低，能够满足现代绿色铸造生产中大批量制芯的需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施技术方案做进一步详细说明。
实施例1
一种新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂，包括以下组成成分：甲阶酚醛树脂本体45%、交联剂25%、分散剂20%、偶联剂0.5%。
优选地，所述所述交联剂为水玻璃。
优选地，所述分散剂为氢氧化钠。
优选地，所述偶联剂为硅烷。
为了解决上述问题，本发明还提供了新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备方法，具体步骤为：
（1）甲阶酚醛树脂本体的改性制备：采取甲醛直接加入方式，即将苯酚融化成液态，定量1mol投入到三口瓶中，然后投入2mol甲醛，定量加入催化剂KOH 0.2mol，缓慢升温到90℃，保温1小时，然后加入丙烯酸，然后在85℃温度保温反应一定的时间，粘度控制在35s，反应时间根据粘度灵活控制；
（2）新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备：在上述制备的酚醛树脂冷却到45℃以下时，按比例缓慢加入氢氧化钠，同时继续冷却是物料温度保持在60℃以下，接下来添加水玻璃，搅拌1小时后，冷却到40℃以下，加入硅烷混合搅拌均匀。
将本发明用于铸造生产中快速造型制芯，具体步骤如下：
混砂：在碾轮式混砂机中加入硅砂，然后按照原砂重量的2.8%加入CO2硬化水玻璃/酚醛树脂粘结剂和占粘结剂总量1%的Ca(OH)2，搅拌混砂2-3min，混合均匀后出砂备用。
制芯：将混制好的粘结剂倒入模具，手工椿实刮平，然后吹入CO2气体以约1.0m3/h的流量吹20-30秒后起模。
测得其性能指标为：初强度为1.12MP，终强度3.47MP。
实施例2
一种新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂，包括以下组成成分：甲阶酚醛树脂本体49%、交联剂28%、分散剂22%、偶联剂1.0%。
优选地，所述所述交联剂为水玻璃。
优选地，所述分散剂为氢氧化钠。
优选地，所述偶联剂为硅烷。
为了解决上述问题，本发明还提供了新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备方法，具体步骤为：
（1）甲阶酚醛树脂本体的改性制备：采取甲醛直接加入方式，即将苯酚融化成液态，定量1mol投入到三口瓶中，然后投入2mol甲醛，定量加入催化剂KOH 0.2mol，缓慢升温到90℃，保温1小时，然后加入丙烯酸，然后在85℃温度保温反应一定的时间，粘度控制在35s，反应时间根据粘度灵活控制；
（2）新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备：在上述制备的酚醛树脂冷却到45℃以下时，按比例缓慢加入氢氧化钠，同时继续冷却是物料温度保持在60℃以下，接下来添加水玻璃，搅拌1小时后，冷却到40℃以下，加入硅烷混合搅拌均匀。
将本发明用于铸造生产中快速造型制芯，具体步骤如下：
混砂：在碾轮式混砂机中加入硅砂，然后按照原砂重量的2.8%加入CO2硬化水玻璃/酚醛树脂粘结剂和占粘结剂总量1%的Ca(OH)2，搅拌混砂2-3min，混合均匀后出砂备用。
制芯：将混制好的粘结剂倒入模具，手工椿实刮平，然后吹入CO2气体以约1.0m3/h的流量吹20-30秒后起模。
测得其性能指标为：初强度为1.22MP，终强度4.13MP。
实施例3
一种新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂，包括以下组成成分：甲阶酚醛树脂本体55%、交联剂30%、分散剂25%、偶联剂1.5%。
优选地，所述所述交联剂为水玻璃。
优选地，所述分散剂为氢氧化钠。
优选地，所述偶联剂为硅烷。
为了解决上述问题，本发明还提供了新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备方法，具体步骤为：
（1）甲阶酚醛树脂本体的改性制备：采取甲醛直接加入方式，即将苯酚融化成液态，定量1mol投入到三口瓶中，然后投入2mol甲醛，定量加入催化剂KOH 0.2mol，缓慢升温到90℃，保温1小时，然后加入丙烯酸，然后在85℃温度保温反应一定的时间，粘度控制在35s，反应时间根据粘度灵活控制；
（2）新型CO2硬化酚醛树脂粘结剂的制备：在上述制备的酚醛树脂冷却到45℃以下时，按比例缓慢加入氢氧化钠，同时继续冷却是物料温度保持在60℃以下，接下来添加水玻璃，搅拌1小时后，冷却到40℃以下，加入硅烷混合搅拌均匀。
将本发明用于铸造生产中快速造型制芯，具体步骤如下：
混砂：在碾轮式混砂机中加入硅砂，然后按照原砂重量的2.8%加入CO2硬化水玻璃/酚醛树脂粘结剂和占粘结剂总量1%的Ca(OH)2，搅拌混砂2-3min，混合均匀后出砂备用。
制芯：将混制好的粘结剂倒入模具，手工椿实刮平，然后吹入CO2气体以约1.0m3/h的流量吹20-30秒后起模。
测得其性能指标为：初强度为1.06MP，终强度3.33MP。
本发明引入水玻璃作为交联剂，其成本低廉，在吹入CO2气体后，可以实现与酚醛树脂交联固化，能获取较高的终强度。本发明采用KOH分散的树脂的终强度较好，而且引入的改性剂丙烯酸对粘结剂的初强度提高作用明显，树脂的均匀性、透明性均较好，而且粘度低。本发明合成的酚醛树脂的反应活性高，在吹入CO2气体后能够迅速的凝胶建立起强度。本具备优良的工艺性能，生产成本低，能够满足现代绿色铸造生产中大批量制芯的需求。
以上显示和描述了本发明的材料组成、制备方法和技术特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。