一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种成本低、质量好、强度好且易于溃散的薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂及其制备方法。该粘结剂包括甲醛、催化剂、糠醇、溃散剂、尿素、三聚氰胺、甲醇和硅烷；其中，尿素分两次加入，甲醛与第一次加入的尿素的摩尔比为2.2～2.4，甲醛与第二次加入的尿素的摩尔比为1.8～2.0；糠醇的加入量是甲醛质量的12.5～13.5％；溃散剂的加入量是甲醛质量的6.5～8.5％；三聚氰胺的加入量是甲醛质量的8.0～10.0％；甲醇的加入量是甲醛质量的24.0～28.0％；硅烷的加入量是甲醛质量的0.7～0.8％；该制备方法包括加成反应阶段、醚化和缩聚反应阶段和调节反应阶段。本发明可应用于粘结剂领域。
【专利说明】一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂及其制备方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种粘结剂，尤其涉及一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结 齐IJ，以及该粘结剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 有色金属薄壁铸件最常见的有水暖器材、灯饰等，其材质采用铜、锌、镁、铝合金， 产品的铸型主要通过钢模与砂芯的组合浇注而实现，其制芯工艺主要为热芯盒树脂砂工 艺，对铸件的精度要求较高、表面粗糙度要好，内部无需加工，也很难甚至无法加工，且要求 铸件无砂眼、无气孔，溃散性好，并且对环保、节能都有较高的要求。目前，国内该类铸件制 砂芯工艺采用的是脲醛树脂砂及覆膜砂，存在以下质量缺陷：（1)树脂中游离甲醛、游离酚 含量较高对环境造成污染。（2)热拉强度较低，砂芯出芯盒易损坏，常拉强度较低，砂芯抗 湿性较差不宜存放。（3)制得的砂芯溃散较差，难以清除管内残砂。（4)脲醛树脂贮存期较 短，易分层，影响产品使用质量。（5)生产成本和使用成本较高。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、质量好、 强度好且易于溃散的薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂。
[0004] 本发明还提供了上述粘结剂的制备方法，该方法简单，便于操作，有利于降低企业 成本。
[0005] 本发明所述薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂采用的技术方案是：该粘 结剂包括甲醛；催化剂；糠醇；溃散剂，尿素；三聚氰胺；甲醇和硅烷；其中，尿素分两次加 入，甲醛与第一次加入的尿素的摩尔比为2. 2?2. 4,甲醛与第二次加入的尿素的摩尔比为 1. 8?2. 0 ;糠醇的加入量是甲醛质量的12. 5?13. 5% ;溃散剂的加入量是甲醛质量的 6. 5?8. 5% ;三聚氰胺的加入量是甲醛质量的8. 0?10. 0% ;甲醇的加入量是甲醛质量的 24. 0?28. 0% ;硅烷的加入量是甲醛质量的0. 7?0. 8%。
[0006] 进一步地，所述催化剂分为碱性催化剂FA和酸性催化剂FB，碱性催化剂FA分两次 加入，第一次加入的碱性催化剂FA是甲醛质量的0. 4?0. 6%，第二次加入的碱性催化剂 FA是甲醛质量的0. 25?0. 35%，酸性催化剂FB是甲醛质量的1. 2?1. 6%。
[0007] 进一步地，所述溃散剂为蔗糖和/或木糖醇。
[0008] 进一步地，所述碱性催化剂FA由三乙醇胺、氢氧化钠和水按照30?38% :20? 25 % : 37?50 %的比例混合而成。
[0009] 进一步地，所述酸性催化剂FB由顺丁烯二甲酸酐和水按照20?40% : 60?80% 的比例混合而成。
[0010] 本发明所述薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂的制备方法包括以下步 骤： (1) 加成反应阶段：按比例加入甲醛、碱性催化剂FA、尿素、糠醇、溃散剂、三聚氰胺，PH 值控制在8. 0?9. 0,反应温度为80?85°C，反应时间为90?120min; (2) 醚化和缩聚反应阶段：按比例继续添加甲醇和酸性催化剂FB，PH值控制在5. 0? 5. 5,反应温度为92?98°C，反应时间为90?120min; (3) 调节反应阶段：继续按比例添加碱性催化剂FA、尿素和硅烷，PH值控制在7. 0? 7. 5,反应温度为70?75°C，反应时间为30?50min。
[0011] 更进一步地，在上述步骤（3)中，先加入碱性催化剂FA，然后加入尿素搅拌溶解 后，真空脱水，脱水量为甲醛含水量的80?85% ;脱水完毕后，加入硅烷，搅拌均匀即得成 品。
[0012] 本发明的有益效果是：本发明将甲醛与尿素摩尔比为1. 8?2. 0,蔗糖和木糖醇 为甲醛质量的6. 5?8. 5%，三聚氰胺为甲醛质量的8. 0?10. 0%，甲醇为甲醛质量的24? 28%，采用催化能力较强的无机一有机复合碱性催化剂以及有机酸性催化剂，通过加成反 应、缩聚反应，醚化反应三个主要的合成工艺阶段来生产产品，所制得的产品用于有色金属 薄壁铸件的制造，具有较优良的产品质量综合性能；其特点是：在制芯时，无烟、无味，环保 节能，与市场上同类产品比较热拉强度提高了 22%，常拉强度提高了 15% ;制得的砂芯抗湿 性能好，浇注的有色金属铸件甚至较薄壁件仍能保证砂芯易溃散，成品合格率较高，树脂原 材料消耗成本降低了 40-50%，树脂粘结剂贮存期大于6个月。
【具体实施方式】
[0013] 本发明是一种一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，以及该粘结剂的制 备方法。下面以三个具体实施例来对本发明作进一步说明。
[0014] 实施例一： 在装有三口瓶、搅拌器和蛇管冷凝器的装置中，投入甲醛630g(甲醛含量37%)，加入糠 醇80g、尿素190g、蔗糖20g、木糖醇20g，加入催化剂FA2. 5g，PH值控制在8. 5?9. 0范围 内，在物料温度80?85°C，加成反应90分钟； 反应时间到后，加入三聚氰胺50g，在物料温度80?85°C，加成反应30分钟； 反应时间到后，加入甲醇150g，加入催化剂FB8g，PH值控制在5. 0?5. 5范围内，物 料温度范围为95?98 °C，醚化反应90分钟。
[0015] 反应时间到后，将物料温度降至75°C以下，加入催化剂FA1. 7g，PH值控制在 7. 0?7. 5范围内，加入尿素40g，待搅拌溶解完后，真空脱水，脱水量为310?320g。
[0016] 脱水完毕后，将物料温度冷却至55°C以下，加入硅烷4. 5g，搅拌均匀后，放料。
[0017] (1)物理化学性能检测
【权利要求】
1. 一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在于，该粘结剂包含以下成 分： 甲醛；催化剂；糠醇；溃散剂，尿素；三聚氰胺；甲醇和硅烷； 其中，尿素分两次加入，甲醛与第一次加入的尿素的摩尔比为2. 2?2. 4,甲醛与第二 次加入的尿素的摩尔比为1. 8?2. 0 ;糠醇的加入量是甲醛质量的12. 5?13. 5% ;溃散 剂的加入量是甲醛质量的6. 5?8. 5%;三聚氰胺的加入量是甲醛质量的8. 0?10. 0%;甲 醇的加入量是甲醛质量的24. 0?28. 0% ;硅烷的加入量是甲醛质量的0. 7?0. 8%。
2. 根据权利要求1所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在 于：所述催化剂分为碱性催化剂FA和酸性催化剂FB，碱性催化剂FA分两次加入，第一次加 入的碱性催化剂FA是甲醛质量的0. 4?0. 6%，第二次加入的碱性催化剂FA是甲醛质量的 0.25?0.35%，酸性催化剂FB是甲醛质量的1.2?1.6%。
3. 根据权利要求1所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在 于：所述溃散剂为蔗糖和/或木糖醇。
4. 根据权利要求2所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在 于：所述碱性催化剂FA由三乙醇胺、氢氧化钠和水按照30?38% :20?25% :37?50% 的比例混合而成。
5. 根据权利要求2所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂，其特征在 于：所述酸性催化剂FB由顺丁烯二甲酸酐和水按照20?40% : 60?80 %的比例混合而 成。
6. -种如权利要求1所述的薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂的制备方法，其 特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 加成反应阶段：按比例加入甲醛、碱性催化剂FA、尿素、糠醇、溃散齐IJ、三聚氰胺，PH 值控制在8. 0?9. 0,反应温度为80?85°C，反应时间为90?120min ; (2) 醚化和缩聚反应阶段：按比例继续添加甲醇和酸性催化剂FB，PH值控制在5. 0? 5. 5,反应温度为92?98°C，反应时间为90?120min ; (3) 调节反应阶段：继续按比例添加碱性催化剂FA、尿素和硅烷，PH值控制在7. 0? 7. 5,反应温度为70?75°C，反应时间为30?50min。
7. 根据权利要求6所述的一种薄壁有色金属铸件专用热芯盒树脂粘结剂的制备方法， 其特征在于：在所述步骤（3)中，先加入碱性催化剂FA，然后加入尿素搅拌溶解后，真空脱 水，脱水量为甲醛含水量的80?85% ;脱水完毕后，加入硅烷，搅拌均匀即得成品。
【文档编号】C09J161/32GK104263298SQ201410519104
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月7日 优先权日:2014年10月7日
【发明者】刘春晶, 谢树忠, 李方义 申请人:珠海市斗门福联造型材料实业有限公司