一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法技术

本发明专利技术覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，以石墨烯、复合改性剂和改性偶联剂，改性酚醛树脂，可明显提高酚醛树脂的强度和韧性，适用于制造高强度、高韧性的覆膜砂；同时，本发明专利技术在酚醛树脂的生产过程中加入了双醛，这种双官能团的醛类化合物可以与苯酚发生反应，形成大分子的网格结构，得到高分子量的酚醛树脂分子，且可有效降低苯酚的含量，减少环境污染。通过加入复合改性剂增加其流动性，大大降低了其聚合速度，增加了酚醛树脂的固化时间，能够大大增加其耐热时间，增加其溃散性和常温抗拉强度；改性偶联剂可以使硅烷偶联剂更好的分散在酚醛树脂中，有效改善硅烷偶联剂的交联情况。

【技术实现步骤摘要】
一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法
本专利技术涉及酚醛树脂
，具体说是一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法。
技术介绍
酚醛树脂是工业化应用最早的高性能合成树脂，具有原材料丰富、价格便宜、生产成本低、应用广泛等诸多优点。除此之外，酚醛树脂材料具有优异的热力学性质、良好的化学稳定性和出色的粘结性能，自问世以来，酚醛树脂一直是工业产品中销量最好的产品之一。石墨烯是目前已知强度最高的材料之一，且具有不错的的韧性，特别是氧化后的石墨烯，已经被作为出色的改性剂制备各种多功能聚合物复合材料、高强度多孔陶瓷材料，增强了复合材料的许多特殊性能。覆膜砂的良好流动性、稳定性和存放性，在铸造工业中是汽车、拖拉机和各种液压件的最佳造型材料之一。由于酚醛树脂出色的粘结性能，可以作为覆膜砂的优良粘结剂，且对覆膜砂的性能起着至关重要的作用，尤其是酚醛树脂的耐高温性质、流动性、粘结性等，对覆膜砂的性能影响非常大。但是，目前的覆膜砂用酚醛树脂材料仍存在许多问题，在一些高性能材料的铸造过程中，添加酚醛树脂的覆膜砂易出现型芯变形、破断，型芯表面疏松，穿芯砂芯局部强度降低等问题，且酚醛树脂中含有大量的苯酚和甲醛，对环境污染较大。因此，对酚醛树脂进行改性，用于制造高强度、高韧性的覆膜砂，同时降低苯酚和甲醛的污染，显得至关重要。
技术实现思路
为对酚醛树脂的性能进行改性，用于生产高强度、高韧性的覆膜砂，同时降低苯酚和甲醛的污染，本专利技术的目的是提供一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：①将苯酚、草酸加入到反应釜中，升温至80～100℃，向反应釜中滴加甲醛，滴加完毕后反应回流1～3小时，加入双醛，回流至游离酚含量小于1.0％时，蒸馏脱水，当温度升至160℃时，开启真空，继续脱水0.5～1小时，得到反应液；所述双醛为丁二醛或/和戊二醛；②将反应液降温至100℃以下，加入复合改性剂，搅拌0.5～1小时，向其中加入有机胺，升温至130～135℃，然后加入改性偶联剂，升温至140～145℃，测聚速为63～67s时，升温至145～150℃放料，得到覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂；所述有机胺为对苯二胺或苯胺；所述复合改性剂由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯按照质量比0.5～2：1～5：4～10组成；所述改性偶联剂由硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠按照质量比10～15：0.5～2：1～3组成；其中苯酚、草酸、甲醛、双醛、复合改性剂、有机胺和改性偶联剂的质量比为100：0.5～5：50～60：2～4：0.1～0.5：1～5：0.5～1。优选的，所述硅烷偶联剂为含有氨基的硅烷偶联剂。优选的，所述双醛为丁二醛。优选的，所述的石墨烯为单层氧化石墨烯，厚度0.8～1.2nm，片径0.5～5μm。优选的，先将有机胺和N，N-二甲基甲酰胺按照质量比1：1混合后再加入到反应釜中。优选的，所述复合改性剂由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯按照质量比1：4：8组成。优选的，所述改性偶联剂由硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠按照质量比12：1：2组成。优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或苯氨基甲基三甲氧基硅烷。优选的，苯酚、草酸、甲醛、双醛、复合改性剂、有机胺和改性偶联剂的质量比为100：4：55：3：0.4：4：0.8。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，以石墨烯改性酚醛树脂，可明显提高酚醛树脂的强度和韧性，适用于制造高强度、高韧性的覆膜砂；同时，本专利技术在酚醛树脂的生产过程中加入了双醛，这种双官能团的醛类化合物可以与苯酚发生反应，形成大分子的网格结构，得到高分子量的酚醛树脂分子，且可有效降低苯酚的含量，减少环境污染。本专利技术覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，通过加入复合改性剂增加其流动性，大大降低了其聚合速度，增加了酚醛树脂的固化时间，能够大大增加其耐热时间，增加其溃散性和常温抗拉强度；而聚丙烯酸钠、三聚磷酸钠和硅烷偶联剂组成的改性偶联剂，可以使硅烷偶联剂更好的分散在酚醛树脂中，有效改善硅烷偶联剂的交联情况，在制备成覆膜砂的过程中改性偶联剂可以使酚醛树脂更为牢固的附着在砂粒表面，充分发挥酚醛树脂的粘接效率，延长其耐高温时间，增加其溃散性能。具体实施方式本专利技术的目的是提供一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，通过以下技术方案实现：一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：①将苯酚、草酸加入到反应釜中，升温至80～100℃，向反应釜中滴加甲醛，滴加完毕后反应回流1～3小时，加入双醛，回流至游离酚含量小于1.0％时，蒸馏脱水，当温度升至160℃时，开启真空，继续脱水0.5～1小时，得到反应液；所述双醛为丁二醛或/和戊二醛；②将反应液降温至100℃以下，加入复合改性剂，搅拌0.5～1小时，向其中加入有机胺，升温至130～135℃，然后加入改性偶联剂，升温至140～145℃，测聚速为63～67s时，升温至145～150℃放料，得到覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂；所述有机胺为对苯二胺或苯胺；所述复合改性剂由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯按照质量比0.5～2：1～5：4～10组成；所述改性偶联剂由硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠按照质量比10～15：0.5～2：1～3组成；其中苯酚、草酸、甲醛、双醛、复合改性剂、有机胺和改性偶联剂的质量比为100：0.5～5：50～60：2～4：0.1～0.5：1～5：0.5～1。优选的，所述硅烷偶联剂为含有氨基的硅烷偶联剂。优选的，所述双醛为丁二醛。优选的，所述的石墨烯为单层氧化石墨烯，厚度0.8～1.2nm，片径0.5～5μm。优选的，先将有机胺和N，N-二甲基甲酰胺按照质量比1：1混合后再加入到反应釜中。优选的，所述复合改性剂由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯按照质量比1：4：8组成。优选的，所述改性偶联剂由硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠按照质量比12：1：2组成。优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或苯氨基甲基三甲氧基硅烷。优选的，苯酚、草酸、甲醛、双醛、复合改性剂、有机胺和改性偶联剂的质量比为100：4：55：3：0.4：4：0.8。本专利技术的生产方法采用由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯组成的复合改性剂对酚醛树脂的性能进行改性，复合改性剂的加入除了可以增加其流动性，大大降低了其聚合速度，增加了酚醛树脂的固化时间，能够大大增加其耐热时间，增加其溃散性和常温抗拉强度，还可以将覆膜砂用酚醛树脂的产能扩大为原来的4～10倍，比如原来可以采用10方的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n①将苯酚、草酸加入到反应釜中，升温至80～100℃，向反应釜中滴加甲醛，滴加完毕后反应回流1～3小时，加入双醛，回流至游离酚含量小于1.0％时，蒸馏脱水，当温度升至160℃时，开启真空，继续脱水0.5～1小时，得到反应液；/n所述双醛为丁二醛或/和戊二醛；/n②将反应液降温至100℃以下，加入复合改性剂，搅拌0.5～1小时，向其中加入有机胺，升温至130～135℃，然后加入改性偶联剂，升温至140～145℃，测聚速为63～67s时，升温至145～150℃放料，得到覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂；/n所述有机胺为对苯二胺或苯胺；/n所述复合改性剂由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯按照质量比0.5～2：1～5：4～10组成；/n所述改性偶联剂由硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠按照质量比10～15：0.5～2：1～3组成；/n其中苯酚、草酸、甲醛、双醛、复合改性剂、有机胺和改性偶联剂的质量比为100：0.5～5：50～60：2～4：0.1～0.5：1～5：0.5～1。/n

【技术特征摘要】
1.一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
①将苯酚、草酸加入到反应釜中，升温至80～100℃，向反应釜中滴加甲醛，滴加完毕后反应回流1～3小时，加入双醛，回流至游离酚含量小于1.0％时，蒸馏脱水，当温度升至160℃时，开启真空，继续脱水0.5～1小时，得到反应液；
所述双醛为丁二醛或/和戊二醛；
②将反应液降温至100℃以下，加入复合改性剂，搅拌0.5～1小时，向其中加入有机胺，升温至130～135℃，然后加入改性偶联剂，升温至140～145℃，测聚速为63～67s时，升温至145～150℃放料，得到覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂；
所述有机胺为对苯二胺或苯胺；
所述复合改性剂由乙撑双硬脂酸酰胺、石墨烯和端羧基聚丁二烯按照质量比0.5～2：1～5：4～10组成；
所述改性偶联剂由硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和三聚磷酸钠按照质量比10～15：0.5～2：1～3组成；
其中苯酚、草酸、甲醛、双醛、复合改性剂、有机胺和改性偶联剂的质量比为100：0.5～5：50～60：2～4：0.1～0.5：1～5：0.5～1。


2.根据权利要求1所述的一种覆膜砂用石墨烯改性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为含有氨基的硅烷偶联剂。


3.根据权利要求1所述的一种覆膜砂用石...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家畅，赵敏南，张彬，张鹏，陆欢欢，
申请(专利权)人：山东宇世巨化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37