改进酚醛氨基甲酸酯铸造粘合剂的耐潮湿性的方法技术

本发明专利技术的一个实施方案提供一种用于粘结铸造芯和模具的改进酚醛氨基甲酸酯粘合剂的组合物。更具体地，本发明专利技术的一个实施方案提供用于铸造芯和模具的包括含氟酸与无机硅化合物组合的改进粘结剂。此外该改进用该粘结剂可包括含氟酸与硼化合物组合。在一个优选的实施方案中，改性部分１粘结剂组分包括氢氟酸和无机硅化合物的混合物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于粘结铸造芯和模具的改进酚醛氨基甲酸酯粘合剂的组合物。本专利技术还涉及改进用该粘结剂制备的芯和模具强度，特别是这些芯和模具的耐潮湿性的方法。本专利技术进一步涉及可用于具有改进耐潮湿性的酚醛氨基甲酸酯铸造粘结剂组合物的酸性氟化物与二氧化硅的反应产品。通常，为达到在铸造物中所需的快速固化周期，可将用于生产铸造模具和芯的树脂粘结剂在高温下固化。然而，已开发的粘合剂在低温下固化。这些方法对于高温固化操作是优选的，该高温固化操作具有较高的能量要求且通常发出不合适的烟雾。此外，这些方法在高温固化操作下提供产率优点。一类不需要加热而实现树脂粘结剂固化的方法涉及酚醛氨基甲酸酯无烘烤固化。在这些方法中，将粘结剂涂于聚集体材料如砂子上，并将所得混合物填塞、喷出或成型为所需形状或图形(芯或模具)。在不加热下实现粘结剂固化。在这些方法中，粘结剂组分通常包括部分1粘结剂组分、部分2粘结剂组分和液体催化剂。另一不需要加热而使芯或模具固化的方法是冷匣法。在该方法中，铸造芯或模具通过如下方法制备将砂子与两种粘结剂组分混合，将所得混合物倒入模型中，并通过将该粘结剂与挥发性催化剂接触而使该混合物固化。如上所述，用于氨基甲酸酯冷匣或无烘烤体系的粘结剂为双组分组合物。粘结剂的部分1组分为多醇(优选包括含羟基的酚醛树脂)和部分2组分为异氰酸酯(优选包括多芳基多异氰酸酯)。两种组分都为液体形式且通常与有机溶剂并用。为形成粘结剂和由此形成铸造砂子混合物，将部分1组分和部分2组分混合。获得铸造砂子与部分1和2的均匀混合物后，将铸造混合料成型或成型为所需形状。部分1和/或2还可以含有另一些组分如脱模剂、增塑剂、抑制剂等。将氨基甲酸酯领域中已知的液体胺催化剂和金属催化剂用于无烘烤组合物中。可将该催化剂加入粘结剂的部分1组分或部分2组分中，或可在均匀混合后将其作为第三个组分加入。为选择合适的催化剂，可调节芯制备法的条件，如操作时间和剥离时间。在冷匣工艺中，固化步骤通过如下方式完成将叔胺催化剂悬浮于惰性气体流中，并在足够的压力下通过含叔胺的气体流。对可按照冷匣或无烘烤法加工的树脂粘结剂体系的改进一般通过对粘结剂组分，即多醇组分或异氰酸酯组分改性的方式进行。例如，US4,546,124(这里作为参考引入)描述了将烷氧基改性的酚醛树脂作为多羟基组分。这种改性酚醛树脂改进了粘结剂体系的热强度。US5,189,079(这里作为参考引入)公开了使用改性可溶酚醛树脂。这些树脂是合适的，因为它们散发的甲醛量被降低。US4,293,480(这里作为参考引入)涉及对异氰酸酯组分的改进，如此强化了无铁铸成品的振动清箱性能。酚醛氨基甲酸酯冷匣粘结剂的一个缺点是在潮湿条件下，由此类粘结剂体系制备的试样基本上变质。湿气是起因，因为它的作用是降低生产的芯的强度。存在的水或水蒸气可与任何未反应的异氰酸酯反应，如此生成弱的不合适的化学结构。此外，存在的过量水或水蒸气会造成暴露于这些条件下的固化的现有芯的拉伸强度降低。这种作用甚至是隐蔽性的，因为不受其它更容易测量的参数如固化时间影响，如此提供粘结剂用户在安全性上的错觉。在潮湿影响变得明显之前已生产出数百个芯。因此能够改进耐潮湿性是现有技术的显著进步。氟化物(包括氢氟酸)改性树脂粘结剂体系是已知的。已报道了一系列益处如较快的固化速度、耐潮湿性、改进的崩散性。然而，仅使用氢氟酸，例如对于改进的耐潮湿性产生非常可变的结果。因此，一直认为仅使用氢氟酸不合适的。因此，一个优点是具有一种在高潮湿条件下提供明显更强的芯和模具的酚醛粘结剂体系。进一步的优点是具有一种改进用酚醛氨基甲酸酯树脂粘结的芯和模具的耐潮湿性的方法。更进一步的优点是提供一种酚醛氨基甲酸酯粘结剂的添加剂，由此对固化树脂提供另外的耐潮湿性。本专利技术的一个主要优点是提供比现有酚醛氨基甲酸酯粘结剂体系在高潮湿条件下可获得的更强的芯和模具。本专利技术提供的另一优点是提供一种新的添加剂，该添加剂由含氟酸与硅或硼化合物的组合实现协同效果。本专利技术提供的另一优点是可提供具有改进的耐潮湿性的固化铸造成型制品。本专利技术的再一优点是提供一种用酚醛氨基甲酸酯粘结剂改进芯和模具耐潮湿性的新的且改进的方法。本专利技术的其它方面和优点将从下面的详细描述和实施例显而易见。具体实施方式根据本专利技术的一个实施方案，提供一种组合物，该组合物与先有技术相比导致铸造芯和模具的耐潮湿性增加。已发现含氟酸和硅化合物的混合物当用于酚醛氨基甲酸酯粘结剂中时提供呈现意想不到的改进机械性能(包括改进的强度)的成型制品。还发现当含氟酸与硼化合物的混合物用于酚醛氨基甲酸酯粘结剂中时也提供改进的强度。本专利技术一个实施方案的组合物可用作铸造粘结剂。该铸造粘结剂可将聚集体(通常为砂子)粘结为预成型形状。铸造芯或模具通过如下方法制备将砂子与部分1粘结剂组分、部分2粘结剂组分混合，并施用液态或气态催化剂。部分1粘结剂组分和部分2粘结剂组分混合形成粘结剂。在上述无烘烤法中，将部分1粘结剂组分、部分2粘结剂组分和液态催化剂与铸造聚集体混合。然后将该混合物倒入一模型中并固化。类似地，在冷匣法中，铸造芯或模具通过如下方法制备将砂子与部分1粘结剂组分、部分2粘结剂组分混合，将该混合物倒入模型中，并通过将气态催化剂通过砂子与树脂的混合物使该混合物固化。在本专利技术的一个实施方案中，部分1粘结剂组分通过将可溶酚醛树脂与氢氟酸和硅化合物和其它组分混合改性。在本专利技术的另一实施方案中，部分1粘结剂组分通过将可溶酚醛树脂与氢氟酸和硼化合物的混合物混合改性。根据本专利技术改性的部分1粘结剂组分可与部分2粘结剂组分和上述催化剂混合用于制备铸造芯和模具的粘结剂。与使用现有技术制备的芯和模具相比，使用该粘结剂制备的铸造芯和模具当暴露于高湿度下时显示改进的拉伸强度。在另一实施方案中，氢氟酸与硅化合物或硼化合物的混合物可分别加入聚集体材料、部分粘结剂组分或部分2粘结剂组分中。应注意，本专利技术的改性粘结剂组分，即这里公开的包括含氟酸和硅化合物或硼化合物的组分，为粘度明显不同于未改性对应组分的液态混合物。含氟酸与硅或硼化合物的混合物已发现含氟酸与硅化合物的混合物用于酚醛氨基甲酸酯粘结剂中时提供呈现意想不到的改进机械性能(包括改进的强度)的成型制品。还发现，这些优点可通过使用氢氟酸与各种硅化合物的混合物实现。此外，可将其它化合物与氢氟酸和硅的混合物一起使用以增强由此混合物获得的优点。已发现可将硼化合物如硼酸与含氟酸如氢氟酸混合，由此对包括该混合物的芯和模具的耐潮湿性产生意想不到的改进。硅化合物可包括二氧化硅粉末、硅胶、胶态二氧化硅、煅制二氧化硅、研磨钠玻璃(ground soda glass)等。还可使用VEINGUARDBorden Chemical，Inc.，Louisvillc Kentucky的一种产品，一种含钠钙碎玻璃的材料。这些硅化合物还可包括硅酸钠、硅酸镁、硅酸钙和硅铝酸钠。特别地，在一个实施方案中，本专利技术的硅化合物为硅的无机氧化物。在另一实施方案中，本专利技术的硅化合物可表征为具有至少一个与硅原子键合的氧原子。然而，硅金属和含硅的矿物，如硅钢和铁硅化物可用于本专利技术中。这样本专利技术的硅化物(以下统称为无机硅化合物)可区别于硅烷，因此不包括硅烷。硅烷将包括至少一个有机取代基，因此本领域中通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与部分２酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用的部分１酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，部分１酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分包括： 一种可溶酚醛树脂； 一种含氟酸，和 一种无机硅氧化物。

【技术特征摘要】
US 1999-12-8 09/456,3631.一种与部分2酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分包括一种可溶酚醛树脂；一种含氟酸，和一种无机硅氧化物。2.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约2％，基于部分1的粘结剂组分的重量。3.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约0.8％，基于部分1的粘结剂组分的重量。4.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中无机硅氧化物的用量按硅计为约0.01％至约1％，基于部分1的粘结剂组分的重量。5.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中无机硅氧化物的用量按硅计为约0.02％至约0.5％，基于部分1的粘结剂组分的重量。6.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中无机硅氧化物选自二氧化硅粉末、硅胶、胶态二氧化硅、煅制二氧化硅、研磨钠玻璃、硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁、硅铝酸钠和其混合物。7.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸为氢氟酸。8.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸选自氟硅酸和氟硼酸。9.权利要求1的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中将有机硅烷化合物与部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分混合。10.一种与部分2酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分包括一种可溶酚醛树脂；一种含氟酸，和一种硅。11.权利要求10的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约2％，基于部分1的粘结剂组分的重量。12.权利要求10的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.01％至约1％，基于部分1的粘结剂组分的重量。13.权利要求10的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸为氢氟酸。14.权利要求10的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中将有机硅烷化合物与部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分混合。15.一种与部分2酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分包括一种可溶酚醛树脂；一种含氟酸，和一种含硅矿物。16.权利要求15的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约2％，基于部分1的粘结剂组分的重量。17.权利要求15的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含硅矿物的用量按硅计为约0.01％至约1％，基于部分1的粘结剂组分的重量。18.权利要求15的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含硅矿物选自硅铁、硅化铁和其混合物。19.权利要求15的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸为氢氟酸。20.权利要求15的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中将有机硅烷化合物与部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分混合。21.一种与部分2酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分包括一种可溶酚醛树脂；一种含氟酸，和一种硼化合物。22.权利要求21的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约2％，基于部分1的粘结剂组分的重量。23.权利要求21的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中硼化合物的用量按硼计为约0.01％至约1％，基于部分1的粘结剂组分的重量。24.权利要求21的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中硼化合物为硼酸。25.权利要求21的部分1酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分，其中含氟酸为氢氟酸。26.一种方法产品，该产品与部分2酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用，该方法包括将如下组分混合并反应一种可溶酚醛树脂；一种含氟酸，和一种无机硅氧化物。27.权利要求26的产品，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约2％，基于部分1的粘结剂组分的重量。28.权利要求26的产品，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约0.8％，基于部分1的粘结剂组分的重量。29.权利要求26的产品，其中无机硅氧化物的用量按硅计为约0.01％至约1％，基于部分1的粘结剂组分的重量。30.权利要求26的产品，其中无机硅氧化物的用量按硅计为约0.02％至约0.5％，基于部分1的粘结剂组分的重量。31.权利要求26的产品，其中无机硅氧化物选自二氧化硅粉末、硅胶、胶态二氧化硅、煅制二氧化硅、研磨钠玻璃、硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸镁、硅铝酸钠和其混合物。32.权利要求26的产品，其中含氟酸为氢氟酸。33.一种方法产品，该产品与部分2酚醛氨基甲酸酯粘结剂组分和有机硅烷一起使用，该方法包括将如下组分混合并反应一种可溶酚醛树脂；一种含氟酸，和一种硼化合物。34.权利要求33的产品，其中含氟酸的用量按氢氟酸计为约0.1％至约2％，基于部分1的粘结剂组分的重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：RA莱塔，BK蒂特，KT特斯，LS扎茨基，
申请(专利权)人：博登化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]