新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（1）将100重量份糖类、0.1～40份尿素溶于30～200重量份水中，然后加入5～60重量份酸，在60～105℃的温度条件下反应0.5～10小时后，降温至30～90℃后将pH值调至7.5～10后加入0.1～40重量份甲醛，升温至60～100℃反应0.5～6小时，然后脱除3～300重量份水，得到粘稠液体；（2）将步骤（1）得到的粘稠液体作为部分糠醇替代品，按照铸造用呋喃树脂的常规工艺进行制备新型改性铸造用呋喃树脂；所述粘稠液体的用量与待替代的糠醇重量相当，且为铸造用呋喃树脂合成原料总重量的1%～20%。该方法简单可行、环保，而且树脂在固化过程中形成网状结构，从而可提高铸造用呋喃树脂砂的强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铸造用呋喃树脂合成エ艺
，具体涉及ー种。
技术介绍
鋳造用粘结剂体系由树脂和固化剂、催化剂组成，一种好的鋳造用粘结剂体系必须具备良好的化学稳定性，较低的粘度；树脂与原砂混合后具有较长的可工作时间，固化后具有良好的脱模性能；足够的常温和高温強度；并具有很好的溃散性以及型砂再生容易等性能。因此，鋳造用树脂的选择至关重要。呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇为主要原料合成的树脂。在上世纪六十年代，呋喃树脂就开始用于铸造行业，以其常温硬化速度快、扩散性较好、強度较高以及合成エ艺简单等优异性能获得飞速发展，是目前国内外用量最大的鋳造用树脂。众所周知，糠醇在铸造用呋喃树脂中的含量越高，其粘结强度越高，因此树脂的成本受糠醇的影响很大。制备糠醇的步骤较繁琐，采用玉米芯和作物秸杆等季节性农副产品为原料经水解、高温脱水环化获得糠醛，最后糠醛再催化加氢后获得糠醇，所以糠醇的制备成本较高。另外，糠醛的制备存在产率低、产生大量的残渣、废气等问题。因此亟需制备合适的糠醇替代品用于制备鋳造用呋喃树脂，使之不仅能保持原有性能，而且可大幅度降低鋳造用呋喃树脂的成本及保护环境。Viswanathan T等公开了ー种糖类中加入尿素制备木板胶粘剂的方法，即在糖类水溶液中加入尿素，使其在催化剂作用下加热脱水生成5-羟甲基糠醛后，与尿素反应可聚合形成水溶性或低粘度乳状且无沉淀的聚合树脂[Viswanathan T, RichardsonT.Thermosetting adhesive resins:US, 4524164[P].1985-06-18.]。该胶粘剂在加入固化剂后，需加热至较高温度(160 200°C)，并在高压(300 IOOOpsi)下方可发生交联作用而固化，固化时间很短(5 15min)。与前面述及的满足铸造エ艺综合性能要求相比较，该木板胶粘剂不适合直接用作鋳造用树脂。因此，如何利用糖类与尿素反应的优点，提供ー种新型高性能鋳造用呋喃树脂，该树脂制备原料来源广、制备エ艺简单、成本低廉，该树脂含有大量呋喃环，可以替代原料中价格较高的糠醇，具有重要的理论意义和应用价值
技术实现思路
针对现有鋳造用呋喃树脂存在的问题，本专利技术目的在于提供ー种，利用糖类为主要原料获得ー种原料来源广、制备エ艺简单、成本低廉的含有大量呋喃环的树脂，用于替代价格较高的糠醇来制备呋喃树脂，在保持树脂原有性能的基础上，获得低成本的鋳造用树脂具有重要的理论意义和应用价值。为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是:ー种，其特征在于所述方法包括以下步骤:(I)将100重量份糖类、0.1 40份尿素溶于30 200重量份水中，然后加入5 60重量份酸，在60 105°C的温度条件下反应0.5 10小时后，降温至30 90°C后将pH值调至7.5 10后加入0.1 40重量份甲醛，升温至60 100°C反应0.5 6小时，然后脱除3 300重量份水，得到粘稠液体；(2)将步骤(I)得到的粘稠液体作为部分糠醇替代品，按照铸造用呋喃树脂的常规エ艺进行制备新型改性铸造用呋喃树脂；所述粘稠液体的用量与待替代的糠醇重量相当，且为铸造用呋喃树脂合成原料总重量的1% 20%。优选的，所述方法步骤(2)中鋳造用呋喃树脂的常规エ艺包括使甲醛、尿素(和/或苯酚)等在碱性条件下进行加成反应，然后在酸性条件下与糠醇进行缩聚反应得到。优选的，所述方法步骤(I)中将100重量份糖类、0.5 40份尿素溶于30 200重量份水中，然后加入5 60重量份酸，在60 105°C的温度条件下反应0.5 10小时后，降温至30 90°C后将pH值调至7.5 10后加入0.5 40重量份甲醛，升温至60 100°C反应0.5 6小时，然后脱除3 300重量份水，得到粘稠液体；优选的,所述方法步骤(I)中糖类选自五碳单糖、六碳单糖、由五碳、六碳单糖结构单元构成的ニ糖、由五碳、六碳单糖结构单元构成的多糖中的ー种或两种以上的任意组合。优选的，所述方法步 骤(I)中酸选自盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、硼酸、醋酸、草酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、丁ニ酸、酒石酸的ー种或两种以上的任意组合，所述酸可溶于水。优选的，所述方法步骤(I)中调整pH值采用的碱性溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的一种碱性水溶液或两种以上的任意组合，碱性溶液的质量百分比浓度为10 40%。本专利技术的目的是提供一种以价格便宜的糖类为主要原料配与少量尿素和甲醛合成树脂，代替部分糠醇用于新型改性铸造用呋喃树脂的制备，在保持原有性能的基础上，该呋喃树脂成本明显降低。本专利技术的制备方法中以水为溶剂，采用糖类与尿素、甲醛反应制得粘稠液体，代替糠醇用于制备新型改性铸造用呋喃树脂。新型改性铸造用呋喃树脂中含尿醛和或酚醛树脂，在反应末期需添加糠醇调配而成。本专利技术具体的制备方法包括:(I)按重量计:30 200份水、100份糖和0.1 40份尿素加入反应容器中，在50°C下搅拌至溶解，再加入5 60份酸，在60 105°C的温度条件下反应0.5 10小时；尔后降温30 90°C后加入碱性溶液将PH调至7.5 10，加入0.1 40份甲醛，升温60 100°C反应0.5 6小时，脱除5 300份水，得到一种棕红或黑色粘稠液体。(2)将棕红或黒色粘稠液体产物代替I 20份糠醇，用于呋喃树脂的常规制备エ艺中，搅拌均匀，即得成品，具体的，将步骤(I)得到的粘稠液体作为部分糠醇替代品，按照先使甲醛、尿素在碱性条件下进行加成反应，然后在酸性条件下与糠醇进行缩聚反应得到进行制备改性鋳造用呋喃树脂；所述粘稠液体的用量为铸造用呋喃树脂合成原料总重量的1% 20%。优选的，所述的糖为六碳单糖，以及含六碳单糖结构单元的ニ糖及多糖，或为其中的一种或几种的组合物。优选的，所述方法步骤(I)中酸选自盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、硼酸、醋酸、草酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、丁ニ酸、酒石酸的ー种或两种以上的任意组合，所述酸可溶于水。优选的，所述方法步骤(I)中碱性溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的一种碱性水溶液或两种以上的任意组合，碱性溶液的质量百分比浓度为10 40%。得到的新型改性铸造用呋喃树脂是指呋喃树脂含尿醛和或酚醛树脂，在普通鋳造用呋喃树脂合成反应末期需添加糠醇进行调配而成，调配时采用获得的粘稠液体产物代替I 20份糠醇。粘稠液体作为糠醇替代品，它的用量与需要替代的糠醇的重量相当。本专利技术提供一种铸造用呋喃树脂的制备方法，提出了一种以价格便宜的糖类为主要原料与尿素和甲醛合成的树脂，代替价格较高的糠醇用于鋳造用呋喃树脂的制备方法。方法中粘稠液体作为糠醇替代品，它的用量与需要替代的糠醇的重量相当。相对于现有技术中的方案，本专利技术的优点是:本专利技术制备方法中糖类来源广泛，价格低廉，所合成的含有呋喃环的树脂，用于部分替代糠醇制备得到鋳造用呋喃树脂，成本明显降低；由于中间产物5-羟甲基糠醛具有羟基和醛基两个活性基团，与糠醇相比，増加了树脂固化的交联点，有利于树脂在固化过程中形成网状结构，从而可提高铸造用呋喃树脂砂的強度；本专利技术具有エ艺简单可行、环保的特点，具有很好的发展前景。综上所述，本专利技术提供了ー种新型鋳造用呋喃树脂的制备方法。按重量计:将30 200份水、100份糖和0.1 40份尿素加入反应容器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（1）将100重量份糖类、0.1～40份尿素溶于30～200重量份水中，然后加入5～60重量份酸，在60～105℃的温度条件下反应0.5～10小时后，降温至30～90℃后将pH值调至7.5～10后加入0.1～40重量份甲醛，升温至60～100℃反应0.5～6小时，然后脱除3～300重量份水，得到粘稠液体；（2）将步骤（1）得到的粘稠液体作为部分糠醇替代品，按照铸造用呋喃树脂的常规工艺进行制备新型改性铸造用呋喃树脂；所述粘稠液体的用量与待替代的糠醇重量相当，且为铸造用呋喃树脂合成原料总重量的1%～20%。

【技术特征摘要】
1.一种新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: (1)将100重量份糖类、0.1 40份尿素溶于30 200重量份水中，然后加入5 60重量份酸，在60 105°C的温度条件下反应0.5 10小时后，降温至30 90°C后将pH值调至7.5 10后加入0.1 40重量份甲醛，升温至60 100°C反应0.5 6小时，然后脱除3 300重量份水，得到粘稠液体； (2)将步骤(I)得到的粘稠液体作为部分糠醇替代品，按照铸造用呋喃树脂的常规工艺进行制备新型改性铸造用呋喃树脂；所述粘稠液体的用量与待替代的糠醇重量相当，且为铸造用呋喃树脂合成原料总重量的1% 20%。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述方法步骤(2)中铸造用呋喃树...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进兴，黄萍珍，顾嫒娟，陆玉峰，朱文英，
申请(专利权)人：苏州兴业材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：