[发明专利]一种铸钢用低氮呋喃树脂的制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸钢用的呋喃树脂的制作方法，尤其是涉及一种铸钢用低氮呋喃树脂的制作工艺。

背景技术

目前，公知的铸造用树脂砂粘接剂主要是呋喃树脂，按其含氮量的不同可分为高氮呋喃树脂、中氮呋喃树脂、低氮呋喃树脂和无氮呋喃树脂，铸钢件由于其特殊的铸造要求，一般使用低氮和无氮树脂。目前的铸钢用的低氮和无氮树脂主要存在如下缺陷：树脂游离甲醛含量较高，在使用过程中被大量释放，严重污染工作环境和伤害身体健康；树脂遇热分解出的氮气易使铸件产生气孔；树脂中尿素的含量越高，强度越高，产品成本越低，但树脂在高温时的发气量也大，铸件中产生气孔、针孔等缺陷的可能性也越大；树脂可使用时间短，终强度低，不能满足铸造工艺要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低氮、低游离甲醛、高强度和可使用时间长的一种铸钢用低氮呋喃树脂的制作工艺。

为了实现发明目的，本发明通过如下方式实现：

最佳配方：甲醛(36.5％)：8-9份  尿素：3-5份  糠醇：≥85份NaOH溶液：40％  盐酸溶液：10％  硅烷偶联剂：0.2％

a.加料：用真空泵将甲醛溶液吸入计量罐内，关闭反应釜底出料阀，打开甲醛加料阀，加入工艺配方的甲醛，打开蒸汽阀，启动搅拌机，加一定量的NaOH将溶液的PH调到7.5～8.5，接着缓缓加入工艺配方中92.6％的尿素后，关闭加料阀；

b.加热升温：待料液温度升至35～45℃时，用NaOH溶液将反应液的PH值调至8.7～9，打开回流阀，缓慢升温60分钟，使温度升至85～90℃，并保温120分钟，加入工艺配方24.68％的糠醇，降温至50～60℃，调PH值至7.5～8.0，升温至85～90℃，并保温60分钟；

c.脱水：降温至50℃时，调节溶液的PH值至8.0～8.5，关闭回流阀，打开蒸汽阀，保持0.065～0.075Mpa的真空度进行脱水，70℃脱水结束；

d.加入工艺配方49.36％的糠醇，将反应液搅拌均匀后，在40～45℃时用HCl溶液将反应液的PH值调至4.3～4.4，升温至110～115℃，保温60分钟，保温结束后加工艺配方7.4％的尿素，开始降温，待降至50℃时，调PH值至7.5～8.0，然后升温至85～90℃，保温30分钟；

e.出料：降温至60℃，加工艺配方25.96％的糠醇后，将料液搅拌10分钟，按总质量0.2％的比例缓缓加入硅烷偶联剂并继续搅拌15分钟后方可出料；

f.包装入库：在40℃以下时取样送试验室检验，检验合格后，计量包装入库；

在所述脱水过程中真空度从0.065Mpa逐渐升至0.075Mpa，温度逐渐从50℃升至70℃；

在所述出料过程中加入硅烷时，边搅拌边缓缓加入；

在所述加热升温中加碱时，可在温度升至30℃时，边加尿素边加碱。

本发明有如下效果：

1)降低呋喃树脂的含氮量：降低树脂的含氮量有两种方法：减少尿素的用量和增大呋喃树脂中糠醇比例，本发明同时从上述两方面对常规低氮树脂工艺进行改进，其它工艺条件不变，尿素、甲醛和糠醇摩尔比为1∶1.9∶15.8，这样，理论含氮量为1.44％，实际含氮量为1.38％，能满足工艺需要。

2)提高了呋喃树脂的强度：

本发明糠醇分步加入量对呋喃树脂砂型强度的影响：本发明保持糠醇总量不变，调整工艺中各步糠醇用量，进而确定树脂合成过程中各步糠醇用量的最佳值。现各步糠醇摩尔比为1.02∶2.72∶1、1.15∶1.82∶1和1∶2∶1，分别得到自硬呋喃树脂砂型强度为1.82Mpa、1.85Mpa和1.95Mpa。实验结果表明，按1∶2∶1的摩尔比分步加入糠醇对树脂强度更为有利；

附剂对呋喃树脂砂型强度的影响：本发明呋喃树脂中添加少量的硅烷偶联剂，就可以大幅度提高树脂砂的强度，这已被实践证明，偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物。硅烷是常用的偶联剂之一，最适合于呋喃树脂砂的则是氨基丙基三乙氧基硅烷，分子式是H2N-(CHZ)3Si(OC2H5)3，商品名称为KH550。在呋喃树脂中加入少量的KH550就可以明显提高树脂砂的强度，而且可以改善吸潮性。硅烷偶联剂是提高树脂砂工艺性能和力学性能十分重要有效的附加物。硅烷偶联剂在树脂中加入量一般为树脂质量的0.2％左右。加入硅烷偶联剂后树脂强度提高到2.05Mpa。

反应条件对呋喃树脂砂型强度的影响：

a)甲醛与尿素反应条件对呋喃树脂砂型强度的影响