[发明专利]新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造用呋喃树脂合成工艺技术领域，具体涉及一种新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法。

背景技术

铸造用粘结剂体系由树脂和固化剂、催化剂组成，一种好的铸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；足够的常温和高温强度；并具有很好的溃散性以及型砂再生容易等性能。因此，铸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、强度较高以及合成工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铸造用树脂。

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铸造用呋喃树脂，使之不仅能保持原有性能，而且可大幅度降低铸造用呋喃树脂的成本及保护环境。

Viswanathan T等公开了一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,Richardson T.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℃），并在高压（300～1000psi）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工艺综合性能要求相比较，该木板胶粘剂不适合直接用作铸造用树脂。

因此，如何利用糖类与尿素反应的优点，提供一种新型高性能铸造用呋喃树脂，该树脂制备原料来源广、制备工艺简单、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。

发明内容

针对现有铸造用呋喃树脂存在的问题，本发明目的在于提供一种新型改性铸造用呋喃树脂的制备方法，利用糖类为主要原料获得一种原料来源广、制备工艺简单、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，获得低成本的铸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，本发明提供的技术方案是：

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%。

优选的，所述方法步骤（2）中铸造用呋喃树脂的常规工艺包括使甲醛、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（1）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℃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0.5～40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；

优选的，所述方法步骤（1）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二糖、由五碳、六碳单糖结构单元构成的多糖中的一种或两种以上的任意组合。

优选的，所述方法步骤（1）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、丁二酸、酒石酸的一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（1）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%。