一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法

《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》涉及砂型（芯）鑄造領(lǐng)域，特別是涉及一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法。

1.一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑，其特征在于：按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚200~300，硫酸250~940，甲醇150~200，順酐25~50，水300~500。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑，其特征在于：按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚200，硫酸250，甲醇150，順酐50，水300。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑，其特征在于：按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚250，硫酸425，甲醇175，順酐35，水400。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑，其特征在于：按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚300，硫酸940，甲醇200，順酐25，水500。

5.一種如權(quán)利要求1所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：（1）將已溶化的苯酚加入反應(yīng)釜中，在攪拌的狀態(tài)下緩慢加入硫酸，使苯酚與硫酸的摩爾比在1.0:1.2~1.0:3.0范圍內(nèi)，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料發(fā)生磺化反應(yīng)；（2）所述磺化反應(yīng)一定時(shí)間后，將反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度下降至75攝氏度以下，緩慢加入甲醇，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料發(fā)生酯化反應(yīng)；（3）所述酯化反應(yīng)一定時(shí)間后，將反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度下降至60攝氏度以下，往反應(yīng)釜中加入順酐和水，在小于60攝氏度下進(jìn)行熱混攪拌稀釋；（4）熱混攪拌一定時(shí)間后，將反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度下降至40攝氏度以下，過濾出料、包裝。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法，其特征在于：在步驟（1）中，所述磺化反應(yīng)的溫度為95~100攝氏度，所述磺化反應(yīng)的時(shí)間為1.5~3小時(shí)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法，其特征在于：在步驟（2）中，所述酯化反應(yīng)的溫度為70~90攝氏度，所述酯化反應(yīng)的時(shí)間為1~2小時(shí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法，其特征在于：在步驟（3）中，順酐和水在物料溫度為55~60攝氏度時(shí)加入，熱混攪拌時(shí)間為0.2~1小時(shí)。

截至2012年9月，隨著鑄造工業(yè)的不斷深入和發(fā)展，對(duì)鑄造工業(yè)原輔材料提出了新的要求，特別是在環(huán)保節(jié)能及降低原材料消耗成本等方面提出了更高的要求。相關(guān)技術(shù)下，用作呋喃樹脂砂的固化劑一直采用苯、甲苯以及二甲苯作為被磺化物，硫酸作為磺化劑，在一定工藝條件下合成制得產(chǎn)品。采用這些原料以及工藝制得的產(chǎn)品有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：（1）苯、甲苯以及二甲苯的需求量大，生產(chǎn)成本較高；（2）固化劑中含有一定量的游離苯，易揮發(fā)，而且氣味較大，對(duì)工作人員的健康造成很大的危害；（3）苯類磺酸固化劑總酸度范圍太窄，對(duì)要求脫模時(shí)間較快的型砂來說，難以提高固化劑的總酸度，只能靠增加固化劑的加入量才能滿足工藝技術(shù)要求；（4）在混砂時(shí)，釋放出易揮發(fā)性的甲苯氣體，而且在高溫時(shí)，產(chǎn)生分解物放出有害氣體，對(duì)環(huán)境造成污染；（5）苯類磺酸固化劑在低溫、高濕環(huán)境下，這種固化劑容易發(fā)生樹脂砂固化不良的狀況，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。

一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法專利目的

《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》要解決的技術(shù)問題是提供一種降低生產(chǎn)成本、環(huán)保、固化速度好、固透性好并且適用于低溫高濕環(huán)境的鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑。

一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法技術(shù)方案

《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》涉及一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑，按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚200~300，硫酸250~940，甲醇150~200，順酐25~50，水300~500。

優(yōu)選地，按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚200，硫酸250，甲醇150，順酐50，水300。

優(yōu)選地，按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚250，硫酸425，甲醇175，順酐35，水400。

優(yōu)選地，按重量份計(jì)，所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚300，硫酸940，甲醇200，順酐25，水500。

另外，《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法所采用的技術(shù)方案是：該制備方法包括以下步驟：

（1）將已溶化的苯酚加入反應(yīng)釜中，在攪拌的狀態(tài)下緩慢加入硫酸，使苯酚與硫酸的摩爾比在1.0:1.2~1.0:3.0范圍內(nèi)，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料發(fā)生磺化反應(yīng)；

（2）所述磺化反應(yīng)一定時(shí)間后，將反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度下降至75攝氏度以下，緩慢加入甲醇，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料發(fā)生酯化反應(yīng)；

（3）所述酯化反應(yīng)一定時(shí)間后，將反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度下降至60攝氏度以下，往反應(yīng)釜中加入順酐和水，在小于60攝氏度下進(jìn)行熱混攪拌稀釋；

（4）熱混攪拌一定時(shí)間后，將反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度下降至40攝氏度以下，過濾出料、包裝。

優(yōu)選地，在步驟（1）中，所述磺化反應(yīng)的溫度為95~100攝氏度，所述磺化反應(yīng)的時(shí)間為1.5~3小時(shí)。

優(yōu)選地，在步驟（2）中，所述酯化反應(yīng)的溫度為70~90攝氏度，所述酯化反應(yīng)的時(shí)間為1~2小時(shí)。

優(yōu)選地，在步驟（3）中，順酐和水在物料溫度為55~60攝氏度時(shí)加入，熱混攪拌時(shí)間為0.2~1小時(shí)。

一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法有益效果

《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》通過采用苯酚與硫酸磺化反應(yīng)后，再經(jīng)過甲醇與未參與反應(yīng)的硫酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，再添加少部分順酐和水稀釋制得的產(chǎn)品，主要有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）苯酚與硫酸在一定溫度條件下進(jìn)行的磺化反應(yīng)。在溫度為65~75攝氏度反應(yīng)時(shí)，得到的產(chǎn)物以鄰位酚羥基磺酸為主；在溫度為100攝氏度反應(yīng)時(shí)，得到的產(chǎn)物以對(duì)位酚羥基磺酸為主；

（2）《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》制得的固化劑產(chǎn)品是由酚羥基二磺酸與硫酸酯、有機(jī)酸復(fù)合成的產(chǎn)品，產(chǎn)品的綜合性能較好；

（3）《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》制得的固化劑產(chǎn)品體系中不含苯、甲苯、二甲苯等毒性較大物質(zhì)，而含游離酚在0.09%以下，且含有酚羥基活性物質(zhì)，有利于樹脂砂強(qiáng)度的提高，有利于環(huán)保；

（4）《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》制得的固化劑產(chǎn)品固透性好，脫模時(shí)間調(diào)節(jié)范圍寬，可針對(duì)不同大小的砂型（芯）進(jìn)行不同的脫模時(shí)間的控制。并且初始強(qiáng)度及終強(qiáng)度高，可減少樹脂及固化劑加入量，進(jìn)一步降低原材料消耗成本；

（5）《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》制得的固化劑產(chǎn)品適用于低溫度、高濕度的工作環(huán)境，它克服了在低溫高濕環(huán)境下樹脂砂固化不良的弊端，具有固化速度快，固透性好，脫模時(shí)間控制范圍寬，并且初強(qiáng)度及終強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

• 實(shí)施例一

該實(shí)施例采用1000升搪瓷反應(yīng)釜，按重量份計(jì)，該實(shí)施例中所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚200，硫酸250，甲醇150，順酐50，水300。

上述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法包括以下步驟：

（1）將已溶化的苯酚抽入反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下緩慢加入硫酸，加料溫度控制在≤90攝氏度；待硫酸加完后，將物料溫度控制在95~100攝氏度發(fā)生磺化反應(yīng)1.5小時(shí)；

（2）磺化反應(yīng)時(shí)間到后，將物料溫度降低到75攝氏度以下，緩慢加入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)溫度70~75攝氏度，酯化時(shí)間1小時(shí)；

（3）酯化反應(yīng)時(shí)間到后，將物料溫度降低至55~60攝氏度，加入順酐和水，在≤60攝氏度下熱混攪拌12~20分鐘；

（4）熱混攪拌時(shí)間到后，將物料冷卻至40攝氏度以下過濾出料、包裝。

• 實(shí)施例二

該實(shí)施例采用1000升搪瓷反應(yīng)釜，按重量份計(jì)，該實(shí)施例中所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚250，硫酸425，甲醇175，順酐35，水400。

上述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法包括以下步驟：

（1）將已溶化的苯酚抽入反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下緩慢加入硫酸，加料溫度控制在≤90攝氏度；待硫酸加完后，將物料溫度控制在95~100攝氏度發(fā)生磺化反應(yīng)2小時(shí)；

（2）磺化反應(yīng)時(shí)間到后，將物料溫度降低到75攝氏度以下，緩慢加入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)溫度70~90攝氏度，酯化時(shí)間2小時(shí)；

（3）酯化反應(yīng)反應(yīng)時(shí)間到后，將物料溫度降低至55~60攝氏度，加入順酐和水，在≤60攝氏度下熱混攪拌20~30分鐘；

（4）熱混攪拌時(shí)間到后，將物料冷卻至40攝氏度以下過濾出料、包裝。

• 實(shí)施例三

該實(shí)施例采用2000升搪瓷反應(yīng)釜，按重量份計(jì)，該實(shí)施例中所述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑由以下組分組成：苯酚300，硫酸940，甲醇200，順酐25，水500。

上述一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑的制備方法包括以下步驟：

（1）將已溶化的苯酚抽入反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌的狀態(tài)下緩慢加入硫酸，加料溫度控制在≤90攝氏度。待硫酸加完后，將物料溫度控制在95~100攝氏度磺化反應(yīng)3小時(shí)；

（2）磺化反應(yīng)時(shí)間到后，將物料溫度降低到75攝氏度以下，緩慢加入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)溫度70~75攝氏度，酯化時(shí)間2小時(shí)；

（3）酯化反應(yīng)時(shí)間到后，將物料溫度降低至55~60攝氏度，加入順酐和水，在≤60攝氏度下熱混攪拌30~60分鐘；

（4）熱混攪拌時(shí)間到后，將物料冷卻至40攝氏度以下過濾出料、包裝。

《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》所提供的一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑，其總酸度、游離酸、游離酚、比重、脫模時(shí)間以及抗拉強(qiáng)度的測(cè)定見下表：

常溫環(huán)境下型砂強(qiáng)度抗拉試驗(yàn)：大林標(biāo)準(zhǔn)砂，砂溫：25.5攝氏度，環(huán)境溫度：25.5攝氏度，相對(duì)濕度：75%，呋喃樹脂（N=3.0%）加入量：1.0%，固化劑加入量：40%。

低溫高濕環(huán)境下型砂強(qiáng)度抗拉試驗(yàn)：大林標(biāo)準(zhǔn)砂，砂溫：15攝氏度，環(huán)境溫度：15攝氏度，相對(duì)濕度：90~95%，呋喃樹脂（N=3.0%）加入量：1.0%，固化劑加入量：50%。

從以上表一、表二以及表三中可看出：《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》所制得的固化劑與現(xiàn)有技術(shù)的固化劑相比，各項(xiàng)物理及化學(xué)性能有了明顯的改善，樹脂及固化劑的使用量少，有效降低了生產(chǎn)成本；脫模時(shí)間大大減少，縮短了生產(chǎn)周期，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率；尤其是在低溫高濕環(huán)境下，固化劑仍然保持較高的抗拉強(qiáng)度，固化速度快，固透性好，制得的樹脂自硬砂的強(qiáng)度高、質(zhì)量好。

2021年6月24日，《一種鑄造用呋喃樹脂自硬砂用固化劑及其制備方法》獲得第二十二屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

一種鑄造用型砂專利目的

《一種鑄造用型砂》的目的在于提供一種鑄造用型砂。

一種鑄造用型砂技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的《一種鑄造用型砂》采用如下技術(shù)方案：

《一種鑄造用型砂其特征在于其組成原料的重量份為：回型砂30-40 份、樹脂60-85 份、凹凸棒土10-15 份、滑石粉4-8 份、膨潤(rùn)土2-5 份和石膏粉3-6 份、水適量；以上材料通過均勻攪拌后即可得鑄造用型砂。

一種鑄造用型砂改善效果

《一種鑄造用型砂》制備方法簡(jiǎn)單，配方合理、成本低廉、可以廣泛的運(yùn)用于鑄造領(lǐng)域。