CN109175221A - 一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，其中固化剂包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%‑45%、硫酸12%‑30%、乙醇8%‑18%、草酸4%‑12%、改性剂2%‑8%、水18%‑45%。本发明固化剂可满足气温在‑10‑40℃条件下的造型生产，可使用时间2‑5min范围内任意调整，砂型脱模时间可控制在型砂可使用时间10倍范围以内，便于现场操作，生产效率高；砂型起模速度得到了提高，提高了工作效率。

Description

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造自硬呋喃树脂造型技术领域，具体涉及一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，尤其涉及一种铸铁件、中小型铸钢件自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法。

背景技术

行业中用于生产铸钢件的自硬呋喃树脂，一般为低氮树脂，氮含量在0%—2.0%之间；铸铁件的自硬呋喃树脂，一般为中氮树脂，氮含量在2.0%—5.0%之间；少量低端铸铁件及铸铝件等产品使用高氮呋喃树脂，配套使用的固化剂，通常为有机磺酸类、无机磷酸类或者是硫酸酯类固化剂。

目前自硬呋喃树脂砂铸造使用的磺酸类固化剂，包括苯磺酸、甲苯磺酸、二甲苯磺酸等。此类固化剂催化活性好，型砂强度高，生产成本相对较高。为了降低生产成本，一些铸造厂家也使用硫酸甲酯、硫酸乙酯等固化剂，或者用生产工业对甲苯磺酸的母液边角料来当固化剂用于铸造生产，虽然成本低，但是该固化剂在使用过程中，质量不稳定，型砂的硬化速度及型砂强度波动大，易造成砂型半成品报废，甚至后续铸件产生质量缺陷。

对于铸造自硬呋喃树脂造型生产工艺，除了要有性能优异的呋喃树脂，与其配套的固化剂的质量也十分关键，铸造现场的气温、砂温、空气相对湿度以及砂子质量等，都会影响到型砂的可使用时间、硬化速度及强度，只有选用高质量的固化剂，并且正确的使用，才能将各种影响因素消除，已达到稳定造型生产的目的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，以达到产品性能优异、生产成本低、环境适应性强的效果。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%-45%、硫酸12%-30%、乙醇8%-18%、草酸4%-12%、改性剂2%-8%、水18%-45%。

进一步的，所述固体磺酸为甲苯磺酸、二甲苯磺酸、酚磺酸中的一种或多种组合。

进一步的，所述硫酸浓度含量为98%。

进一步的，所述草酸浓度含量为99%。

进一步的，所述改性剂为β—羟乙基乙二胺、二乙撑三胺、氰乙基化二乙撑三胺中的一种或多种组合。

进一步的，所述固化剂的可使用时间为2-15min，砂型脱模时间为所述可使用时间的10倍范围以内。

进一步的，所述固化剂用于气温-10℃-40℃条件下，自硬呋喃树脂砂的造型制芯，其中，所述固化剂占自硬呋喃树脂加入量的30%-60%。

进一步的，所述加入量为40%。

一种如前面所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在反应釜中，加入乙醇8%-18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸12%-30%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸19%-45%加入反应釜中，并通过计量罐加入水18%-45%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸4%-12%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%-8%，搅拌15分钟,制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

本发明的有益效果至少包括：

1）本发明通过对磺酸、草酸、硫酸成分的调整，使得工艺固化剂既能满足铸钢件对砂型热强度的要求，又可以满足铸铁件，尤其是球墨铸铁件对低硫的要求；

2）本发明固化剂可满足气温在-10-40℃条件下的造型生产，可使用时间2-5min范围内任意调整，砂型脱模时间可控制在型砂可使用时间10倍范围以内，便于现场操作，生产效率高；

3）工艺中引入改性胺后，原本1h起模的砂型，可以提前15min起模，砂型起模速度提高了25%，提高了工作效率。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。总体而言，本发明提供了一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂及其制备方法，下面通过以下实施例来具体说明本发明的特点。

实施例一：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%、硫酸12%、乙醇18%、草酸4%、改性剂2%、水45%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸12%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸19%加入反应釜中，并通过计量罐加入水45%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸4%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温35-40℃盛夏条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例二：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸23%、硫酸18%、乙醇18%、草酸6%、改性剂2%、水33%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸18%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸23%加入反应釜中，并通过计量罐加入水33%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸6%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温25-35℃条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例三：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸30%、硫酸22%、乙醇12%、草酸8%、改性剂4%、水24%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇12%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸22%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸30%加入反应釜中，并通过计量罐加入水24%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸8%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂4%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温15-25℃条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例四：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸45%、硫酸12%、乙醇10%、草酸8%、改性剂4%、水21%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇10%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸12%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸45%加入反应釜中，并通过计量罐加入水21%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸8%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂4%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温5-15℃条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

实施例五：

一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸24%、硫酸30%、乙醇8%、草酸12%、改性剂8%、水18%。

该固化剂的制备方法，包括以下步骤：

a. 在搪瓷反应釜中，加入乙醇8%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸30%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸24%加入反应釜中，并通过计量罐加入水18%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸12%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂8%，搅拌15分钟，制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。

说明：此方法合成出的固化剂产品，适用于气温-10-5℃严寒条件下，自硬呋喃树脂砂造型、制芯生产，该固化剂加入量占自硬呋喃树脂重量的30%-60%。

针对上述实施例一至五，在不同温度下所适用的呋喃树脂见下表所示，同时也可根据铸造工厂产品结构、砂子质量等情况具体调整。

固化剂	适用呋喃树脂（氮含量%）	适用气温（℃）
			实施例一	2—5	35—40
实施例二	2—5	25—35
			实施例三	0—2	15—25
实施例四	0—5	5—15
			实施例五	5—10	-10—5

本发明所述的铸造自硬呋喃树脂砂用固化剂，将磺酸与草酸结合，加入硫酸优化成本，并引入改性剂调节固化剂的催化活性，研发出的系列固化剂可满足严冬至盛夏（表中上述不同温度范围）铸钢件及铸铁件生产的需要，应用前景大。

综上所述，本发明通过对磺酸、草酸、硫酸成分的调整，使得工艺固化剂既能满足铸钢件对砂型热强度的要求，又可以满足铸铁件，尤其是球墨铸铁件对低硫的要求；本发明固化剂可满足气温在-10-40℃条件下的造型生产，可使用时间2-5min范围内任意调整，砂型脱模时间可控制在型砂可使用时间10倍范围以内，便于现场操作，生产效率高；工艺中引入改性胺后，原本1h起模的砂型，可以提前15min起模，砂型起模速度提高了25%，提高了工作效率。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (9)

1.一种铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：固体磺酸19%-45%、硫酸12%-30%、乙醇8%-18%、草酸4%-12%、改性剂2%-8%、水18%-45%。

2.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述固体磺酸为甲苯磺酸、二甲苯磺酸、酚磺酸中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述硫酸浓度含量为98%。

4.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述草酸浓度含量为99%。

5.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述改性剂为β—羟乙基乙二胺、二乙撑三胺、氰乙基化二乙撑三胺中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述固化剂的可使用时间为2-15min，砂型脱模时间为所述可使用时间的10倍范围以内。

7.根据权利要求1所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述固化剂用于气温-10℃-40℃条件下，自硬呋喃树脂砂的造型制芯，其中，所述固化剂占自硬呋喃树脂加入量的30%-60%。

8.根据权利要求7所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂，其特征在于，所述加入量为40%。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的铸造自硬呋喃树脂用固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a. 在反应釜中，加入乙醇8%-18%，启动搅拌；

b. 通过计量罐，缓慢向反应釜中加入硫酸12%-30%，控制硫酸加入速度，保证反应釜内温度不超过70℃；

c. 硫酸加完后，维持釜内温度在65-70℃，保温反应30分钟；

d. 保温结束，称取固体磺酸19%-45%加入反应釜中，并通过计量罐加入水18%-45%，继续搅拌15分钟；

e. 继续向反应釜中加入草酸4%-12%，搅拌30分钟；

f. 继续向反应釜内加入改性剂2%-8%，搅拌15分钟,制得固化剂；

g. 对制得的固化剂取样送检，检测合格后，计量包装入库。