【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于自硬呋喃樹(shù)脂制備，具體涉及一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂及其制備工藝。
技術(shù)介紹
1、在鑄造工業(yè)中，樹(shù)脂砂作為一種重要的造型材料，其性能直接影響到鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。其中，呋喃樹(shù)脂砂作為一種廣泛應(yīng)用的樹(shù)脂砂類型，具有型芯強(qiáng)度高、舊砂易于回收、鑄件尺寸精度高等顯著優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著鑄造技術(shù)的不斷進(jìn)步和鑄件性能要求的提高，呋喃樹(shù)脂砂在特定應(yīng)用中也暴露出一些局限性。
2、當(dāng)使用呋喃樹(shù)脂砂生產(chǎn)鑄鋼鑄件時(shí)，鑄件出現(xiàn)裂紋的幾率顯著增加，主要是由于在澆注鑄件時(shí)，自硬呋喃樹(shù)脂砂芯內(nèi)的溫度變化緩慢，高溫穿透能力差，導(dǎo)致鑄型的整體退讓性不佳。在鑄件凝固收縮過(guò)程中，較差的退讓性會(huì)阻礙鑄件的收縮，從而在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，最終導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂不僅具有傳統(tǒng)呋喃樹(shù)脂砂的優(yōu)點(diǎn)，還通過(guò)提高材料的熱塑性和易潰散性，顯著改善了鑄型的退讓性和高溫穿透能力，使鑄件在凝固收縮過(guò)程中能夠更順暢地收縮，降低了裂紋產(chǎn)生的幾率。
3、專利cn?115850689?b公開(kāi)一種無(wú)醛自硬呋喃樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，所述無(wú)醛自硬呋喃樹(shù)脂按照質(zhì)量配比包括如下原料制成：10-50%haa、0.35-0.7%硅烷偶聯(lián)劑、6-15%尿素、30-60%糠醇和0-20%甲醇。haa是β-n羥乙基化合物，將haa作為甲醛的取代物，其羥基的活性比甲醛和尿素生成的β-n羥甲基化合物要稍弱，通過(guò)haa先和尿素縮合成一定的小分子，然后再和糠醇進(jìn)行共聚，因此無(wú)論是在制備過(guò)程中還是制成產(chǎn)品中均不會(huì)產(chǎn)生游離甲醛，制備工藝及產(chǎn)品安全環(huán)保，但是通
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂及其制備工藝，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中自硬呋喃樹(shù)脂熱塑性差、韌性以及耐化學(xué)性不佳的技術(shù)問(wèn)題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，由以下重量份的成分組成：24-42份葡萄糖，2-4份氯化鋁、1-4份丙酮，2-3份蒸餾水，2-4份復(fù)合固化劑，30-55份糠醇，1-5份尿素，0.5-0.9份硅烷，0.1-0.3份催化劑，1-3份增塑劑，其中，復(fù)合固化劑由2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶、1,1’-羰基二咪唑、聚醚胺和4,4’-二氨基二苯二硫醚制備得到；增塑劑由蓖麻油酸、戊二酸酐和環(huán)氧氯丙烷制備得到。
4、作為優(yōu)選，所述復(fù)合固化劑的制備方法，包括以下步驟：
5、q1：加熱條件下，將2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和1,1’-羰基二咪唑分別溶于二甲基亞砜中，得到兩種溶液，隨后將兩種溶液進(jìn)行混合攪拌，有沉淀物產(chǎn)生，冷卻，過(guò)濾，洗滌，真空干燥，得到中間產(chǎn)物a；
6、q2：將中間產(chǎn)物a與聚醚胺進(jìn)行混合，然后在水浴條件下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻得到混合物，將正己烷置于玻璃皿中冰鹽浴，控制溫度，然后將混合物加入至正己烷中，攪拌，得到中間粗產(chǎn)物b；
7、q3：將中間粗產(chǎn)物b倒入分液漏斗，分離出下層油狀液體，然后用二氯甲烷進(jìn)行溶解，再次分液，重復(fù)操作后，洗滌，干燥，過(guò)濾，旋蒸，真空干燥，得到中間產(chǎn)物b；
8、q4：將中間產(chǎn)物b和4,4’-二氨基二苯二硫醚加入至容器中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將容器放入油浴鍋中進(jìn)行磁力攪拌，完全混合后，冷卻，得到復(fù)合固化劑。
9、以上過(guò)程中，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和1,1’-羰基二咪唑在加熱混合的條件下發(fā)生縮合反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物a，隨后中間產(chǎn)物a與聚醚胺繼續(xù)發(fā)生縮合反應(yīng)，低溫減少副反應(yīng)的產(chǎn)生，得到中間產(chǎn)物b，中間產(chǎn)物b與4,4’-二氨基二苯二硫醚混合后，得到含有柔性的聚氧丙烯鏈段和動(dòng)態(tài)二硫鍵的復(fù)合固化劑，其中，復(fù)合固化劑的合成反應(yīng)式如下所示：
10、
11、作為優(yōu)選，所述q1中，加熱的溫度為80-85℃，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和二甲基亞砜的用量比為（10-12）g：（300-360）ml，1,1’-羰基二咪唑和二甲基亞砜的用量比為（18-19）g：（100-106）ml，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和1,1’-羰基二咪唑的質(zhì)量比為（10-12）：（18-19），混合攪拌溫度為80-85℃，時(shí)間為2-3h，洗滌過(guò)程中用乙醇洗滌3-5次，真空干燥溫度為30-40℃，時(shí)間為1-2h；所述q2中，中間產(chǎn)物a與聚醚胺的質(zhì)量比為（13-15）：（267-289），水浴溫度為40-45℃，反應(yīng)時(shí)間為12-14h，控制溫度范圍為-10~-5℃，攪拌時(shí)間為10-15min。
12、作為優(yōu)選，所述q3中，重復(fù)操作3-5次，用飽和氯化鈉溶液洗滌3-5次后，用蒸餾水洗滌1-2次，用無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行干燥，旋蒸溫度為40-50℃，真空干燥溫度為28-30℃，時(shí)間為10-12h；所述q4中，中間產(chǎn)物b和4,4’-二氨基二苯二硫醚的質(zhì)量比為（0.44-0.55）：（0.396-0.495），油浴鍋溫度為80-90℃，攪拌時(shí)間為10-20min。
13、作為優(yōu)選，所述催化劑包括堿性催化劑和酸性催化劑，其中堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或多種組合，酸性催化劑為鹽酸、硫酸和乙酸中的一種或多種組合，且堿性催化劑與酸性催化劑的質(zhì)量比為3：2。
14、作為優(yōu)選，所述增塑劑的制備方法，包括以下步驟：
15、s1：將蓖麻油酸、戊二酸酐、鈦酸四正丁酯加入至裝有溫度計(jì)、攪拌棒的容器中，開(kāi)啟攪拌器和加熱設(shè)備，加熱攪拌反應(yīng)后，得到植物基二元酸；
16、s2：將蓖麻油酸、環(huán)氧氯丙烷加入至裝有溫度計(jì)、攪拌棒的容器中，開(kāi)啟攪拌器和加熱設(shè)備，加熱攪拌反應(yīng)后，得到植物基二元醇；
17、s3：將植物基二元酸、植物基二元醇和濃硫酸加入至容器中，加熱攪拌反應(yīng)后，冷卻得到增塑劑。
18、以上過(guò)程中，蓖麻油酸中含有雙鍵、羧基和羥基，首先使用戊二酸酐與其進(jìn)行反應(yīng)，蓖麻油酸中的羥基與戊二酸酐中的羰基反應(yīng)，生成植物基二元酸；再利用環(huán)氧氯丙烷與蓖麻油酸反應(yīng)，蓖麻油酸中的羧基與環(huán)氧氯丙烷中的環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)，生成植物基二元醇，隨后酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，得到增塑劑，其中，增塑劑的合成反應(yīng)方程式如下所示：
19、
20、作為優(yōu)選，所述s1中，蓖麻油酸、戊二酸酐和鈦酸四正丁酯的摩爾比為（0.8-1.1）：（0.8-1.1）：（0.004-0.006），加熱攪拌溫度為110-130℃，反應(yīng)時(shí)間為3-5h；所述s2中，蓖麻油酸和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為（0.9-1.2）：（0.9-1.2），加熱溫度為110-130℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h；所述s3中，植物基二元酸、植物基二元醇和濃硫酸的摩爾比為（1-1.2）：（1-1.2）：（0.001-0.003），加熱攪拌溫度為60-70℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h。
21、作為優(yōu)選，一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂的制備工藝，包括以下步驟：
22、步驟（1）：將葡萄糖、氯化鋁、丙酮和蒸餾水加本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，由以下重量份的成分組成：24-42份葡萄糖，2-4份氯化鋁、1-4份丙酮，2-3份蒸餾水，2-4份復(fù)合固化劑，30-55份糠醇，1-5份尿素，0.5-0.9份硅烷，0.1-0.3份催化劑，1-3份增塑劑，其中，復(fù)合固化劑由2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶、1,1’-羰基二咪唑、聚醚胺和4,4’-二氨基二苯二硫醚制備得到；增塑劑由蓖麻油酸、戊二酸酐和環(huán)氧氯丙烷制備得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述復(fù)合固化劑的制備方法，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述Q1中，加熱的溫度為80-85℃，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和二甲基亞砜的用量比為（10-12）g：（300-360）mL，1,1’-羰基二咪唑和二甲基亞砜的用量比為（18-19）g：（100-106）mL，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和1,1’-羰基二咪唑的質(zhì)量比為（10-12）：（18-19），混合攪拌溫度為80-85℃，時(shí)間為2-3h，洗滌過(guò)程中用乙醇洗滌3
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述Q3中，重復(fù)操作3-5次，用飽和氯化鈉溶液洗滌3-5次后，用蒸餾水洗滌1-2次，用無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行干燥，旋蒸溫度為40-50℃，真空干燥溫度為28-30℃，時(shí)間為10-12h；所述Q4中，中間產(chǎn)物B和4,4’-二氨基二苯二硫醚的質(zhì)量比為（0.44-0.55）：（0.396-0.495），油浴鍋溫度為80-90℃，攪拌時(shí)間為10-20min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述催化劑包括堿性催化劑和酸性催化劑，其中堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或多種組合，酸性催化劑為鹽酸、硫酸和乙酸中的一種或多種組合，且堿性催化劑與酸性催化劑的質(zhì)量比為3：2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述增塑劑的制備方法，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述S1中，蓖麻油酸、戊二酸酐和鈦酸四正丁酯的摩爾比為（0.8-1.1）：（0.8-1.1）：（0.004-0.006），加熱攪拌溫度為110-130℃，反應(yīng)時(shí)間為3-5h；所述S2中，蓖麻油酸和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為（0.9-1.2）：（0.9-1.2），加熱溫度為110-130℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h；所述S3中，植物基二元酸、植物基二元醇和濃硫酸的摩爾比為（1-1.2）：（1-1.2）：（0.001-0.003），加熱攪拌溫度為60-70℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h。
8.一種如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂的制備工藝，其特征在于，所述步驟（1）中，加熱溫度為150-170℃，攪拌轉(zhuǎn)速為1000-1200rpm，用蒸餾水進(jìn)行稀釋，用0.22μm的聚醚砜材質(zhì)的過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂的制備工藝，其特征在于，所述步驟（2）中，加熱反應(yīng)溫度為95-100℃，反應(yīng)時(shí)間為30-45min，降溫至60-65℃，攪拌時(shí)間為10-15min，脫泡溫度為80-90℃，時(shí)間為20-30min，固化過(guò)程為：110℃固化30min，170℃固化3h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，由以下重量份的成分組成：24-42份葡萄糖，2-4份氯化鋁、1-4份丙酮，2-3份蒸餾水，2-4份復(fù)合固化劑，30-55份糠醇，1-5份尿素，0.5-0.9份硅烷，0.1-0.3份催化劑，1-3份增塑劑，其中，復(fù)合固化劑由2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶、1,1’-羰基二咪唑、聚醚胺和4,4’-二氨基二苯二硫醚制備得到；增塑劑由蓖麻油酸、戊二酸酐和環(huán)氧氯丙烷制備得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述復(fù)合固化劑的制備方法，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述q1中，加熱的溫度為80-85℃，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和二甲基亞砜的用量比為（10-12）g：（300-360）ml，1,1’-羰基二咪唑和二甲基亞砜的用量比為（18-19）g：（100-106）ml，2-氨基-4-羥基-6-乙基嘧啶和1,1’-羰基二咪唑的質(zhì)量比為（10-12）：（18-19），混合攪拌溫度為80-85℃，時(shí)間為2-3h，洗滌過(guò)程中用乙醇洗滌3-5次，真空干燥溫度為30-40℃，時(shí)間為1-2h；所述q2中，中間產(chǎn)物a與聚醚胺的質(zhì)量比為（13-15）：（267-289），水浴溫度為40-45℃，反應(yīng)時(shí)間為12-14h，控制溫度范圍為-10~-5℃，攪拌時(shí)間為10-15min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性的熱塑性自硬呋喃樹(shù)脂，其特征在于，所述q3中，重復(fù)操作3-5次，用飽和氯化鈉溶液洗滌3-5次后，用蒸餾水洗滌1-2次，用無(wú)水硫酸鈉進(jìn)行干燥，旋蒸溫度為40-50℃，真空干燥溫度為28-30℃，時(shí)間為10-12h；所述q4中，中間產(chǎn)物b和4,4’-二氨基二苯二硫醚的質(zhì)量比為（0.44-0.55）：（0.396-0.495），油浴鍋溫度為80-90℃，攪拌...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣存霞，李翠鳳，蔣龍根，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇華崗材料科技發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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