專(zhuān)利名稱(chēng)：：自硬呋喃樹(shù)脂砂的固化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及固化劑，尤其涉及一種自硬呋喃樹(shù)脂砂造型(芯)工藝中所使用的固化劑，屬于化工原料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：自硬呋喃樹(shù)脂砂造型(芯)工藝中使用的固化劑，一般為HG/T2345-92類(lèi)磺酸固化劑或其衍生固化劑，型砂可使用時(shí)間一般為210分鐘，適用最高溫度低于30°C，難以滿(mǎn)足大型鑄件造型生產(chǎn)需要較長(zhǎng)可使用時(shí)間(鑄件重量20-150噸，一般為830分鐘)的需求，尤其是在夏季氣溫超過(guò)2『C或砂溫達(dá)30°C以上時(shí)，上述固化劑更是不能勝任，既不能滿(mǎn)足造型生產(chǎn)所需的可使用時(shí)間，也不能確保型砂具有生產(chǎn)所需的抗拉、抗壓強(qiáng)度值，而且此時(shí)作業(yè)區(qū)域有較濃的甲醛等異味。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種可使自硬呋喃樹(shù)脂型砂能適應(yīng)較高砂溫(3050°C)、且具有較長(zhǎng)可使用時(shí)間的固化劑；進(jìn)一步地，提供該固化劑的系列型號(hào)，從而可使自硬呋喃樹(shù)脂型砂在寬廣的砂溫范圍內(nèi)(-1050°C)都能具有較長(zhǎng)的可使用時(shí)間；更進(jìn)一步地，提供該固化劑的互混使用方式，可避免并解決因固化劑型號(hào)與砂溫不匹配所帶來(lái)的各類(lèi)問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種自硬呋喃樹(shù)脂砂固化劑，含如下重量比的組分甲苯磺酸1300;二甲苯磺酸10300;硫酸1170;磷酸200800;硫酸甲脂1200;乙醇150;甲醇l50;水4Q900;助劑0.051.0。所述固化劑包括如下不同重量配比的系列產(chǎn)品甲苯二甲苯硫酸型號(hào)硫酸磷酸乙醇甲醇水助劑磺酸磺酸甲脂01608030020170200-80030200l5015040，0.05-1.011404026010120200-80020150l5015040'3000.05-1.025030020140150200-700150l5015080'4000.05-1.035025020120150200-650150l50150100'5000.05-1.045020020100150200-600150l50150200'6000.05-1.05501802090150200-550150l50150300'7000.05-1.06501602080150200-500150l50150400'8000.05-1.07501502070150200-450150l50150500'9000.05-1.0。上述系列固化劑含如下重量配比的組分甲苯二甲苯硫酸型號(hào)硫酸磷酸乙醇甲醇水助劑磺酸磺酸甲脂01309015090130580-7004080115150601300.051.011405011060100560-68060100120135701500.051.02110'17035--8510'~45510--6301-~401--251--15145--2050.054.0395'15530--805'40490--6101-~351--301--20210--3100.054.0490'15025--755'35450--5701-~351--301--25240--3400.054.0580'14020--705'30380--5001-~301--251--25375--4700.054.0670'13015--655'25330--4501-~301--251--25450--5500.054.0760'12010—-605'20235--3551-~251--251--25550-一6500.05'1.0。所述固化劑的制備方法，包括步驟(1)、原料預(yù)制參甲苯磺酸原料的預(yù)制將確定重量比的硫酸加入甲苯溶液中，在溫度10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；然后降溫至5(TC后出料備用；參二甲苯磺酸原料的預(yù)制將確定重量比的硫酸加入二甲苯溶液中，在溫度10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；然后降溫至5(TC后出料備用；參硫酸甲酯原料的預(yù)制將確定重量比的硫酸加入甲醇溶液中，在溫度557(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；然后降溫至5(TC后出料備用；(2)、按照目標(biāo)型號(hào)固化劑的配比備齊原料；(3)、將上述原料按如下步驟合成①、將甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯和硫酸在溫度為557(TC混合反應(yīng)1.0小時(shí)；②、降溫至55"后，加入甲醇、乙醇，在溫度為507(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；③、在溫度為557(TC間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；、降溫至5(TC后，加入水、助劑，混合均勻后出料。也可采用如下制備方法，包括步驟①、按照目標(biāo)產(chǎn)品的配比備料，備料時(shí)，根據(jù)預(yù)制甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯的配比關(guān)系分別計(jì)算出所需甲苯、二甲苯、甲醇和硫酸的量；②、將甲苯、二甲苯混合后加入硫酸，在溫度為10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；③、降溫至55"后，加入甲醇、乙醇，在溫度為507(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；、在溫度為5570。C間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；⑤、降溫至5(TC后，加入水、助劑；混合均勻后出料。上述兩種方法制得的產(chǎn)品是完全等效的。本發(fā)明的技術(shù)效果經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，本自硬呋喃樹(shù)脂砂固化劑的技術(shù)特性如下表1:表1固化劑型號(hào)最適宜砂溫rc)加入量(占樹(shù)脂量的％)可使用時(shí)間(分鐘)0一5535702505<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>首先，成功解決了自硬呋喃樹(shù)脂砂可使用時(shí)間過(guò)短的問(wèn)題，滿(mǎn)足了大型鑄件(如鑄件重量達(dá)20150噸)造型生產(chǎn)因操作時(shí)間長(zhǎng)而需要型砂必須有較長(zhǎng)可使用時(shí)間的要求；該固化劑有適應(yīng)高氣溫(超過(guò)28t:)、高砂溫(3050°C)的品種，即型號(hào)5、6、7，解決了鑄造企業(yè)因各類(lèi)原因致再生砂砂溫(一般為35t:以上)不能降至設(shè)計(jì)值(一般要求為25°C以下)而導(dǎo)致生產(chǎn)難以進(jìn)行的難題。其次，與HG/T2345-92類(lèi)磺酸固化劑相比，使用本固化劑還可提高型砂的抗拉(或抗壓)強(qiáng)度2030%，例如在1%=1.5%條件下，用本固化劑同時(shí)配合市售的自硬呋喃樹(shù)脂(如用東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的DXF-super2000自硬呋喃樹(shù)脂效果更佳)制備的型砂強(qiáng)度S24h>2.2Mpa，而用HG/T2345-92類(lèi)磺酸固化劑制備的型砂強(qiáng)度S24h"1.8Mpa。另外，用本固化劑還可減緩樹(shù)脂固化過(guò)程中甲醛釋放的速率，大大降低作業(yè)區(qū)域空氣中的甲醛濃度，改善作業(yè)環(huán)境，有利工人健康。具體實(shí)施例方式兩步合成法先制備甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯，具體方法是參甲苯磺酸原料的預(yù)制根據(jù)所需甲苯磺酸的甲苯用量，確定甲苯和硫酸的配比，然后將硫酸加入甲苯溶液中，在溫度10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；降溫至5(TC后出料備用；參二甲苯磺酸原料的預(yù)制根據(jù)所需二甲苯磺酸的二甲苯用量，確定二甲苯和硫酸的配比，然后將硫酸加入二甲苯溶液中，在溫度10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；降溫至5(TC后出料備用；參硫酸甲酯原料的預(yù)制根據(jù)所需硫酸甲酯的甲醇用量，確定甲醇和硫酸的配比，然后將硫酸加入甲醇溶液中，在溫度557(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；降溫至5(TC后出料備用。在預(yù)制上述三種原料時(shí)，為使反應(yīng)徹底，可將兩個(gè)參加反應(yīng)組分中的一種過(guò)量加入，反應(yīng)后再脫出過(guò)量組分的過(guò)量部分。制備好甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯之后，再制備固化劑，按下表2配比備齊所有原料表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將上述原料按如下步驟合成將對(duì)甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯和硫酸在溫度為557(TC混合反應(yīng)1.0小時(shí)；降溫至55"后，加入甲醇、乙醇混合物，溫度為5070°C反應(yīng)1.0小時(shí)；在溫度為557(TC間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；降溫至5(TC后，加入水、助劑；混合均勻后出料，即得產(chǎn)品。對(duì)甲苯磺酸也可以用鄰甲苯磺酸、間甲苯磺酸等代替?！胶铣煞á?、按照表2中目標(biāo)產(chǎn)品的配比備料，備料時(shí)，根據(jù)預(yù)制甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯的配比關(guān)系分別計(jì)算出所需甲苯、二甲苯、甲醇和硫酸的量；②、將甲苯、二甲苯混合后加入硫酸，在溫度為10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；③、降溫至55"后，加入甲醇、乙醇，在溫度為507(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；、在溫度為557(TC間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；⑤、降溫至5(TC后，加入水、助劑；混合均勻后出料。需要特別說(shuō)明，本發(fā)明中各種配方中的原料組分含量都是以純品(即濃度100%)計(jì)算的，因此，實(shí)際工作中，對(duì)于非純品的原料組分應(yīng)當(dāng)進(jìn)行折算。本固化劑有8個(gè)型號(hào)，適用于各類(lèi)砂溫(-1050°C)情況，各型號(hào)固化劑分別對(duì)應(yīng)著一定的最適宜砂溫區(qū)間。如能在其適宜砂溫區(qū)間配合自硬呋喃樹(shù)脂(如東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的DXF-super2000)使用，不僅可使型砂具有鑄型生產(chǎn)所需求的可使用時(shí)間和脫模時(shí)間，而且型砂強(qiáng)度高，加入量也較經(jīng)濟(jì)，如下表3所示表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>固化劑的互混使用(1)、型號(hào)0與型號(hào)7的互混在同等加入量條件下，使用固化劑型號(hào)O，樹(shù)脂砂的硬化速度最快，使用固化劑型號(hào)7，樹(shù)脂砂的硬化速度最慢；由型號(hào)0和型號(hào)7兩個(gè)固化劑互混，可以得到與型號(hào)16固化劑性能等效的產(chǎn)物，混制固化劑隨砂溫上升型號(hào)0用量減少，型號(hào)7用量增加。(2)、互混固化劑的使用互混比例如下表4所示表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>這種互混固化劑的使用效果與本發(fā)明的固化劑型號(hào)X(X=07)系列的相當(dāng)，且固化劑的加入量可在更為經(jīng)濟(jì)、更為穩(wěn)定的范圍內(nèi)，即在固化劑占樹(shù)脂加入量的4050%、砂溫范圍為-105(TC時(shí)，不僅可使自硬呋喃樹(shù)脂砂的硬化速度穩(wěn)定，而且可確保自硬呋喃樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間達(dá)250分鐘，滿(mǎn)足各類(lèi)鑄件鑄型生產(chǎn)的需求。從而徹底解決了砂溫(或氣溫)變化所造成的不良影響，同時(shí)這種使用方案還解決了換季時(shí)固化劑的供應(yīng)和搭配問(wèn)題。權(quán)利要求一種自硬呋喃樹(shù)脂砂固化劑，含如下重量比的組分甲苯磺酸1～300；二甲苯磺酸10～300；硫酸1～170；磷酸200～800；硫酸甲脂1～200；乙醇1～50；甲醇1～50；水40～900；助劑0.05～1.0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固化劑，其特征在于，所述固化劑包括如下不同重量配比的系列產(chǎn)品<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固化劑，其特征在于，所述固化劑含如下重量t配比的組分<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>4.一種權(quán)利要求1或2或3所述固化劑的制備方法，包括步驟a)、原料預(yù)制參甲苯磺酸原料的預(yù)制將確定重量比的硫酸加入甲苯溶液中，在溫度10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；然后降溫至5(TC后出料備用；參二甲苯磺酸原料的預(yù)制將確定重量比的硫酸加入二甲苯溶液中，在溫度10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；然后降溫至5(TC后出料備用；參硫酸甲酯原料的預(yù)制將確定重量比的硫酸加入甲醇溶液中，在溫度557(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；然后降溫至5(TC后出料備用；(2)、按照目標(biāo)型號(hào)固化劑的配比備齊原料；(3)、將上述原料按如下步驟合成①、將甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯和硫酸在溫度為557(TC混合反應(yīng)1.0小時(shí)；②、降溫至55"后，加入甲醇、乙醇，在溫度為507(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；③、在溫度為557(TC間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；、降溫至5(TC后，加入水、助劑，混合均勻后出料。5.—種權(quán)利要求1或2或3所述固化劑的制備方法，包括步驟①、按照目標(biāo)產(chǎn)品的配比備料，備料時(shí)，根據(jù)預(yù)制甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯的配比關(guān)系分別計(jì)算出所需甲苯、二甲苯、甲醇和硫酸的量；②、將甲苯、二甲苯混合后加入硫酸，在溫度為10512(TC反應(yīng)2.0小時(shí)；③、降溫至55"后，加入甲醇、乙醇，在溫度為507(TC反應(yīng)1.0小時(shí)；、在溫度為557(TC間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；、降溫至5(TC后，加入水、助劑；混合均勻后出料。全文摘要一種自硬呋喃樹(shù)脂砂固化劑，含如下重量份的組份甲苯磺酸1-300；二甲苯磺酸10-300；硫酸1-170；磷酸200-800；硫酸甲脂1-200；乙醇1-50；甲醇1-50；水40-900；助劑0.05～1.0。制備方法包括步驟(1)預(yù)制甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯；(2)按照固化劑的配比備齊原料；(3)將原料按如下步驟合成①將對(duì)甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硫酸甲酯和硫酸在溫度為55～70℃混合反應(yīng)1.0小時(shí)；②降溫至55℃后，加入甲醇、乙醇混合物，溫度為50～70℃反應(yīng)1.0小時(shí)；③在溫度為55～70℃間，加入磷酸反應(yīng)1.0小時(shí)；④降溫至50℃后，加入水、助劑；混合均勻后出料。優(yōu)點(diǎn)是固化劑有能適應(yīng)大型鑄件在高氣溫(超過(guò)28℃)、高砂溫(30～50℃)造型時(shí)需要長(zhǎng)(超長(zhǎng))可使用時(shí)間的品種，解決了鑄造企業(yè)因各類(lèi)原因致再生砂砂溫不能降至設(shè)計(jì)值所致大(超長(zhǎng)大)型鑄件生產(chǎn)難以進(jìn)行的難題。文檔編號(hào)B22C1/00GK101722272SQ200910216289公開(kāi)日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年11月19日優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日發(fā)明者江國(guó)棟,肖毅,蔡義軍,馬榮華申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司