專利名稱：一種酸固化粘結(jié)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不污染環(huán)境的化學(xué)粘結(jié)劑，特別一種適用于鑄造行業(yè)生產(chǎn)的酸固化粘結(jié)劑，及其制備方法。
背景技術(shù)：
鑄造行業(yè)所用的型砂是由混有合適粘合劑的砂子等組成的。粘合劑在砂的顆粒之間產(chǎn)生牢固的粘接，賦予型砂所必需的機(jī)械穩(wěn)定性。進(jìn)入本世紀(jì)以來，全世界鑄造行業(yè)面對(duì)著兩個(gè)方面的挑戰(zhàn)一是對(duì)鑄件質(zhì)量的要求不斷提高；再就是對(duì)環(huán)境保護(hù)和清潔生產(chǎn)方面的要求日趨嚴(yán)格。而目前鑄造行業(yè)用的一類粘合劑是酚醛樹脂，例如呋喃樹脂、堿酚醛樹 月旨、甲階酚醛樹脂和水玻璃樹脂。這些樹脂在鑄造加熱過程中均釋放有害成分甲醛與苯酚，因此澆注時(shí)污染嚴(yán)重，作業(yè)環(huán)境威脅工人的身體健康。同時(shí)生產(chǎn)中產(chǎn)生大量廢棄砂，消耗大量自然資源并造成環(huán)境污染，鑄件質(zhì)量低于國際標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的粘合劑在使用過程中釋放甲醛和苯酚等有害煙氣、配制的型砂再生率低、廢砂排放量大的缺點(diǎn)，提出了一種不污染環(huán)境的酸固化粘結(jié)劑，從而有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種酸固化粘結(jié)劑，包括從天然資源中提取的植物酚、從天然資源中提取的糠醇和糠醛，以及強(qiáng)堿類催化劑和尿素，其組分配方以重量百分率計(jì)為植物酚5 O 7 O % ;糠醇2 O 4 O %,糠醛O 20%，尿素O 15%，催化劑O I O %。所述從天然資源中提取的植物酚優(yōu)選腰果酚、丁香酚或愈創(chuàng)木酚；所述從天然資源中提取的糠醇和糠醛為從玉米芯、燕麥或小麥的麥麩、甘蔗渣或鋸木屑中萃取的糠醇和糠醛，優(yōu)選從玉米芯中或燕麥或小麥的麥麩中萃取的糠醛和糠醇；所述催化劑優(yōu)選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。本發(fā)明粘結(jié)劑的制備工藝包括如下步驟
步驟一按本發(fā)明所述的酸固化粘結(jié)劑的以重量百分率計(jì)的組分配方稱取原材料，步驟二 將植物酚、糠醛，以及尿素，加入至反應(yīng)釜中，升溫至4 (TC 6 (TC時(shí)加入催化劑，保溫O . 5 - I .5小時(shí)，
步驟三升溫至溫度80°C 90°C，保溫O . 5 — I . 5小時(shí)，升溫至10 O V 120°C，保溫O . 5 — I . 5小時(shí)，
步驟四溫度降至4 (TC 6 (TC，加入糠醇調(diào)PH值，PH值為4——5. 5時(shí)，升溫至90°C 110°C，反應(yīng)O . 5 — I .5小時(shí)；降溫至4 O °C 6 O °C，PH值調(diào)至6—7。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，可以具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明不含游離甲醛與苯酚。這是鑄造用粘結(jié)劑消除有害氣體方面的一個(gè)重要的進(jìn)步與突破。2、本發(fā)明用農(nóng)作物與植物下腳料作原料代替了不可再生的、從石油中提煉的甲醛與苯酚。3、用本發(fā)明的粘結(jié)劑配制的型砂的再生率高達(dá)90%—95%，對(duì)不可再生的原砂的循環(huán)利用創(chuàng)造了良好的條件，大幅度地減少了廢砂排放。4、本發(fā)明的粘結(jié)劑強(qiáng)度高，配制的型砂時(shí)加入量少，降低成本。下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式 植物酚是天然產(chǎn)物的重要組成部分，是植物的主要次生代謝產(chǎn)物之一，廣泛分布于蔬菜、水果、香辛料、谷物、豆類和果仁、果殼等各種高等植物器官中，資源豐富。本發(fā)明主要是采用從天然資源中提取的植物酚、糠醇和糠醛，以及強(qiáng)堿類催化劑和尿素制成的，是環(huán)保的產(chǎn)品，可用于鑄鋼、鑄鐵和有色金屬生產(chǎn)的。實(shí)施例I
首先稱取原材料，其中含腰果酚70%，從玉米芯中提煉的糠醇20%,從玉米芯中提煉的糠醒2%,尿素6%,氫氧化鉀2%。腰果酚經(jīng)檢測(cè)水分和灰分合格后，放入反應(yīng)釜，同時(shí)加糠醛和尿素共聚，加熱升溫至40°C -60°C，加入氫氧化鉀作催化，保溫30分鐘。然后升溫至溫度80°C 90°C，保溫I .5小時(shí)，升溫至10 O °C 120°C，保溫O . 5 — I . 5小時(shí)。然后溫度降至4 (TC 6 (TC，加入糠醇調(diào)PH值，PH值為4——5. 5時(shí)，升溫至90°C 110°C，反應(yīng)O . 5 — I. 5小時(shí)，再降溫至4 (TC 6 O °C，PH值調(diào)至6-7，制得產(chǎn)物。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行各項(xiàng)表征測(cè)試，結(jié)果表明是所期望的產(chǎn)物。本發(fā)明配制的型砂在澆注后，基本沒有刺激氣味顯，很受到工廠歡迎。某鑄造廠兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐證明，用本發(fā)明配制的型砂的再生裝置僅為一級(jí)再生機(jī)械裝置，也無需熱法再生。與水玻璃砂、堿酚醛樹脂砂相比，減少了設(shè)備投資，無需熱法再生工序，降低了再生成本。本發(fā)明配制的型砂具有良好的使用性能，生產(chǎn)的鑄鋼件表面質(zhì)量高，與呋喃樹脂砂鑄件一樣。實(shí)施例2
首先稱取原材料，其中含丁香酹60%,從燕麥或小麥的麥麩中提煉的糠醇20%,從燕麥或小麥的麥麩中提煉的糠醛2%，尿素10%，氫氧化鈉8%。丁香酚經(jīng)檢測(cè)水分和灰分合格后，放入反應(yīng)釜，同時(shí)加糠醛和尿素共聚，加熱升溫至50°C -6(TC，加入氫氧化鈉作催化，保溫30分鐘。然后升溫至溫度85°C 90°C，保溫I . 5小時(shí)，升溫至105°C 120°C，保溫0.5 — 1小時(shí)。然后溫度降至5 (TC 6 (TC，力口入糠醇調(diào)PH值，PH值為4. 5——5時(shí)，升溫至100°C 110°C，反應(yīng)0.5 — 1小時(shí)，再降溫至5 O °C 6 O °C，PH值調(diào)至6. 5—7，制得產(chǎn)物。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行各項(xiàng)表征測(cè)試，結(jié)果表明是所期望的產(chǎn)物。
實(shí)施例3
首先稱取原材料，其中含愈創(chuàng)木酚50%，從燕麥或小麥的麥麩中提煉的糠醇25%，從燕麥或小麥的麥麩中提煉的糠醛10%，尿素7%，氫氧化鈉8%。愈創(chuàng)木酚經(jīng)檢測(cè)水分和灰分合格后，放入反應(yīng)釜，同時(shí)加糠醛和尿素共聚，加熱升溫至40°C -55°C，加入氫氧化鈉作催化，保溫50分鐘。然后升溫至溫度85°C 90°C，保溫I小時(shí)，升溫至110°C 120°C，保溫I小時(shí)。然后溫度降至4 O V 55°C，加入糠醇調(diào)PH值，PH值為4. 5——5時(shí)，升溫至110°C 120°C，反應(yīng)O .5 — 1小時(shí)，再降溫至4 O V 55V, PH值調(diào)至6. 5 —7，制得產(chǎn)物。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行各項(xiàng)表征測(cè)試，結(jié)果表明是所期望的產(chǎn)物。實(shí)施例4
首先稱取原材料，其中含腰果酚55%，從燕麥或小麥的麥麩中提煉的糠醇25%，從燕麥或小麥的麥麩中提煉的糠醛10%，尿素6%，氫氧化鈉4%。腰果酚經(jīng)檢測(cè)水分和灰分合格后，放入反應(yīng)釜，同時(shí)加糠醛和尿素共聚，加熱升溫至50°C --60°C，加入氫氧化鈉作催化，保溫I小時(shí)。然后升溫至溫度85°C 90°C，保溫
I.5小時(shí)，升溫至11 (TC 120°C，保溫I . 5小時(shí)。然后溫度降至5 (TC 6 (TC，加入 糠醇調(diào)PH值，PH值為4. 5——5時(shí)，升溫至100°C 110°C，反應(yīng)1 — 1.5小時(shí)，再降溫至5O °C 6 O 1，？!1值調(diào)至6.5--7，制得產(chǎn)物。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行各項(xiàng)表征測(cè)試，結(jié)果表明是所期望的產(chǎn)物。以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，凡在本發(fā)明的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種酸固化粘結(jié)劑，其特征在于，包括從天然資源中提取的植物酚、從天然資源中提取的糠醇和糠醛，以及強(qiáng)堿類催化劑和尿素， 所述從天然資源中提取的糠醇和糠醛為從玉米芯、燕麥或小麥的麥麩、甘蔗渣或鋸木屑中萃取的糠醇和糠醛， 其組分配方以重量百分率計(jì)為植物酚5 O 7 O % ;糠醇2 O 4 O %，糠醛O 20%,尿素O 15%，催化劑O I O %。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酸固化粘結(jié)劑，其特征在于所述植物酚為腰果酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酸固化粘結(jié)劑，其特征在于所述植物酚為丁香酚。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酸固化粘結(jié)劑，其特征在于所述植物酚為愈創(chuàng)木酚。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酸固化粘結(jié)劑，其特征在于所述從天然資源中提取的糠醛和糠醇，為從玉米芯中萃取的糠醛和糠醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酸固化粘結(jié)劑，其特征在于所述從天然資源中提取的糠醛和糠醇，為從燕麥或小麥的麥麩中萃取的糠醛和糠醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的酸固化粘結(jié)劑，其特征在于所述催化劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
8.一種酸固化粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一按權(quán)利要求I所述的重量百分率組分配方稱取原材料， 步驟二 將植物酚、糠醛，以及尿素，加入至反應(yīng)釜中，升溫至4 (TC 6 (TC時(shí)加入催化劑，保溫O . 5 — I. 5小時(shí)， 步驟三升溫至溫度80°C 90°C，保溫O . 5 — I . 5小時(shí)，升溫至10 (TC 120°C，保溫O . 5 — I . 5小時(shí)， 步驟四溫度降至4 (TC 6 (TC，加入糠醇調(diào)PH值，PH值為4——5. 5時(shí)，升溫至90°C 110°C，反應(yīng)O . 5 — I · 5小時(shí)；降溫至4 O °C 6 O °C，PH值調(diào)至6—7。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酸固化粘結(jié)劑，包括天然資源中提取的植物酚、糠醇和糠醛，以及強(qiáng)堿類催化劑和尿素，其組分配方以重量百分率計(jì)為植物酚5０～７０％；糠醇２０～4０％，糠醛0～20%，尿素0～15%，催化劑0～1０％。其制備方法包括按重量百分率稱取原材料，將植物酚、糠醛和尿素加入反應(yīng)釜中，升溫至４０℃～6０℃時(shí)加入催化劑，保溫０．５－１.5小時(shí)，升溫至80℃～90℃，保溫０．５－１.5小時(shí)，升溫至10０℃～120℃，保溫０．５－１.5小時(shí)，降溫至４０℃～6０℃，加入糠醇調(diào)PH值，PH值為4——5.5時(shí)，升溫至90℃～110℃，反應(yīng)０．５－１.5小時(shí)；降溫至４０℃～6０℃，PH值調(diào)至6--7。
文檔編號(hào)B22C1/20GK102632191SQ20121013999
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者王海江 申請(qǐng)人:王海江