本发明专利技术提供一种在气化有机叔胺催化固化的新型冷芯盒铸造粘结剂体系，它是组分Ⅰ、组分Ⅱ及固化催化剂构成。其中组分Ⅰ是由(a)聚酯多元醇，(b)过氧化有机化合物；(c)溶剂；(d)抗潮剂组成；组分Ⅱ是由(e)聚异氰酸酯；(f)多官能团丙烯酸酯类单体；(g)溶剂；(h)延缓剂组成。本发明专利技术的铸造粘结剂用于制造铸造型、制芯，不含游离酚和游离醛，且具有树脂砂强度较高、可使用时间长等特点。步骤简单、操作方便、实用性强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三乙胺法冷芯盒铸造领域，特别涉及无游离醛、游离酚的新型三乙胺冷芯盒铸造用粘结剂。
技术介绍
冷芯盒造芯(型)工艺是20世纪60年代发展起来的一种新型的造芯工艺，它首先将粘结剂组分与砂混合均匀，然后通过射芯机将混合有粘结剂砂射到所需模具中。借助气化的催化剂，将模具填充的砂子在室温下发生固化，制得具有足够高强度的所需砂芯/型。大多数冷芯盒制芯法是指气态有机胺固化的聚氨酯粘结剂体系，参见US3409579和US3676392。这些体系是用气态胺催化剂固化的。传统的冷芯盒树脂通常包括苯醚型酚醛树脂溶液构成的组分Ⅰ和聚异氰酸酯溶液所构成的组分Ⅱ。专利US5880175提出了一种新型冷芯盒树脂粘结体系，包括(a)环氧树脂，(b)聚异氰酸酯，(c)反应性不饱和丙烯酸类单体或聚合物和(d)引发剂。组分Ⅰ包括(a)环氧树脂和(d)引发剂组成，组分Ⅱ包括(b)聚异氰酸酯和(c)反应性不饱和丙烯酸类单体，组分Ⅰ与组分Ⅱ的质量比优选37：63，粘合剂用量为树脂砂总量的1.75％，固化催化剂为三乙胺。通过实验，该粘合剂比传统的酚醛聚氨酯粘合剂具有更长的可使用时间，但树脂砂强度与传统的苯醚型酚醛树脂粘结体系相比，相对较低，尤其即时强度较低；但该冷芯盒树脂粘合剂不含有游离酚或游离醛，且不含或含有较少挥发性有机化合物。专利US6441060提到一种具有更高抗拉强度，并延长可使用时间的叔胺冷芯盒制芯法，其中组分Ⅰ包含环氧树脂、氧化剂和溶剂；组分Ⅱ包含丙烯酸酯化聚异氰酸酯、反应性不饱和丙烯酸类单体或聚合物和溶剂。另外，可添加0-1％苯醌作为自由基抑制剂，保证丙烯酸酯类的稳定性，该粘合剂树脂砂具有良好的可使用时间。但树脂砂强度仍然相对较低，尤其即时强度较低，与传统冷芯盒树脂砂强度相比，不是太理想。专利US6342543在前面两专利基础上通过添加活泼亚甲基化合物，提出一种可减少粘结剂用量，并能快速固化的粘结剂体系，包括(a)含有两个活泼氢的亚甲基化合物，(b)聚异氰酸酯，(c)反应性不饱和丙烯酸类单体或聚合物，(d)引发剂，和(e)环氧化合物，其中(a)优选二乙酰乙酸二甘醇酯，乙酰乙酸酯，戊二酮及丙二酸酯类化合物；(e)优选环氧当量为175-200当量/克的双酚A型环氧树脂；(b)中含有5％的丙烯酸羟丙酯与异氰酸酯预聚物，组分Ⅰ包括(a)、(d)和(e)，组分Ⅱ包括(b)和(c)，另外组分Ⅱ中可添加0-1％苯醌作为自由基抑制剂保证丙烯酸酯类的稳定性。组分Ⅰ与组分Ⅱ的质量比优选20：80，粘合剂用量为树脂砂总量的1.25％。催化剂为三乙胺。该粘结剂具有较长的可使用时间，制备的砂芯也具有良好的尺寸稳定性。专利US6429236研究了一种丙烯酸改性酚醛聚氨酯铸造粘结剂，在专利US5880175基础上用酚醛树脂替代环氧树脂，大大提高了砂芯在放置过程中的稳定性。粘合剂体系组分Ⅰ包括:(1)酚醛树脂，和(2)自由基引发剂，组分Ⅱ包括(1)聚异氰酸酯，和(2)多官能丙烯酸酯。该粘结剂体系具有较长的可使用时间。该方法仍然使用部分苯醚型酚醛树脂，含有的游离醛、游离酚较低，同时即时强度与后期强度比传统苯醚型酚醛树脂冷芯盒树脂低。另外，上述各专利的树脂砂即时强度受吹胺量大小影响较小。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术提供了一种无游离醛、游离酚的新型三乙胺冷芯盒铸造用粘结剂。利用聚酯多元醇型聚氨酯粘结剂体系与聚丙烯酸酯粘结剂体系构成的复合冷芯盒树脂粘结剂体系，利用气化有机叔胺作为固化催化剂的铸造粘结剂体系。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无游离醛、游离酚的新型三乙胺冷芯盒铸造用粘结剂，包括：组分Ⅰ、组分Ⅱ、催化剂；其中，组分Ⅰ、组分Ⅱ的质量比为1：3～2：1；组分Ⅰ包括：聚酯多元醇、过氧化有机化合物、溶剂Ⅰ、抗潮剂；组分Ⅱ包括：聚异氰酸酯、多官能团丙烯酸酯类单体、溶剂Ⅱ、延缓剂；所述催化剂为三乙胺。本专利技术中三乙胺的加入量由本领域技术人员根据本领域的公知常识进行常规选择即可。传统的三乙胺冷芯盒树脂组分I中主要用苯醚型酚醛树脂，其中含有高达0.5％-1％的游离醛与游离酚，同时每生产一吨组分I还会产生100公斤左右的高浓度含醛与含酚废水，该废水较难处理，对周围环境危害较大，与传统的三乙胺冷芯盒树脂相比，本专利技术所述体系在保证树脂砂性能的前提下，延长了可使用时间，并且不含任何游离酚与游离醛。美国专利US5880175所述冷芯盒体系也不含有游离酚与游离醛，与之相比，本专利技术体系组分I使用聚酯多元醇代替其使用的环氧树脂，不但提高了即时强度与后期强度，而且延长了可使用时间。优选的，所述组分Ⅰ、组分Ⅱ的质量比为1：2，总粘结剂占砂子加入量的1％-2％，优选1.5％。优选的，所述聚酯多元醇、过氧化有机化合物、溶剂Ⅰ、抗潮剂的重量份数比为：20～60：10～50：0～20：0.5～2。更优选的，所述聚酯多元醇、过氧化有机化合物、溶剂Ⅰ、抗潮剂的重量份数比为：40～50：40～50：10～20：1～2。优选的，所述聚异氰酸酯、多官能团丙烯酸酯类单体、溶剂Ⅱ、延缓剂的重量份数比为：40～70：10～50：0～20：0.1～2。更优选的，所述聚异氰酸酯、多官能团丙烯酸酯类单体、溶剂Ⅱ、延缓剂的重量份数比为：40～60：20～30：10～20：0.25～1。优选的，所述聚酯多元醇为芳香族聚酯多元醇，是用芳香族二元酸或者酸酐与小分子脂肪族多元醇反应而得。其羟值为30-150mgKOH/g。在催化剂、引发剂和丙烯酸酯类单体的共同的作用下，聚酯多元醇的羟基与组分Ⅱ中异氰酸基反应形成固态的尿烷树脂，由于聚酯多元醇是无水的，避免了酚醛树脂中含有少量水导致的强度降低的问题。研究发现：当聚酯多元醇的羟值大于150mgKOH/g时，尿烷反应不完全，亲水性羟基、尿烷中的氨基等易与水分子反应生成氨基甲酸和脲的衍生物，使砂芯稳定性和充型性下降；当聚酯多元醇的羟值小于30mgKOH/g时，聚异氰酸酯分解出较多的氮，粘结剂在砂粒表面的成膜不均匀，可泵性和流动性下降。更优选的，其羟值为50-100mgKOH/g。用在组分Ⅰ中的过氧化有机化合物(引发剂)主要用于引发组分Ⅱ中不饱和多官能团丙烯酸酯单体聚合，形成聚丙烯酸酯粘结剂体系，该引发剂包括至少一种有机过氧化物和有机过氧化氢物，且也可可以是有机酮的过氧化物(如过氧化甲乙酮等)，过氧化酯氧化剂，烷基氧化物等，它必须是液态或能均匀溶解在组分Ⅰ中。然而，所述引发剂优选是过氧化氢物和过氧化物或二者的混合物。有机过氧化物包括过氧化二异丙苯和过氧化二叔丁基，而有机过氧化氢有异丙苯过氧化氢(CPH)，叔丁基过氧化氢，或者二者混合物；在本专利技术中特别优选的过氧化氢物包括叔丁基过氧化氢，异丙苯过氧化氢(CPH)，过氧化双甲烷氢等；优选的，所述过氧化有机化合物(引发剂)为叔丁基过氧化氢，异丙苯二过氧化物或异丙苯过氧氢物中的至少一种。优选的，所述溶剂Ⅰ用于溶解稀释聚酯多元醇，主要包括芳烃溶剂油、二元酸酯，如DBE和DBP等，该溶剂为芳烃溶剂油与二元酸酯的混合物。组分Ⅰ中的抗潮剂(d)：它主要提高该树脂砂的抗潮性能，以提高树脂砂芯的后期强度。本专利所用的抗潮剂可采用现通用的抗潮剂，主要是HF与硅烷复合体系，其中HF占组分Ⅰ的0.3-0.5％，而硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无游离醛、游离酚的新型三乙胺冷芯盒铸造用粘结剂，其特征在于，包括：组分Ⅰ、组分Ⅱ、催化剂；其中，组分Ⅰ、组分Ⅱ的质量比为1：3～2：1；组分Ⅰ包括：聚酯多元醇、过氧化有机化合物、溶剂Ⅰ、抗潮剂；组分Ⅱ包括：聚异氰酸酯、多官能团丙烯酸酯类单体、溶剂Ⅱ、延缓剂；所述催化剂为三乙胺。
【技术特征摘要】
1.一种无游离醛、游离酚的新型三乙胺冷芯盒铸造用粘结剂，其特征在于，包括：组分Ⅰ、组分Ⅱ、催化剂；其中，组分Ⅰ、组分Ⅱ的质量比为1：3～2：1；组分Ⅰ包括：聚酯多元醇、过氧化有机化合物、溶剂Ⅰ、抗潮剂；组分Ⅱ包括：聚异氰酸酯、多官能团丙烯酸酯类单体、溶剂Ⅱ、延缓剂；所述催化剂为三乙胺。2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚酯多元醇、过氧化有机化合物、溶剂Ⅰ、抗潮剂的重量份数比为：20～60：10～50：0～20：0.5～2。3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚异氰酸酯、多官能团丙烯酸酯类单体、溶剂Ⅱ、延缓剂的重量份数比为：40～70：10～50：0～20：0.1～2。4.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述聚酯多元...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄仁和，张宝平，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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