專利名稱：一種酸固化粘結劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種不污染環境的化學粘結劑，特別一種適用于鑄造行業生產的酸固化粘結劑，及其制備方法。
背景技術：
鑄造行業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生牢固的粘接，賦予型砂所必需的機械穩定性。進入本世紀以來，全世界鑄造行業面對著兩個方面的挑戰一是對鑄件質量的要求不斷提高；再就是對環境保護和清潔生產方面的要求日趨嚴格。而目前鑄造行業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，因此澆注時污染嚴重，作業環境威脅工人的身體健康。同時生產中產生大量廢棄砂，消耗大量自然資源并造成環境污染，鑄件質量低于國際標準。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術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，提出了一種不污染環境的酸固化粘結劑，從而有效解決了現有技術的缺點。本發明是這樣實現的一種酸固化粘結劑，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，以及強堿類催化劑和尿素，其組分配方以重量百分率計為植物酚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選腰果酚、丁香酚或愈創木酚；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；所述催化劑優選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。本發明粘結劑的制備工藝包括如下步驟
步驟一按本發明所述的酸固化粘結劑的以重量百分率計的組分配方稱取原材料，步驟二 將植物酚、糠醛，以及尿素，加入至反應釜中，升溫至4 (TC 6 (TC時加入催化劑，保溫O . 5 - I .5小時，
步驟三升溫至溫度80°C 90°C，保溫O . 5 — I . 5小時，升溫至10 O V 120°C，保溫O . 5 — I . 5小時，
步驟四溫度降至4 (TC 6 (TC，加入糠醇調PH值，PH值為4——5. 5時，升溫至90°C 110°C，反應O . 5 — I .5小時；降溫至4 O °C 6 O °C，PH值調至6—7。本發明由于采用以上技術方案，可以具有以下優點
I、本發明不含游離甲醛與苯酚。這是鑄造用粘結劑消除有害氣體方面的一個重要的進步與突破。2、本發明用農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、用本發明的粘結劑配制的型砂的再生率高達90%—95%，對不可再生的原砂的循環利用創造了良好的條件，大幅度地減少了廢砂排放。4、本發明的粘結劑強度高，配制的型砂時加入量少，降低成本。下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
具體實施例方式 植物酚是天然產物的重要組成部分，是植物的主要次生代謝產物之一，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，以及強堿類催化劑和尿素制成的，是環保的產品，可用于鑄鋼、鑄鐵和有色金屬生產的。實施例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%。腰果酚經檢測水分和灰分合格后，放入反應釜，同時加糠醛和尿素共聚，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，升溫至10 O °C 120°C，保溫O . 5 — I . 5小時。然后溫度降至4 (TC 6 (TC，加入糠醇調PH值，PH值為4——5. 5時，升溫至90°C 110°C，反應O . 5 — I. 5小時，再降溫至4 (TC 6 O °C，PH值調至6-7，制得產物。對產物進行各項表征測試，結果表明是所期望的產物。本發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實踐證明，用本發明配制的型砂的再生裝置僅為一級再生機械裝置，也無需熱法再生。與水玻璃砂、堿酚醛樹脂砂相比，減少了設備投資，無需熱法再生工序，降低了再生成本。本發明配制的型砂具有良好的使用性能，生產的鑄鋼件表面質量高，與呋喃樹脂砂鑄件一樣。實施例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%。丁香酚經檢測水分和灰分合格后，放入反應釜，同時加糠醛和尿素共聚，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，升溫至105°C 120°C，保溫0.5 — 1小時。然后溫度降至5 (TC 6 (TC，力口入糠醇調PH值，PH值為4. 5——5時，升溫至100°C 110°C，反應0.5 — 1小時，再降溫至5 O °C 6 O °C，PH值調至6. 5—7，制得產物。對產物進行各項表征測試，結果表明是所期望的產物。
實施例3
首先稱取原材料，其中含愈創木酚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%。愈創木酚經檢測水分和灰分合格后，放入反應釜，同時加糠醛和尿素共聚，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，升溫至110°C 120°C，保溫I小時。然后溫度降至4 O V 55°C，加入糠醇調PH值，PH值為4. 5——5時，升溫至110°C 120°C，反應O .5 — 1小時，再降溫至4 O V 55V, PH值調至6. 5 —7，制得產物。對產物進行各項表征測試，結果表明是所期望的產物。實施例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%。腰果酚經檢測水分和灰分合格后，放入反應釜，同時加糠醛和尿素共聚，加熱升溫至50°C --60°C，加入氫氧化鈉作催化，保溫I小時。然后升溫至溫度85°C 90°C，保溫
I.5小時，升溫至11 (TC 120°C，保溫I . 5小時。然后溫度降至5 (TC 6 (TC，加入 糠醇調PH值，PH值為4. 5——5時，升溫至100°C 110°C，反應1 — 1.5小時，再降溫至5O °C 6 O 1，？!1值調至6.5--7，制得產物。對產物進行各項表征測試，結果表明是所期望的產物。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，凡在本發明的精神和原則內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種酸固化粘結劑，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.根據權利要求I所述的酸固化粘結劑，其特征在于所述植物酚為腰果酚。
3.根據權利要求I所述的酸固化粘結劑，其特征在于所述植物酚為丁香酚。
4.根據權利要求I所述的酸固化粘結劑，其特征在于所述植物酚為愈創木酚。
5.根據權利要求I所述的酸固化粘結劑，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.根據權利要求I所述的酸固化粘結劑，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.根據權利要求I所述的酸固化粘結劑，其特征在于所述催化劑為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
8.一種酸固化粘結劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一按權利要求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，加入至反應釜中，升溫至4 (TC 6 (TC時加入催化劑，保溫O . 5 — I. 5小時， 步驟三升溫至溫度80°C 90°C，保溫O . 5 — I . 5小時，升溫至10 (TC 120°C，保溫O . 5 — I . 5小時， 步驟四溫度降至4 (TC 6 (TC，加入糠醇調PH值，PH值為4——5. 5時，升溫至90°C 110°C，反應O . 5 — I · 5小時；降溫至4 O °C 6 O °C，PH值調至6—7。
全文摘要
本發明公開了一種酸固化粘結劑，包括天然資源中提取的植物酚、糠醇和糠醛，以及強堿類催化劑和尿素，其組分配方以重量百分率計為植物酚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釜中，升溫至４０℃～6０℃時加入催化劑，保溫０．５－１.5小時，升溫至80℃～90℃，保溫０．５－１.5小時，升溫至10０℃～120℃，保溫０．５－１.5小時，降溫至４０℃～6０℃，加入糠醇調PH值，PH值為4——5.5時，升溫至90℃～110℃，反應０．５－１.5小時；降溫至４０℃～6０℃，PH值調至6--7。
文檔編號B22C1/20GK102632191SQ20121013999
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者王海江 申請人:王海江