基本信息
- 項目名稱：
- 大型鑄件用自硬型聚氨酯系粘結(jié)劑的合成及性能研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目合成了一種能夠用于大型鑄件生產(chǎn)的改性樹脂粘結(jié)劑，使用改性后的粘結(jié)劑能夠使砂型的可使用時間達到60分鐘左右，強度達到2.0Mpa以上，砂型整體固化,能夠滿足大型鑄件的生產(chǎn)需要。研究的各項指標在實驗室均達到進口粘結(jié)劑指標，可替代進口粘結(jié)劑。
- 詳細介紹：
- 本研究是根據(jù)寧夏共享化工實際生產(chǎn)中遇到的問題開展的，寧夏共享化工目前生產(chǎn)的樹脂主要為糠醇樹脂，采用酸固化催化，鑄造過程中因砂型的可使用時間短（小于20分鐘），模具不能整體固化，達到終強度所需時間較長，只能用于中小型鑄鋼件型砂模具使用，無法滿足大型鑄鋼件的使用要求。該公司通過調(diào)研無法在國內(nèi)找到滿足此種要求的樹脂。經(jīng)過實驗室研究，我們合成了一種改性的樹脂粘結(jié)劑，并對配方進行了調(diào)整和優(yōu)化，尤其是選用的溶劑，對砂型的可使用時間和強度指標有了大幅度的提高，使強度達到2.0Mpa以上，可使用時間達到60分鐘左右，砂型整體固化,能夠滿足大型鑄件的生產(chǎn)需要。 改性樹脂粘結(jié)劑的合成過程無污染物產(chǎn)生，生產(chǎn)原料易得環(huán)保，合成工藝所需設(shè)備簡單，工藝條件容易控制，容易移植到工業(yè)生產(chǎn)中。研究的各項指標均達到進口粘結(jié)劑指標，可替代進口粘結(jié)劑。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 發(fā)明目的：目前寧夏共享鑄鋼使用的糠醛樹脂在鑄造過程中，采用酸催化固化，存在可使用時間短，模具不能整體固化，達到終強度所需時間較長等問題，只能用于中小型鑄鋼件型砂模具使用，無法滿足大型鑄鋼件的使用要求。 該公司通過調(diào)研無法在國內(nèi)找到滿足此種要求的樹脂。所以急需研發(fā)一種工藝過程簡單、反應(yīng)時間短、分子量分布窄，特別是無廢物排出的新型樹脂，既能滿足環(huán)保要求，又能解決大型鑄鋼件的模具使用要求。 基本思路：首先選用雙組份自硬砂體系的方案，固定異氰酸酯為組分Ⅰ，以可使用時間，24h強度，脫模時間為篩選條件對酚醛樹脂、尿烷樹脂、呋喃樹脂以及醇酸樹脂進行篩選,確定組分Ⅱ。其次確定樹脂合成的條件，研究開發(fā)出一種工藝過程簡單、反應(yīng)時間短、分子量分布適宜且無污染物排放的改性樹脂；第三，按照大型鑄鋼件專用樹脂基本要求對雙組份自硬砂樹脂的配方進行調(diào)整，通過加入流動性改進劑、阻化劑增加自硬砂樹脂流動性，使其可使用時間達到60min以上，且2h之內(nèi)整體固化，24h強度達2.0Mpa以上。 創(chuàng)新點：將改性醇酸樹脂運用于大型模具鑄造行業(yè)，型砂模具可使用時間可控，形成專有配方。 技術(shù)關(guān)鍵：樹脂與異氰酸酯加入型砂后，要保持1小時內(nèi)不發(fā)生粘結(jié)作用，而1小時后要快速發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生粘結(jié)作用，且型砂模具達到強度要求。 主要技術(shù)指標:合成的改性樹脂粘結(jié)劑對環(huán)境無污染，流動性較好，混砂后可使用時間為60分鐘左右，強度在2.0Mpa以上，脫模時間為2小時左右，砂型整體固化，滿足大型鑄件的生產(chǎn)。
科學性、先進性
- 粘結(jié)劑被廣泛的應(yīng)用于鑄造行業(yè)之中，經(jīng)過調(diào)查目前國內(nèi)生產(chǎn)的粘結(jié)劑主要用于小型的鑄件生產(chǎn)，而大型鑄件生產(chǎn)所用的粘結(jié)劑均依賴于進口，改性樹脂粘結(jié)劑的研究將為國內(nèi)鑄造企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。 粘結(jié)劑的合成和使用過程無污染物產(chǎn)生，體現(xiàn)了綠色化學的理念。選擇的溶劑使樹脂粘結(jié)劑的各項指標有了較大的提高，滿足大型鑄件的生產(chǎn)要求，各項指標已達到進口水平，可替代進口產(chǎn)品。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 作品在2009年4月經(jīng)寧夏共享化工技術(shù)部鑒定各項指標達到廠方要求。
作品所處階段
- 小試已經(jīng)完成，并取得廠方認可的結(jié)果，正在與長方協(xié)商進行中試試驗，中試實驗方案已確定。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 小試成果已轉(zhuǎn)讓給廠方
作品可展示的形式
- 產(chǎn)品，研究報告，照片圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明：合成的樹脂用于鑄造生產(chǎn)過程中，樹脂與固化劑按一定比例和鑄造用砂混合，塑型固化后進行脫模。 作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢：樹脂的合成過程無污染物產(chǎn)生，生產(chǎn)原料易得環(huán)保，選擇的溶劑有助于提高樹脂的各項指標，尤其是對強度的提高。合成工藝所需設(shè)備簡單，工藝條件容易控制，容易移植到工業(yè)生產(chǎn)中。 作品的適應(yīng)范圍：合成的粘結(jié)劑適合于國內(nèi)鑄造企業(yè)，用于大中型鑄件的生產(chǎn)需要。 推廣前景的技術(shù)性說明：經(jīng)過調(diào)查用于生產(chǎn)大型鑄件的粘結(jié)劑市場需求巨大，具有廣闊的前景。樹脂合成工藝所需設(shè)備簡單，工藝條件容易控制，易于推廣到工業(yè)生產(chǎn)中。 市場分析：自2000年起，我國各類鑄件總產(chǎn)量已連續(xù)7年穩(wěn)居世界各國的首位。中國鑄造企業(yè)數(shù)超過12000家，2006年各類鑄件產(chǎn)量達2800余萬噸，年產(chǎn)經(jīng)濟效益超過2500億元。有以上數(shù)據(jù)可知，樹脂粘結(jié)劑的市場需求巨大，具有廣闊的市場前景。 經(jīng)濟效益預(yù)測：合成的樹脂粘結(jié)劑成本略高于國內(nèi)生產(chǎn)的呋喃樹脂，但低于進口粘結(jié)劑，能夠節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力。
同類課題研究水平概述
- 目前在鑄造生產(chǎn)中得到應(yīng)用的有酸固化呋喃樹脂砂、酯固化堿性酚醛樹脂砂和酚脲烷自硬樹脂砂等。各種樹脂的性能不同，對鑄件質(zhì)量的影響不同，所以在生產(chǎn)中，它們各自的應(yīng)用范圍也就不一樣，其中酸固化呋喃樹脂砂在我國應(yīng)用最多，因為它所用的原輔材料及設(shè)備能成套供應(yīng)，積累的經(jīng)驗也最豐富[1]。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的鑄造用酚醛樹脂類粘結(jié)劑主要有兩種:一是固體粉末，加入固化劑并加熱固化用于殼型粘結(jié)劑和熱芯盒樹脂砂;二是液態(tài),加熱或在特殊條件下室溫固化。因液態(tài)粘結(jié)劑有混砂方便、能快速均勻分布在砂粒表面、粘結(jié)力強等優(yōu)點而使用較多[2]。近幾年,眾多廠家在生產(chǎn)中遇到許多問題,一是產(chǎn)品中苯酚及甲醛含量偏高;二是產(chǎn)品中水分含量偏高;三是樹脂儲存一個月即出現(xiàn)渾濁;四是產(chǎn)品包裝時發(fā)現(xiàn)凝膠物。存在這些問題的產(chǎn)品在鑄造行業(yè)無法使用。近年來越來越多的研究工作表明酚醛樹脂的分子量大小，特別是分子量分布是影響酚醛樹脂性能的關(guān)鍵因素。 Kurimoto等在美國專利6,001,949、5,929,191和5,859,168中公開了一種采用含羥基的有機酸如酒石酸、檸檬酸等來催化苯酚與甲醛的縮合反應(yīng)而制備窄分子量分布的酚醛樹脂的方法。由于有機酸的用量高，該方法增加了酚醛樹脂制備成本。 脲烷系樹脂粘結(jié)劑一般由三種組份組成，第一組份提供活潑烴基的高分子化合物，如醇酸樹脂、酚醛樹脂，第二組份是聚異氰酸酯[3]，第三組份是催化劑，如胺類或有機金屬干燥劑。該工藝始由美國阿什蘭化學公司推出，在美國應(yīng)用較廣泛。這種樹脂砂具有良好的型砂可使用時間與起模時間的比率，適用于薄壁鑄鐵件和鋁鎂合金之類的輕金屬件[4]。 目前國內(nèi)生產(chǎn)的醇酸樹脂主要用于油漆、涂料等相關(guān)領(lǐng)域，在鑄造行業(yè)中的運用還未見相關(guān)報道。 參考文獻 [1] 王進興.一種生態(tài)環(huán)保自硬吠喃樹脂[P].中國專利:01113670，2001. [2] 張立業(yè). 鑄造用改性酚醛樹脂的研制[J].承德石油高等?？茖W校學報2002，12(1):11-13 [3] Gerard L.Applieation of Casting Resin Sand.TheFoundryman，1997，90(12):434-437. [4] Paul R.NewMaterials in Furan Harden sand.Foundryman，1995，123(8):58-59.
