第12卷第4期 青岛大学学报VOL.12NO.4 1997年12月 JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY Dec.1997
铸造用碱性酚醛树脂的合成X
SYNTHESIS OF ALKALINE PHENOLIC
RESIN FOR FOUNDRY
王宗花 王发宝 孙正刚
(青岛大学) (胶州化工厂)
摘要 介绍了铸造用碱性酚醛树脂的合成原理及优点。
关键词 铸造;碱性酚醛树脂;合成
中国图书资料分类法分类号 O626.32
Wang Zonghua et al
(Qing dao U niversity)(Jiao Zhou Chemical F acto ry)
Abstract T he synthesis principle a nd adv ant ages o f alkaline pheno-lic resi n f or fo undry were int ro duced.
Key word s Fo undry;Alkaline phenolic resin;Synt hesis
第一作者简介 王宗花,女,副教授,1987年毕业于中国地质大学应化系,获理工硕士学位。
现在青岛大学化学系,主要从事分析化学及精细化工等方面的研究。
1 前言
自50年代以来,铸造行业所用的合成树脂的品种及有关的工艺方法,一直在持续发展,并保有极好的发展势头。
就树脂的基本组成来讲,主要有三大体系,即呋喃树脂、酚醛树脂和尿烷树脂[1]。
酚醛树脂是1872年由A.Baeyer合成的,其后,许多人进行了大量工作。
本世纪初,酚醛树脂开始在工业上采用。
基本上可分为两大类:甲阶酚醛树脂、诺沃腊克型酚醛树脂。
甲阶酚醛树脂原先在工业上主要用于制造玻璃纤维夹层板和防护性涂料,并用作橡胶增粘剂和纸张浸渍剂。
铸造生产中用甲阶酚醛树脂,不过是最近十几年的事。
值得注意的是,除酸硬化的甲阶酚醛树脂外,国外又出现了酯硬化的酚醛树脂[2]。
其合成方法在国内未见报道。
我们在酸硬化的甲阶酚醛树脂的基础上,经实验研制出酯硬化的碱性酚醛树脂,经有关铸造行业试用,效果较好。
2 实验部分
2.1 仪器及试剂
带有搅拌器的圆底三口烧瓶;苯酚(A.R)
甲醛(37%);氢氧化钠(A.R)
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—X收稿日期:1996-12-24
2.2 合成实验
取已熔化的苯酚100份,氢氧化钠20份,水20份于反应瓶中,在45～50℃下搅拌30min,缓慢加入37%甲醛120份,保持温度80～90℃,反应时间2h,加第二批甲醛20份,氢氧化钠10份,继续反应至所需粘度,达到粘度后立即通冷却水,降温至40℃以下放料。
2.3 性能指标
碱性酚醛树脂闪点低、易燃、能溶于水
外观:暗红色液体。
粘度(25℃):150～160M pa・s。
游离酚(%)≤0.2
游离甲醛(%):≤0.5
密度(g/cm3):1.30～1.32
(24h)抗拉强度(M pa):≥1.4 发气量(ml/g)≤15
酸碱度(pH):11.0～13.5
3 结果与讨论
3.1 合成原理
脂硬化碱性酚醛树脂及酸硬化酚醛树脂都属于甲阶酚醛树脂。
制备过程中主要受两方面的影响:甲醛与苯酚的摩尔比、介质的pH。
制取甲阶酚醛树脂的第一个条件是甲醛对苯酚的摩尔比大于1。
随着甲醛用量的增加,树脂的活性增加,硬化较快,树脂砂的抗拉强度也较高。
但是,与此同时,树脂的粘度增高,贮存寿命缩短。
因此,要兼顾这两方面,既要使树脂有足够多的活性官能团,又要使其有较低的粘度。
苯酚与甲醛发生缩聚反应时,介质的pH值对反应过程有很大的影响。
在碱性介质中,生成的活性羟甲基官能团比较稳定。
一般用碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物作催化剂。
有关的反应式如下
OH+HC HO OH-
OH
CH2OH
或
CH2OH OH
OH
CH2OH
C H2OH OH +HC HO
OH-
C H2OH OH
CH2OH
再经缩聚反应,即得到甲阶酚醛树脂
CH2OH OH
CH2OH + OH
CH2OH
OH-
OH
CH2
CH2OH OH
CH2OH
+H20
3.2 酯硬化原理
此种树脂自硬砂所用的硬化剂以有机酯为主。
多种低级有机酯均能作硬化剂,可视对—
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青岛大学学报 第12卷
王宗花等:铸造用碱性酚醛树脂的合成
硬化速率的要求选用。
所用的有机酯都是无毒的液体、粘度很低,在型砂中很容易分散。
碱性酚醛树脂与砂子和有机酯混匀以后,有机酯就分散在碱性酚醛树脂结膜之中逐渐吸水,分解出弱的有机酸,有机酸又和其中的NaOH反应,使碱性酚醛树脂以化学方式胶凝,硬化剂参与树脂的交联作用。
故有机酯作硬化剂,既有吸水使碱性酚醛树脂以物理方式硬化的作用,又有化学硬化的作用。
3.3 碱性酚醛树脂的优点
3.3.1 在国际市场上,甲阶酚醛树脂的价格一般比呋喃树脂低30%～40%,这一点是颇为重要的。
在我国近年来,由于原材料价格变化,其价格反而高于呋喃树脂,这是暂时的非正常现象。
3.3.2 型砂的高温强度比用呋喃树脂者高。
3.3.3 造型、制芯时游离甲醛气味较轻。
3.3.4 发气量低、铸件成品率高、无斑点、无气孔、无裂纹。
3.3.5 酸硬化酚醛树脂需用大量磺酸作硬化剂,浇注时产生SO2气体,污染环境,而酯硬化的碱性酚醛树脂不存在这个问题,这是其主要的优点。
参 考 文 献
1 张端庆.铸造树脂.北京:兵器工业出版社,1989.
2 李传木式.造型材料新论.北京:机械工业出版社,1992.
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