[发明专利]基于可熔酚醛树脂的含铝和硼的粘合剂体系

说明书

本发明涉及到基于可熔酚醛树脂的粘合剂体系，其具有改善了的最终强度。

在欧洲专利EP-A-0 323 096中描述了一种碱性的可熔酚醛树脂，其在铸造工业中可被用来制备模芯(Kern)和铸模(Formen)，并通过通入二氧化碳而使该树脂硬化。

然而以这种方式制备的模芯尽管添加了较多的粘合剂，但其强度还是比用其他的气体硬化方法制备的模芯低(例如通过聚氨基甲酸乙脂-冷箱方法或环氧树脂-二氧化硫方法)。结果这个所谓的可熔酚醛树脂-二氧化碳法主要被限制于应用制备大的、简单的模芯方面。

另一方面，尽管其强度低，人们还是能获得优质的铸件。所以，为了进一步拓宽可熔酚醛树脂-二氧化碳法的应用范围，就要使用这样的粘合剂，其可制备具有更高强度的模制体。

EP-A-0 323 096主要部分所描述的粘合剂是含氧阴离子，优选为硼酸根离子。当通入二氧化碳而降低可熔酚醛树脂的pH值时，含氧阴离子能与酚树脂形成稳定的络合物，导致粘合剂的硬化。

在EP-A-0 323 096中，硼酸根的替代物为锡酸根和铝酸根离子。通过对实验数据的详细检验可以确定，含有锡酸根的配方或铝酸根的配方的强度明显低于含硼的配方的强度，尤其是含铝酸根的配方。用铝酸根的单独试验证也实了上述的实验结果。

人们对于扩大可熔酚醛树脂-二氧化碳方法的应用范围的兴趣日益增长，所以，本发明的任务就是研制出用于可熔酚醛树脂-二氧化碳方法的粘合剂体系，以制备出较高强度的模芯。

该任务可通过如下的粘合剂体系得以解决，其包括一种可熔酚醛树脂、一种碱和水，其特征在于，该粘合剂体系还含有至少一种含铝的含氧阴离子和至少一种含硼的含氧阴离子。

本发明还提供了制备本发明粘合剂体系的方法，包括如下步骤：制备一种可熔酚醛树脂，将其与碱、水和至少一种含铝的含氧阴离子和至少一种含硼的含氧阴离子混合。

本发明还涉及包括模具物料的聚集体，以及在本发的明粘合剂体系中起有效粘合作用的量可直至聚集体重量的10重量％。

另外，本发明中用来制备铸模的方法包括下列步骤：

(1)将聚集体与以聚集体的量计直至10重量％的本发明粘合剂体系进行混合；

(2)将步骤(1)中得到的可浇铸混合物浇注入模具中；

(3)在模具中硬化该浇铸混合物，以使其可自由搬动；和

(4)接着从模具中取出在步骤(3)中已成型的浇铸混合物，进一步进行硬化，得到硬的、固体的、完全硬化了的铸模。

此外，本发明还提供了用于铸造金属的方法，包括：

(1)制备根据本发明的铸模；

(2)将液态金属浇铸入该铸模或其周围；

(3)冷却和固化该金属；和

(4)接着将铸件与铸模分离。

本发明的重点是使含硼含氧阴离子和含铝含氧阴离子的联合，从而改善了粘合剂性能。通过这一措施不仅对最终强度有有益的作用，而且在模芯制成后的最初两小时之内更快地提高其强度。此外用根据本发明的粘合剂体系所制备的模芯是耐高空气湿度的和耐水基涂料的。

可熔酚醛树脂通过酚和醛的缩合而制备。这种制备方法很久以来为人们所熟知，例如在酚树脂的化学和应用(A.Knop，W.Scheibe，Chemistry and Application of Phenolic Resins，Springer Verlag(1979))以及在EP-A-0 323 096中所描述的。优选应用在EP-A-0 323 096所描述的可溶酚醛树脂。优选的醛-可熔酚醛树脂主要由如下的分子构成，在这些分子中，相邻的酚基团通过邻位和对位之间的亚甲基桥而联结，因为这些分子拥有大量的含氧阴离子的络合位。在通过邻-邻亚甲基桥联接酚基团的分子中只有很少的含氧阴离子络合位，所以优选的是这种分子含量要少，或在可熔酚醛树脂中不含有这种分子。为了达到这个目的，在酚基团中所有可联接的位置，在邻位的酚羟基作为羟甲基[Methylolat]保护起来。

除了特别优选苯酚以外，其他取代酚类也适合作为酚的化合物，例如甲酚或壬酚或酚的化合物，如由酚联接成的双酚-A。

所有的传统上应用作为制备可熔酚醛树脂的醛类都能在本发明中使用。例如甲醛、丁醛或乙二醛。特别优选的是甲醛。

可熔酚醛树脂优选在碱性催化剂的存在下通过酚和醛的缩合而制备，碱性催化剂如氢氧化铵或碱金属氢氧化物。优选应用碱金属氢氧化物催化剂。

醛(以甲醛计算)与酚在可熔酚醛树脂中的摩尔比可在1∶1至3∶1范围内浮动，优选在1.6∶1至2.5∶1的范围。