[发明专利]呋喃自硬树脂用固化剂、其制备方法以及呋喃自硬树脂砂

说明书

技术领域

本发明涉及固化剂领域，具体涉及一种呋喃自硬树脂用固化剂、其制备方法以及呋喃自硬树脂砂。

背景技术

呋喃自硬树脂砂工艺常用于铸造业中，其中使用的固化剂一般分为有机固化剂和无机固化剂两类，无机固化剂包括硫酸、磷酸和硫酸酯等，其中，硫酸的酸性太强，用于树脂砂固化时反应过于强烈，使得最终的强度太低；磷酸在树脂砂再生时有磷酸盐生成并沉积在再生砂中，使用混有再生砂的无机固化剂导致树脂砂的强度下降，影响了铸件的质量。有机固化剂为各种芳烃磺酸，该芳烃磺酸的酸度范围宽，使得该有机固化剂的具有固化速度可调、固化后砂型(芯)强度高、再生砂中残留物低等优点。因此，近年来普遍采用芳烃磺酸、硫酸、硫酸酯、磷酸中的一种或多种的混合物作为固化剂。

传统的呋喃自硬树脂用有机固化剂是将苯、甲苯或二甲苯与磺化试剂浓硫酸或发烟硫酸等在一定温度下磺化，之后加醇进行酯化或直接加水制备而成。随着世界原油及化工原材料价格的不断上涨，固化剂产品的生产成本也随之增加，无法满足客户对其低价格、优性能的要求，因此，寻找价格低廉的替代原材料以及改变传统的固化剂生产工艺变得尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种呋喃自硬树脂用固化剂及其制备方法，解决了现有技术中原材料较昂贵、固化剂生产成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种呋喃自硬树脂用固化剂，其原料包括由生产苯磺酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸过程中产生的工业废酸中的任意一种、两种或三种的混合物所制成的母液。

进一步地，上述母液包括质量百分含量为10-70％的硫酸，5-70％的磺酸及余量的水及杂质。

进一步地，上述固化剂原料按重量份计包括：母液：20～200份；甲苯：0～40份；二甲苯：0～40份；浓硫酸：0～50份；发烟硫酸：0～45份；甲醇：0～40份；和水：5～40份。

根据本发明的另一方面，提供了一种呋喃自硬树脂用固化剂的制备方法，包括以下步骤：取生产苯磺酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸过程中所产生的工业废酸中的一种、两种或三种的混合物制成母液，并利用母液制备固化剂。

进一步地，上述利用母液制备固化剂的步骤包括：对母液进行脱水或加水处理，使母液中硫酸的质量百分含量达到10-70％，磺酸的质量百分含量达到5-70％，形成固化剂。

进一步地，上述利用母液制备固化剂的步骤包括：将母液在真空条件下脱水0.5～6h，可选地加入浓硫酸或发烟硫酸，并可选地加入甲苯和/或二甲苯，进行反应，反应过程中连续分水，至无水分分出后，减压脱苯，冷却后加水，即得固化剂。

进一步地，上述利用母液制备固化剂的步骤包括：将母液在真空条件下，100～150℃脱水1～3h，冷却至60～90℃后，可选地加入浓硫酸或发烟硫酸，并可选地加入甲苯或二甲苯，110～135℃温度下反应3～5h，反应过程中连续分水，至无水分分出后，减压脱苯，冷却至60℃以下，形成混合溶液A，在混合溶液A中加水混合均匀，即得固化剂。

进一步地，上述加水混合均匀的步骤之前还包括加入甲醇进行反应的步骤，加入甲醇进行反应的步骤包括：在混合溶液A中加入甲醇，在50～65℃温度下反应1～2h，冷却至40℃以下后，再加水混合均匀。

进一步地，上述利用母液制备固化剂的步骤包括：在母液中加入甲醇，在50～65℃温度下反应0.5～2.0h，反应后冷却至60℃以下加水，混合均匀后即得固化剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种呋喃自硬树脂砂，其是采用上述的固化剂固化形成。

本发明的有益效果：本发明呋喃自硬树脂用固化剂以苯磺酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸过程中产生的工业废酸为主要原料，其来源广，价格低廉，可显著地降低呋喃自硬树脂用固化剂的生产成本；使用本发明的固化剂固化呋喃自硬树脂砂，混砂过程中气味小、固化速度适中，浇注后砂型、芯强度高、型、芯溃散性好、旧砂易再生。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的一种典型实施方式中。呋喃自硬树脂用固化剂的原料包括由生产苯磺酸、对甲苯磺酸或二甲苯磺酸过程中产生的工业废酸中的任意一种、两种或三种的混合物所制成的母液。