[发明专利]包含叔丁基过氧化氢的自由基引发剂组合物及其用途

说明书

本发明涉及一种环氧组合物，其包含环氧树脂和含叔丁基过氧化氢溶液的氢过氧化物组合物；包含所述氢过氧化物组合物的铸造粘结剂；包含所述铸造粘结剂的铸造成型件；用于制造所述铸造成型件的方法；用于浇铸金属制品的方法和由该方法制造的金属铸件。

背景

广泛用于制造铸造成型件(通常是型芯和模具)的冷芯盒铸造方法包括在二氧化硫(SO₂)和自由基引发剂存在下使环氧丙烯酸酯粘结剂固化。公知的用于该方法的环氧丙烯酸酯粘结剂之一由ASK Chemicals出售，商品名为ISOSET^TM粘结剂。

当该方法大约在1982年被开发时，铸造厂和粘结剂产品开发商很快发现枯烯过氧化氢是用于该方法的最好的可商购自由基引发剂，这有多个原因。枯烯过氧化氢仅有较小的气味并且其毒性低。另外，枯烯过氧化氢稳定得足以以货车荷载量运输，尤其是将其与环氧树脂混合时。此外，用枯烯过氧化氢制造的铸造成型件符合要求并且它们可用铸造混合物制造，所述铸造混合物由集料和未固化粘结剂组成并已静置长达一个月。这减少了废砂和粘结剂，进而节约成本并减少环境影响。

因为这些因素，所以铸造厂和粘结剂产品开发商对在ISOSET方法中使用其他自由基引发剂没有了兴趣，并且没有已知的提供枯烯过氧化氢优点的自由基引发剂，当然也没有已知与枯烯过氧化氢相比改善的自由基引发剂。

虽然在开发ISOSET粘结剂时已知叔丁基过氧化氢，但是它没有被用作ISOSET粘结剂的自由基引发剂。这有几个原因。它仅有两种可商购形式：(a)70％的水溶液和(b)丁醇溶液。虽然水溶液稳定得足以被大量运输，但是它与粘结剂系统中的环氧树脂不相容，并且由叔丁基过氧化氢的水溶液制造的铸造成型件的抗拉强度较差。丁醇溶液抑制环氧系统的固化，其味在混合时难以忍受，并且溶液并不稳定得足以被大量运输。

概述

本发明在权利要求中进行限定并且涉及自由基引发剂组合物，其包含(a)环氧树脂和(b)包含叔丁基过氧化氢溶液的氢过氧化物组合物，所述溶液包含重量百分数不多于7的水。本发明还涉及将所述自由基引发剂用于制造铸造成型件的方法，由所述方法制造的铸造成型件，用于制造浇铸金属制品的方法，和由所述方法制造的浇铸金属制品。

自由基引发剂组合物如此有用的原因之一是因为与将枯烯过氧化氢用作自由基引发剂时制造的铸造成型件相比，由该方法制造的铸造成型件的即时抗拉强度(immediate tensile strength)较大。因此，所述铸造成型件可从模具中且破损地取出的时间早于如果将枯烯过氧化氢用作固化剂的情况。这对于使用机器人来从模具中取出铸造成型件的现有技术特别重要。在高生产力的制造环境中自动化程度的不断提高，使得该方法中越来越多的机器(“机器人”)操纵型芯开始于从冲模或模具(即芯盒)中取出型芯，然后自动组装型芯和模具封装件，最终将这种封装件布置在浇注线上，在此处通过将液态金属浇铸到组装的封装件中和周围来制造铸件。

使用所述自由基引发剂组合物的另一优点是当单独使用或与枯烯过氧化氢组合使用时，可使用惰性载气(如氮)中更稀释的二氧化硫气流来固化成型的铸造混合物，从而导致生产成本和环境影响减少。通常，当将枯烯过氧化氢用作自由基引发剂时，采用的二氧化硫浓度占惰性载气体积的35～100％。与此相比，当使用本文所定义的含叔丁基过氧化氢溶液的自由基引发剂组合物时，在对制造的铸造成型件的即时抗拉强度没有不利影响的情况下，可使用较低浓度的二氧化硫，尤其是占惰性载气体积的低至25％，甚至是占惰性载气体积的低至5％的二氧化硫。

详述

用于对象粘结剂的环氧树脂为本领域所公知。通常，环氧树脂的环氧官能度(环氧基/分子)等于或大于1.9，通常为2至4.0，并优选约2.0至约3.7。环氧树脂的实例包括(1)双酚A、B、F、G和H的二缩水甘油醚；(2)脂肪族、脂肪族-芳香族、脂环族和卤素取代的脂肪族、脂肪族-芳香族、脂环族环氧化物和二缩水甘油醚；(3)环氧酚醛清漆，其是苯酚-醛缩醛清漆树脂的缩水甘油醚；和(4)它们的混合物。

在碱性催化剂存在下通过使表氯醇与双酚化合物反应来制备环氧树脂(1)。通过控制操作条件和改变表氯醇与双酚化合物之比，可制备不同分子量和结构的产物。基于多种双酚的上述类型的环氧树脂可得自于各种商业来源。