[发明专利]一种石墨烯改性呋喃树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及呋喃树脂技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性呋喃树脂及其制备方法。

背景技术

呋喃树脂是以糠醇为基本原料的聚合物，在铸造树脂粘结剂中具有广泛的应用。呋喃树脂的出现，使单件小批量生产的铸造车间制芯工艺发生了巨大的变化，它使单件小批量生产的车间可以组成机械化流水线生产，出现了以“高速造型圈”为代表的机械化造型线。

目前，国内自硬呋喃树脂生产主要采用质量浓度为36.5％的甲醛水溶液、尿素、糠醇为基本原料，虽然各个生产厂家的工艺不尽相同，但基本包括尿素、甲醛碱性反应，加入糠醇酸性反应等步骤。

申请号为201210377741.2的中国专利公开了一种铸造用呋喃树脂的制备方法，具体过程为向反应釜中加入糠醇774Kg，启动搅拌，用质量浓度为15％氢氧化钠溶液调整pH为8.5，加入木质素56Kg，升温至70℃反应2小时，降温，用质量浓度为20％草酸溶液调整pH为6.5，真空状态下进行脱水，脱水至树脂含水的质量含量在1.0％以下停止，得木质素改性糠醇组分794Kg，待用。向反应釜中加入甲醛溶液(质量浓度为37％)316Kg，启动搅拌，加入尿素72Kg，尿素溶解后，用碱性溶液调节pH值为7.8，升温至85℃反应1小时；加入木质素改性糠醇组分294Kg，再反应1小时；调整物料体系pH值为3.7，反应温度95℃，反应1.5小时；加入尿素18Kg，调整物料体系pH值为7.5，75℃反应1小时后，将物料体系降温停止反应；在真空条件下脱水140Kg，加入剩余木质素改性糠醇组分500Kg，搅拌均匀，放料得到1060Kg的呋喃树脂。

现有技术提供的这种呋喃树脂虽然具有一定的强度，但是其粘结强度和韧性较差，限制了呋喃树脂的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨烯改性呋喃树脂，本发明提供的石墨烯改性呋喃树脂具有较好的粘结强度和韧性。

本发明提供了一种石墨烯改性呋喃树脂，由甲醛、糠醇和石墨烯经反应制备得到。

优选的，所述甲醛、糠醇和石墨烯的质量比为(10～25):(30～60):(0.001～1)。

优选的，由甲醛、糠醇、石墨烯和降醛剂制备得到，所述降醛剂包括乙二醛、三聚氰胺和聚乙烯醇中的一种或几种。

本发明提供了一种石墨烯改性呋喃树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)、将甲醛、尿素和糠醇进行第一反应，得到第一反应产物；所述第一反应的pH值为8～10，所述第一反应的温度为90℃～120℃，所述第一反应的时间为1小时～3小时；

2)、将所述第一反应产物和石墨烯进行第二反应，得到石墨烯改性呋喃树脂，所述第二反应的pH值为3～3.5，所述第二反应的时间为1小时～3小时。

优选的，所述石墨烯的制备原料为生物质碳源。

优选的，所述石墨烯的制备方法包括以下步骤：

1)、在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到第一中间产物，所述催化剂包括锰的氯化盐、铁类化合物、钴类化合物和镍类化合物中的一种或几种；

2)、在保护性气体存在的条件下，将所述第一中间产物从第一温度升温至第二温度后保温，得到第二中间产物，所述第一温度为20℃～40℃，所述第二温度为300℃～400℃；

3)、在保护性气体存在的条件下，将所述第二中间产物从第二温度升温至第三温度后保温，得到第三中间产物；所述第三温度为800℃～900℃；

4)、在保护性气体存在的条件下，将所述第三中间产物从第三温度升温至第四温度后保温，得到第四中间产物，所述第四温度为1100℃～1300℃；

5)、在保护性气体存在的条件下，将所述第四中间产物从第四温度降温至第五温度后保温，得到石墨烯，所述第五温度为900℃～1000℃。

优选的，所述甲醛、尿素、糠醇和石墨烯的质量比为(10～25):a:(30～60):(0.001～1)，0＜a≤15。

优选的，所述步骤1)中第一反应压力为0.15MPa～0.25MPa。

优选的，步骤1)中第一反应的温度为95℃～110℃；

所述步骤2)中第二反应的温度为95℃～110℃。

优选的，所述步骤2)中第二反应的pH值为3.2。

优选的，所述步骤2)第二反应结束后还包括：

将得到的第二反应产物和降醛剂、硅烷偶联剂进行第三反应，得到石墨烯改性酚醛树脂，所述降醛剂包括乙二醛、三聚氰胺和聚乙烯醇中的一种或几种。