生產(chǎn)高水分的樹脂的制作流程

時(shí)間：2020-01-05作者：河北省霸州市津聯(lián)樹脂廠瀏覽：1299

	樹脂是含有環(huán)類聚合物的總稱，具有耐高溫性能好、透氣性強(qiáng)、黏結(jié)強(qiáng)度高、潰散性好、樹脂砂的再生回用性好等特點(diǎn)，在鑄造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。常用的樹脂主要有脲醛改性樹脂(UF/FA)，改性樹脂(PF/FA)和脲改性樹脂(UF/PF/FA)等。-般樹脂中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%以下，黏結(jié)強(qiáng)度在1.7MPa以上。盡管樹脂在鑄造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但仍存在游離甲醛含量高，污染環(huán)境；固化速度比熱芯盒、冷芯盒樹脂慢，脫模時(shí)間長(zhǎng)；樹脂價(jià)格相對(duì)較高等缺陷．近年來(lái)關(guān)于樹脂制備工藝改進(jìn)的文獻(xiàn)見諸報(bào)道，通過(guò)改進(jìn)工藝條件和添加適當(dāng)助劑，不僅可以提高樹脂的黏結(jié)強(qiáng)度，降低游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而且可以加快固化速度，增強(qiáng)韌性等，本文旨在不犧牲樹脂黏結(jié)強(qiáng)度和使用性能的前提下，增大樹脂中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而較大幅度降低其成本．河北樹脂廠著重研究了樹脂制備過(guò)程中反應(yīng)溫度、甲醛與尿素的物質(zhì)的量之比、pH值、加料方式及改性劑等因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響，給出了制備高水分樹脂的較佳工藝條件．


	


	1.實(shí)驗(yàn)部分


	


	1.1原料


	


	實(shí)驗(yàn)所用試劑：尿素、甲醛(37%)、間二、三聚氰胺、聚乙二醇400等均為市售分析純?cè)噭?，未做任何處理．和固化劑為工業(yè)品．偶聯(lián)劑KH550亦為工業(yè)品，測(cè)定強(qiáng)度前加入樹脂中，用量為樹脂質(zhì)量的0.1%；強(qiáng)度測(cè)試所用標(biāo)準(zhǔn)砂為通遼大林型砂有限公司生產(chǎn)。


	


	1.2樹脂合成原理


	


	脲醛改性樹脂的制備工藝通常可分為2步。第1步是脲醛縮合，即尿素和在弱堿性條件下縮合生成二羥脲等。


	


	第2步是樹脂合成階段，即*1階段生成的脲醛縮合產(chǎn)物在酸性條件下與縮合制得樹脂。


	


	1.3樹脂的合成工藝


	


	在帶有攪拌器、冷凝器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，按比例加入甲醛、尿素．用溶液調(diào)節(jié)pH=9.0～9.5，開動(dòng)攪拌并加熱．當(dāng)溫度達(dá)到70℃時(shí)保溫反應(yīng)40～60min;加入*2批尿素，繼續(xù)反應(yīng)40～60min；加入*3批尿素，繼續(xù)反應(yīng)40～60min；向反應(yīng)體系中加入*1批，減壓脫去適量水；調(diào)節(jié)體系pH至4.0～4.5，升溫至90～95℃，保溫反應(yīng)40min；加入捕醛劑，同時(shí)加入*2批，反應(yīng)40min；加入*3批，冷卻至60℃以下時(shí)，調(diào)體系pH值為7.0—7.5；反應(yīng)結(jié)束．


	


	1.4樹脂性能測(cè)試方法


	


	樹脂的黏度測(cè)定按照J(rèn)B/T7527-94執(zhí)行，所用儀器為NDJ-79旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)．水分測(cè)定采用MettlerToledoDL31水分測(cè)定儀測(cè)定；樹脂中游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用“法”測(cè)定；樹脂砂黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試參照J(rèn)B/T7527-94執(zhí)行，樹脂用量為型砂質(zhì)量的1%，所用儀器為SWY液壓**強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)（無(wú)錫市三峰儀器設(shè)備有限公司）．測(cè)試結(jié)果見表1．


	


	2.結(jié)果與討論


	


	2.1影響脲醛縮合的因素


	


	2.1.1反應(yīng)溫度的影響


	


	溫度是影響樹脂合成反應(yīng)的重要因素之一，不僅影響縮聚反應(yīng)進(jìn)行的程度，而且影響生成高分子樹脂的微觀結(jié)構(gòu)．由于脲醛縮合為放熱反應(yīng)，如果在這一階段反應(yīng)溫度過(guò)高，將導(dǎo)致初期尿素和甲醛反應(yīng)劇烈，生成較多三羥脲，甚至四羥脲及羥之間的縮合物——亞醚鍵，而后者進(jìn)一步脫去一分子甲醛生成亞的速度很慢，從而影響樹脂固化時(shí)的交聯(lián)程度，降低黏結(jié)強(qiáng)度．另外，反應(yīng)溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致樹脂產(chǎn)品外觀渾濁．相反，如果在較低溫度下進(jìn)行脲醛縮合，雖然也可制得透明的樹脂，但由于反應(yīng)不*，樹脂黏結(jié)強(qiáng)度較差(<1.2MPa)．作者探索了多個(gè)溫度區(qū)間(65～70℃、70—75℃、75～78℃、80—84℃、85—88℃)的脲醛縮合反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)脲醛縮合階段溫度控制在70～80℃為宜．


	


	2.1.2甲醛與尿素的物質(zhì)的量之比的影響


	


	樹脂的性能和甲醛與尿素物質(zhì)的量之比nF/nU(F表示甲醛；U表示尿素)有著密切關(guān)系。nF/nU越高，樹脂的黏結(jié)強(qiáng)度越大．因?yàn)榧兹┝吭黾?，樹脂中游離羥較多，黏附力和內(nèi)聚力增大，但若，nF/nU過(guò)高，將使體系中三羥脲和四羥脲量增大，導(dǎo)致與的縮合反應(yīng)復(fù)雜化，同時(shí)，樹脂中游離甲醛含量過(guò)高，嚴(yán)重污染環(huán)境．根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作者選取nF/nU為2.0，在工藝上采取尿素分批加入，這樣反應(yīng)初期摩爾比明顯提高，有利于二羥脲的生成，使反應(yīng)*，達(dá)到降低游離甲醛含量，提高樹脂儲(chǔ)存穩(wěn)定性的目的．


	


	2.1.3pH值的影響


	


	尿素的羥化反應(yīng)速度取決于pH值，在pH=5—8范圍內(nèi)有一較低值，pH值升高或降低，羥化反應(yīng)速度均提高，而且在pH>7.5時(shí)，不發(fā)生亞化反應(yīng)．控制尿素與甲醛在弱堿性條件下反應(yīng)，主要生成一、二、三羥脲．羥基團(tuán)的引入將降低氨基基團(tuán)剩余原子進(jìn)一步加成和縮合反應(yīng)的能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系pH值不斷降低，原因可能有2方面：1）甲醛在堿性條件下發(fā)生Cannizzaro歧化反應(yīng)，生成；2）尿素發(fā)生羥化，堿性減弱．在pH值小于7時(shí)，羥與尿素間可縮合生成亞鍵、二亞醚鍵或縮合成環(huán)狀產(chǎn)物等．因此，在脲醛縮合反應(yīng)過(guò)程中，補(bǔ)加適量堿液，有利于甲醛與尿素的進(jìn)一步加成，抑制縮合．


	


	2.2影響樹脂化的因素


	


	2.2.1pH值的影響


	


	樹脂化階段的反應(yīng)較復(fù)雜，除與羥脲間的縮聚反應(yīng)外，分子和羥脲類自身之間也會(huì)發(fā)生縮聚．另外，可與剩余甲醛反應(yīng)生成2，5-二羥，它是一種促硬劑，對(duì)樹脂初始強(qiáng)度的提*果顯著．上述反應(yīng)均為酸催化、放熱反應(yīng)，如體系pH值偏低，樹脂中縮聚物含量增加，產(chǎn)品黏度高，控制不當(dāng)甚至?xí)赡z物；pH值偏高，則反應(yīng)緩慢，而且二羥脲縮聚物含量較多，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)pH值調(diào)至5.0時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物的強(qiáng)度不大，而且樹脂放置后出現(xiàn)混濁．當(dāng)pH值控制在4.0～4.5時(shí)，產(chǎn)物長(zhǎng)時(shí)間放置（3個(gè)月）仍澄清透明．不同pH值下的反應(yīng)結(jié)果如表2所示，


	


	2.2.2溫度的影響


	


	在樹脂化階段，縮聚反應(yīng)溫度宜控制在88～95℃，在這個(gè)溫度范圍里，能和羥脲類產(chǎn)物發(fā)生縮聚，同時(shí)，分子和二羥脲分子自身間的縮聚可控．如果在95℃以上反應(yīng)，則可能導(dǎo)致縮聚過(guò)度，樹脂黏度增大．


	


	2.2.3加料方式的影響


	


	自縮聚是一個(gè)放熱反應(yīng)，如果一次性加入，往往導(dǎo)致反應(yīng)體系難以控制．出于安全性考慮，樹脂化階段應(yīng)分批加入，一方面可控制與羥脲縮聚產(chǎn)物的分子量大小，使產(chǎn)物的分子量分布較寬，滿足初始強(qiáng)度和后期強(qiáng)度的要求；另一方面，改變各批加入量，可以在一定程度上調(diào)節(jié)較終產(chǎn)品的黏度．


	


	2.3樹脂中游離甲醛的控制


	


	降低游離甲醛的方法有多種，如降低甲醛與尿素的物質(zhì)的量之比，但如前所述，此法是有限度的．另外，采用多次加入尿素的工藝也可一定程度地降低甲醛含量，但這樣做的結(jié)果導(dǎo)致工藝復(fù)雜化．在樹脂中添加甲醛捕捉劑和樹脂改性劑是降低游離甲醛含量、改進(jìn)樹脂性能的有效途徑，本文探索了間二、聚乙二醇、三聚氰胺等添加劑對(duì)樹脂性能及游離甲醛含量的影響．Ashland公司**報(bào)道，在樹脂中添加適量間二等改性劑，可加快樹脂硬化速度和提高拉伸強(qiáng)度．實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）表明，在樹脂合成過(guò)程中添加少量間二可有效降低樹脂中的游離甲醛含量，隨間二用量增加，樹脂中游離甲醛含量也進(jìn)一步降低，同時(shí)，樹脂強(qiáng)度也有所提高，


	


	三聚氰胺可與甲醛反應(yīng)生成羥三聚氰胺，因而具有降低甲醛含量的作用，從圖2可以看出，隨著三聚氰胺加入量增多，樹脂中游離甲醛含量也隨之降低，由于三聚氰胺價(jià)格較貴，添加量不宜過(guò)大．另外，三聚氰胺為多官能度化合物，它的加入對(duì)樹脂黏結(jié)強(qiáng)度也有一定貢獻(xiàn)．


	


	聚乙二醇分子中活潑的羥基可與甲醛反應(yīng)，也常作為捕醛劑使用．在樹脂合成過(guò)程中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%的聚乙二醇，可使游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1.16%降低到0.41%，但繼續(xù)增加聚乙二醇用量，游離甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低不明顯，


	


	上述結(jié)果表明，間二、聚乙二醇、三聚氰胺3種改性劑均可有效地降低樹脂中的游離甲醛含量，且對(duì)樹脂黏結(jié)強(qiáng)度有一定貢獻(xiàn)，其中間二的降醛效果較好．


	


	3結(jié)束語(yǔ)


	


	河北樹脂廠樹脂制備過(guò)程中反應(yīng)溫度、甲醛與尿素的物質(zhì)的量之比、pH值、加料方式及改性劑等因素對(duì)產(chǎn)品性能的影響，并給出了制備高水分樹脂的較佳工藝條件．甲醛與尿素的物質(zhì)的量之比為2.0；加料方式采用分步加料；脲醛縮合階段適宜溫度為70～80℃，樹脂化階段適宜溫度為88～95℃；脲醛縮合階段pH=9.0一9.5，樹脂化階段pH=4.0～4.5；改性劑間二效果較好，添加量以0.5%～0.6%為宜，所得樹脂產(chǎn)品黏結(jié)強(qiáng)度大于2.0MPa，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)**16%，游離甲醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)**0.3%，外觀為棕紅色透明液體．這種高水分樹脂制備工藝能在不犧牲樹脂黏結(jié)強(qiáng)度和使用性能的前提下較大幅度降低其成本。


	


	本文章由津聯(lián)樹脂廠！


	


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 酸樹脂的分類解析

  酸樹脂廠的分類如下：油溶性酸樹脂、水溶性酸樹脂、UV光固化酸樹脂、粉末涂料酸樹脂、其它酸樹脂。 一、油性酸樹脂，一般分類為油性固體酸樹脂、油性液狀酸樹脂。油性液狀酸樹脂?一般是指樹脂固含量為30-80%的酸樹脂，這類樹脂是經(jīng)乳液聚合反應(yīng)而成的含有**溶劑的酸樹脂，而當(dāng)因含量在大于60%以上時(shí)！一般就稱為：高固體分酸樹脂，這類樹脂因?yàn)檎?/p>

• 生產(chǎn)高水分的樹脂的制作流程

  樹脂是含有環(huán)類聚合物的總稱，具有耐高溫性能好、透氣性強(qiáng)、黏結(jié)強(qiáng)度高、潰散性好、樹脂砂的再生回用性好等特點(diǎn)，在鑄造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。常用的樹脂主要有脲醛改性樹脂(UF/FA)，改性樹脂(PF/FA)和脲改性樹脂(UF/PF/FA)等。-般樹脂中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%以下，黏結(jié)強(qiáng)度在1.7MPa以上。盡管樹脂在鑄造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但仍存在游離甲醛含量高，污染環(huán)境；