Способ получения карбамидо-фуранового связующего для изготовления литейных стержней и форм

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОж ЛИК

З(50 В 22 С 1 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР йб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,(21 ) 3309803/22-02 (22 ) 02 ° 07. 81 .(46) 07.07.83. Бюл. 9 25 (72 ) В.С. Кожевников, Х.A. Ахмедов, A.Â. Тюмина и M. Ахмадалиев (53 ) 621.742.4(088.8 ) (56) 1. Связующие в литейном производстве. Каталог. Отделение

НИИТЭХИМ, НИИПМ НПО "Пластмассы", Черкассы, 1979, с. 2-7.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 444791, кл. С 08 6 37/32, 1974. (54 ) (57 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАИИДО ФУРАНОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ, вклюÄSUÄÄ 1026927 А чающий конденсацию карбамидо-формальдегицного олигомера, фурфурилового спирта и фурфурольно-ацетонового мономера при нагревании, о т л и ч а;ю шийся тем, что, с целью повыаения прочности в сухом состоянии н термостойкости .стержней и форм, в качестве фурфурольно-ацетоно. вого мэномера используют дифурфурили денацетон и процесс конденсации ведут при 90-98ОС в течение 30-50 мин и ,при массовом соотношении карбамидоформальдегндного олигомера, фурфурилового спирта и дифурфурилденацетона соответственно, (3,0-4,0 ):(3,0-3,5 ):

:(4,0-2 5), 1026927

Условная вязкость (В3-4 ), с

30 "50

Изобретение относится к получению связующих на основе карбамидо-фурановых смол, предназначенных для

Литейного производства, а именно к

Получению литейных связующих на осНове фурфурольно-ацетонового мономера.

Для .этих целей применяются карбамидно-фурановые смолы с использованием фурфурилового спирта.

Иэнестны карбамидо-фурановые свя- f0 зующие для литейного производства, используемые в основном при получейии отливок из чугуна и цветных металлов и получаемые конденсацией карбамидной смолы с фурфуриловым 15 спиртом в присутствии небольших добавок мочевины и н отдельных случаях феноло-формальдвгидной смолы, которые обладают хорошими экономическими показателями и физико-механическими характеристиками (11 .

Однако эти смолы недостаточно термостойки. Связующие с высоким содержанием фурфурилового спирта отличаются высокой эффектинностью, однако имеют высокую стоимость. Большое содержание азота н карбамидо-фурановых связующих не позволяет испольэовать их для стального литья.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения карбамидо-фуранового связующего на основе фурфурольно-ацетонового мономера (CA ), получаемого конденсацией карбамидо-формальдегидно- 35 го олигомера, фурфурилоного спирта и фурфурол-ацетонового мономера при

85-90ОС в течение 1 ч при массовом соотношении указанных ингредиентон соответственно 4:3:3 (2J . - 40

В качестве фурфурол ацетонового мономера в этом способе используется мономер ФА - продукт конденсации (в эквимолярном соотношении ) фурфурола с ацетоном н водной среде в присутствии щелочного катализатора.

Мономер ФА представляет собой жидкость с вязкостью 13-18 с (ВЗ-"4 ) и содержит до 50-60% монофурфурилиденацетона. Полученное связующее является смолообраэной жидкостью черного цвета с вязкостью 10-20 с (B3- 4 ).

ОПтимальная температура отнерж" дения песчаных смесей на основе этого связующего 220 С.

Однако прочность форм и стержней в сухом состоянии и их термостойкость нуждаются н дальнейшем улучшении.

Цель изобретения — повышение прочности форм и стержней в сухом сос- 60 тоянии,и их термостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения карбамидо-фуранового связующего для изготовления литейных стержней и форм, включающему конденсацию карбамидо-формальдегидного олигомера, фурфурилового спирта и фурфурольноацетонового мономера при нагревании, н качестве фурфурольно-ацетонового мономера используют дифурфурилиденацетон и процесс конденсации ведут при

90-98 С в течение 30-50 мин и при о массовом соотношении карбамидоформальдегидного олигомера, фурфурилового спирта и дифурфурилиденацетона соответственно (3,0-4,0):(3,0=

3,5)(4,0-2,5) °

Мономер дифурфурилиденацетон. (ДиФА) — продукт конденсации двух молей фурфурола с одним молем ацетона н водно-спиртовой среде в присутствии щелочного катализатора, представляет собой порошок от желтого до оранжевого цвета с т.пл. 5058ОС (ТУ Р П-730-71 ),структурная формула которого

Процесс получения связующего предлагаемым способом заключается в следующем.

В любой последовательности загружают исходные компоненты: карбамидную смолу, фурфуриловый спирт, дифурфурилиденацетон в заданном соотношении и перемешивают нри 90-98 С в течение 30-50 мин и беэ проведения стадии вакуум-сушки, так как не образуется легколетучих продуктов.

В качестве карбамидо-формальдегидного олигомера целесообразно использовать карбамидную смолу КС-11 (ТУ 6-05-1375-75), полученную при молярном соотношении моченины и формальдегида 1:(2,3-2,5).

Проведение процессов конденсации при температуре ниже 90 С при укаэанных соотношениях ингредиентов приводит к расслоению реакционной смеси, а выше 98 C — к повышению вязкости до 80 с и выше (по В3-4 ), что делает ее нетехналогичной и неприемлемой для использования.

При продолжительности конденсации менее 30 мин не обеспечиваются условия для полного взаимодействия загруженных ингредиентов, а при продолжительности конденсации более

50 мин имеет место укрупнение макромолекул, сопровождающееся резким нарастанием вязкости реакционной массы.

Выбранные пределы массовых соотношений ингредиентов при синтезе обеспечивают получение связующего с требуемым комплексом свойств:

1026927

Содержание сухого остатка, мас. %

60-70

Содержание свободного формальдегида, мас.%

Валовое содержание азота, мас.%

Стабильность связующего

1,5-1,8

3 мес

Таблица 1

3:3!4

4:3:3

92+2

96+ 2

94 -2

85-90

40

60

10-20

36-37

23

45,2

42, 3

39,7

0,6

1,2

3,0

3i0

3,25

Связующее

Температура воспламенения и температура вспышки характеризуются соответствующими показателями дпя фурфурилового спирта (вспышка

Параметры, характеризующие способ получения и свойства связующего

Массовое соотношение между карбамидной смолой (КС-11 ), фурфуриловым спиртом и мономЕром ДиФА

Массовое сотношение между карбамидной смолой (КС-11 ), фурфуриповым спиртом и мономером ФА

Температура конденсации, С

Продолжительность конденсации, мин

Вязкость продукта (ВЗ-4 ), с

Коксовое число, %

Содержание азота, %

Для сравнительной проверки технической эффективности связующих

9 1-4 приготавливают стержневую смесь следующего состава, мас.ч.:

Песок кварцевый 100

70%-ный водный раствор бензолсульфо- 0,65 кислоты

74 С, пределы воспламенения 61117 С.

Связующее предназначено для использования в составах песчано-смоляных смесей теплового отверждения, интенсифицируемого дополнительно благодаря наличию кислого катализатора (например, 70%-ного раствора бензолсульфокислоты ).

В табл, 1 приведены параметры синтеза и свойства связующих 1-3, полученных предлагаеьым способом и. 4, синтезированного иэвестныа спо собом (2) .

Показатели для связукщих, в

3,5:3,5:3,0 4,0г3 5 2,5

Полученные из стержневой смеси

50 образцы (восьмерки ) термообрабатывают при 210-220 С в течение- 510 мин, затем их охлаждают до комнатной температуры, после чего определяют прочностные свойства.

Результаты прочностных испытаний смесей со связующими 1-4 приведены в табл. 2 °

1026927

;Таблица 2

Т т

Показатели свойств при испытаниях смесей, содержащих связующие, Ю

Свойства

Прочность на разрыв, кгс/см2, после выдержки при 220 С в течение

27,6

34,0

30,4

25,0

5 мин

10 мин

26,0

28,8

28,5

33,8

Составитель С. Тепляков

Редактор Н. Швыцкая Техред N. Коштура Корректор A.Ïoâõ

Заказ 4630/14 Тираж 81 3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пр делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из результатов испытаний, связующее, полученное предлагаемым способом, превосходит связующее, полученное по прототипу. Так, 25 показатель прочности образцов стержневай смеси увеличивается на 8-36%:

27-:34 кгс/см против 25,0 кгс/см по < прототипу за 5 мин и 27,8-33,8 кгс/см против 26,0 кгс/см за 10 мин (табл. 2), а коксовое число, характеризующее термостойкость связующего, увеличивается на 7-20% (табл. 1 ):

39,7-45,2% против 36-37% по прототипу.

Пониженное содержание азота в связующем, полученном предлагаемым способом, позволяет испольэовать его при производстве стального литья.

Таким образом, описанный способ получения связующего обеспечивает повышение прочности и термостойкости стержней и форм.