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

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК З(50 В 22 С 1 22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Связующие в литейном производстве. Каталог. Отделение НИИТЭХИМ, НИИПМ НПО "Пластмассы", Черкассы, 1979, с. 2-7.2. Авторское свидетельство СССР 9 444791, кл. С 08 0 37/32, 1974.(54 ) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАИИДО ФУРАНОВОГО СВЯЗЯОЩЕГО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ, вклюЯО 1026927 А чающий конденсацию карбамидо-формальдегидного олигомера, фурфуриловогоспирта и фурфурольно-ацетоновогомономера при нагревании, о т л и ч а;ю щ и й с я тем, что, с целью повыаения прочности в сухом состоянии н термостойкости .стержней иФорм, в качестве фурфурольно"ацетоно.вого мэномера используют дифурфурили .денацетон и процесс конденсации ведутпри 90-98 ОС в течение 30-50 мин и,при массовом соотношении карбамидоформальдегндного олигомера, фурфурилового спирта и дифурфурилденацетонасоответственно, (3,0-4,0 ):(3,0-3,5 ):(ВЗ), с 30"50 Изобретение относится к получению связующих на основе карбамидо-фура- новых смол, предназначенных для Литейного производства, а именно к Получению литейных связующих на основе фурфурольно-ацетонового моно мера.Для .этих целей применяются карбамидно-фурановые смолы с использованием фурфурилового спирта.Известны карбамидо-фурановые свя 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 в 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 эффективностью, однако имеют высокую стоимость. Большое содержание азота в карбамидо-фура- новых 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 (ФА ), получаемого конденсацией карбамидо-формальдегидно го олигомера, Фурфурилового спирта и фурфурол"ацетонового мономера при 85-90 ОС в течение 1 ч при массовом соотношении указанных ингредиентов соответственно 4:3:3 2). 40В качестве фурфуролацетонового мономера в этом способе используется мономер ФА - продукт конденсации (в эквимолярном соотношении ) фурфурола с ацетоном в 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 (ВЗ).ОПтимальная температура отверж" дения песчаных смесей на основе этого связующего 220 С.Однако прочность форм и стержней в сухом состоянии и их термостойкость нуждаются в дальнейшем улучшении.Цель изобретения - повышение прочности форм и стержней в сухом сос тоянии,и их термостойкости. Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениякарбамидо-фуранового связующего для изготовления литейных стержней и форм, включающему конденсацию карбамидо-формальдегидного олигомера, Фурфурилового спирта и фурфурольноацетонового мономера при нагревании, в качестве Фурфурольно-ацетонового мономера используют дифурфурилиденацетон и процесс конденсации ведут при 90-98 С в течение 30-50 мин и приомассовом 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 в водно-спиртовой среде в присутствии щелочного катализатора, представляет собой порошок от желтого до оранжевого цвета с т.пл. 50- 58 ОС (ТУ Р П-71 ),структурная формула которого СН 0 Н С 0 С СН О ОПроцесс получения связующегопредлагаемым способом заключаетсяв следуощем.В любой последовательности загружают исходные компоненты: карбамидную смолу, Фурфуриловый спирт, дифурфурилиденацетон в заданном соотношении и перемешивают нри 90-98 фСв течение 30-50 мин и беэ проведения стадии вакуум-сушки, так какне образуется легколетучих продуктов.В качестве карбамидо-Формальдегидного олигомера целесообразно использовать карбамидную смолу КС(ТУ 6-05-1375-75), полученную при молярном соотношении мочевины и формальдегида 1:(2,3-2,5).Проведение процессов конденсациипри температуре ниже 90 С при укаэанных соотношениях ингредиентов приводит к расслоению реакционной смеси,а выше 98 С - к повышению вязкостидо 80 с и выше (по ВЗ), что делаетее нетехналогичной и неприемлемойдля использования,При продолжительности конденсациименее 30 мин не обеспечиваются условия для полного взаимодействиязагруженных ингредиентов, а при продолжительности конденсации более50 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 сухогоостатка, мас. Ъ 60-70 Содержание свободного формальдегида,мас.Ъ,Валовое содержаниеазота, мас.ЪСтабильностьсвязующего 1,5-1,8 3 мес 0 Таблица 1 3Зф 4 4 и 3;3 92+2 96+ 2 94+2 85-90 30 40 50 60 26 10-20 36-37 32 23 45,2 42,3 39,7 0,6 1,2 3,0 3,0 3,25 Связующее Температура воспламенения и температура вспышки характеризуются соответствующими показателями дпя фурФурилового спирта ( вспышка Параметры, характеризующиеспособ получения и свойствасвязующего Массовое соотношение между карбамидной смолой (КС),Фурфуриловым спиртом и мономЕром ДифА Массовое сотношение междукарбамидной смолой (КС),ФурФуриповым спиртом и мономером ФА Температура конденсации, С Продолжительность конденсации, мин Вязкость продукта (ВЗ), сКоксовое число, ЪСодержание азота, Ъ Для сравнительной проверки технической эФФективности связующих В 1-4 приготавливают стержневую смесь следующего состава, мас.ч,:Песок кварцевый 100 70 Ъ-ный водныйраствор бензолсульФо" 0,65 кислоты 74 С, пределы воспламенения 61117 С,Связующее предназначено для использования в составах песчано-смоляных смесей теплового отверждения,интенсиФицируемого дополнительноблагодаря наличию кислого катализатора (например, 70 Ъ-ного растворабензолсульФокислоты ).В табл, 1 приведены параметрысинтеза и свойства связующих 1-3,полученных предлагаеьым способоми. 4, синтезированного иэвестньм способом Показатели для связукщих, В 3,5:3,5:3,0 4,0 г 35 з 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.55Результаты прочностных испытанийсмесей со связующими 1-4 приведеныв табл. 21026927 Т а б л и ц а 2 Ра Показатели свойств при испытаниях смесей, содержащих связующие, 9 Свойства Прочность на разрыв,кгс/см 2, после выдержкипри 220 С в течение 27,6 34,0 30,4 25,0 5 мин10 мин 26,0 28,8 28,5 33,8 Составитель С, ТепляковРедактор Н, Швыцкая Техред М, Коштура Корректор А.Повх Заказ 4630/14 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР пр делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из результатов испытаний, связующее, полученное предлагаейым способом, превосходит связующее, полученное по прототипу, Так, 25 показатель прочности образцов стержневЬй смеси увеличивается на 8-36: 27-:34 кгс/см против 25,0 кгс/см попрототипу 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 предлагаемымспособом, позволяет испольэовать егопри производстве стального литья,Таким образом, описанный способполучения связующего обеспечиваетповышение прочности и термостойкостистержней и форм.