气硬酚醛树脂粘结剂工艺性能优化及机理研究

论文摘要

开发出高质、高效、节能、环保的新型粘结剂是21世纪“绿色铸造”发展的迫切需要。为了适应该要求,英国Foseco公司在1989年推出一种新工艺为CO2固化碱性甲阶酚醛树脂冷芯盒工艺。这种工艺的优点是:有毒成分含量低（游离酚含量＜0.2%,游离甲醛含量＜0.1%）,环境污染小,硬化工艺简单,生产效率高等。本课题研究主要内容是CO2固化碱性甲阶酚醛树脂,不同于Foseco公司的CO2固化碱性甲阶酚醛树脂工艺,本课题以开发新型环保粘结剂为目,选择R盐作为交联剂、不同的合成工艺,以降低成本、提高强度;提高催化剂含量,以提高羟甲基含量及存放性;进行优化工艺实验及改性初步探索。本课题的内容可分为几部分:1)对合成机理进行了初步的分析与探讨,参考大量资料、进行大量的探索性试验。初步确定苯酚、甲醛、催化剂的配比范围和基本合成工艺;确定合成试验的加料方式和树脂粘度值;通过单因素试验,分析各因素对树脂砂性能的影响,因而确定正交试验的水平和因素。通过正交实验对参数进行优化,得到苯酚:甲醛:催化剂的最佳配比为1:2.3:0.2。2)酚醛树脂粘结剂是由树脂本体、分散剂、交联剂、偶联剂按照一定的配比组成的粘结剂体系。通过单因素试验分析出各个成分对粘结剂粘结强度的影响,又分析了砂芯的电镜照片断口形貌,从而找出正交试验的水平和因素,最后进行正交试验对其优化,得到配比最优的粘结剂,其最佳配比为树脂:NaOH:R盐:硅烷=100:13:50:1（质量比）。3)通过在合成初期添加R盐、硅烷、乙醇、丙烯酸对酚醛树脂进行改性,提高了强度,其中效果最好的是R盐;测试了此种CO2硬化碱性酚醛树脂粘结剂型（芯）砂的工艺性能:可使用时间、发气量、溃散性等。4)通过市场调查,对CO2硬化碱性酚醛树脂粘结剂做以经济性分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外铸造粘结剂的发展趋势和要求
• 1.1.1 国内外铸造粘结剂的发展趋势
• 1.1.2 对粘结剂的要求
• 1.2 国内外树脂粘结剂的研究进展及优点
• 1.3 气硬树脂砂的发展概况
• 1.3.1 有毒气体硬化树脂砂
• 1.3.2 低毒气体硬化树脂砂
• 1.3.3 无毒气体硬化树脂砂
• 1.4 本课题研究的目标、内容、解决的关键问题
• 第二章 实验准备及试验方法
• 2.1 实验准备
• 2.1.1 实验材料和主要试剂
• 2.1.2 试验仪器及设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 试样的制备
• 2.2.2 抗压强度试验
• 2.2.3 合成酚醛树脂粘度的测量
• 2.2.4 型砂发气性测定
• 2.2.5 型砂溃散性的测定
• 2.2.6 型砂可使用时间的测定
• 2.2.7 粘结桥及其断口形貌的SEM分析
• 第三章 酚醛树脂的合成
• 3.1 酚醛树脂合成的基本原理
• 3.2 酚醛树脂合成的探索性试验
• 3.2.1 催化剂、甲醛配比的初步选择
• 3.2.2 树脂粘度对强度的影响
• 3.2.3 加料方式对合成工艺的影响
• 3.3 酚醛树脂合成工艺的优化
• 5min作为考察指标的正交试验结果分析'>3.3.1 以试样σ_5min作为考察指标的正交试验结果分析
• 4h作为考察指标的正交试验结果分析'>3.3.2 以试样σ_4h作为考察指标的正交试验结果分析
• 24h作为考察指标的正交试验结果分析'>3.3.3 以试样σ_24h作为考察指标的正交试验结果分析
• 3.4 酚醛树脂合成的基本工艺条件的确定
• 2硬化碱性酚醛树脂交联剂的研究及固化机理分析'>第四章 CO₂硬化碱性酚醛树脂交联剂的研究及固化机理分析
• 4.1 碱对砂芯抗压强度的影响
• 4.1.1 碱的种类对甲阶酚醛树脂粘结剂性能的影响
• 4.1.2 NaOH含量对提高粘结强度的影响及其机理分析
• 4.2 R盐对砂芯抗压强度的影响及其机理分析
• 4.3 偶联剂硅烷对砂芯抗压强度的影响及其机理分析
• 4.4 NaOH、R盐和硅烷偶联剂最佳配比的优化
• 4.5 树脂粘结剂的加入量对砂芯抗压强度的影响
• 2硬化碱性酚醛树脂吹气工艺的研究'>4.6 CO₂硬化碱性酚醛树脂吹气工艺的研究
• 4.6.1 吹气时间对砂芯抗压强度的影响
• 2气体流量对抗压强度的影响'>4.6.2 CO₂气体流量对抗压强度的影响
• 4.7 固化机理分析
• 4.8 改性剂对树脂粘结强度的影响
• 4.8.1 几种改性剂对粘结强度的影响
• 4.8.2 丙烯酸改性酚醛树脂对树脂粘结强度的影响
• 第五章 工艺性能的测试
• 2硬化碱性酚醛树脂砂的发气量'>5.1 CO₂硬化碱性酚醛树脂砂的发气量
• 2硬化碱性酚醛树脂砂的溃散性'>5.2 CO₂硬化碱性酚醛树脂砂的溃散性
• 2硬化碱性酚醛树脂砂的可使用时间'>5.3 CO₂硬化碱性酚醛树脂砂的可使用时间
• 5.4 砂芯放置时间对抗压强度的影响
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢