CO2硬化碱性酚醛树脂交联剂的研究

摘要： 本文重点对树脂砂交联剂的类型和加入量进行了系统深入的研究。在实验中，以试样抗压强度为主要考察目标，考察了氢氧化钾、硅烷、硼砂加入量对试样抗压强度的影响，获得了交联剂加入量的最佳配比，制成了可用于生产的粘结剂。

Abstract： This paper focuses on the type of cross-linking agent and the amount of system-depth study. In the experiment， the compression strength of the sample is the main target in test. Inspected the joined amount of the potassium hydroxide， the silicon hydride， the borax to the sample compressive strength influence，and obtained the best joined quantity of allocated proportion， it has made the cementing agent which can be used in produce.

关键词： 铸造；酚醛树脂；交联剂

Key words： foundry；phenolic resin；cross-linking agent

中图分类号：TG221 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）02-0319-02

0 引言

在铸造材料领域里，气硬化酚醛树脂粘结剂是适应绿色环保要求的一种极有前途的新型材料，其粘结剂的主要成分是水溶性的碱性甲阶酚醛树脂和含氧酸盐。[1]

1 试验的材料、仪器及方法

1.1 试验的材料和仪器 试验所用原砂为S/100（0）大林擦洗砂。试剂主要有甲醛、苯酚、KOH、硅烷、硼砂等。

试验的仪器主要有电动搅拌器、三口烧瓶、铁架台、温度计、电子炉、电子秤、冷凝管、烧杯、滴定管、锤击式制样机、转子流量计等。

1.2 试样的制备 先取1000g原砂，然后按一定比例加入粘结剂，混制3min后出砂。按照GB2684-81规定，将混制好的树脂砂在制样机上锤击3次，制成尺寸为？覫50mm×50mm的试样[2]，然后将样筒置于吹气装置上，吹CO2气体60s将其硬化，即完成试样的制备。

1.3 试样强度测试 测试气硬碱性酚醛树脂砂硬化后的抗拉强度。需测试试样制备完成后立即测定的初强度，放置4小时后的中强度以及放置24小时后的终强度。

2 气硬碱性酚醛树脂交联剂的组成及其工艺性能

综合考虑各方面因素，本实验以硅烷、硼砂、KOH，作为气硬碱性酚醛树脂交联剂的主要成分。

2.1 氢氧化钾含量对试样抗压强度的影响 表1和图1为树脂：硼砂：硅烷=100：16：1%（质量比），氢氧化钾分别以30g、45g、60g、75g加入时，测试得到的试样强度。由此可知，随着氢氧化钾加入量的提高，试样的抗压强度先增大，再减小，氢氧化钾的最佳含量应控制在45g-60g之间。

2.2 硼砂含量对试样抗压强度的影响 表2及图2为树脂：KOH=100：45，硼砂分别以10g、16g、20g、24g加入时，测试得到的试样强度。由此可知，硼砂对试样的抗拉强度影响比较大。随着硼砂加入量的提高，试样的抗压强度先增大，后减小，硼砂的最佳含量应控制在16g-20g之间。

2.3 硅烷加入量对试样抗压强度的影响 表3和图3为树脂：KOH：硼砂=100：45：16，硅烷分别以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%加入时，测试得到的试样强度。由此可知，随着硅烷加入量的提高，试样的抗压强度先增大，后减小，硅烷的最佳含量应控制在1%-1.5%之间。（表3）

2.4 小结 通过实验得出，当加入100g树脂时，KOH的最佳含量应控制在45g-60g之间；偶联剂硅烷的最佳含量应控制在1%-1.5%之间；硼砂的最佳含量应控制在16g-20g之间。

2.5 树脂砂交联剂的最佳配比 为了研究硅烷、KOH、硼砂的配比情况，用正交实验来选择最佳配比工艺。[3]表4为各因素水平设计。

对表4所列的三个因素三个水平进行实验。从表5可知，氢氧化钾对实验结果影响最大，硼砂影响较大，硅烷影响次之。为了使指标达到最优，得到的最佳工艺组合应为A3 B2 C3，即氢氧化钾的加入量为60g，硼砂的加入量为18g，硅烷的加入量1.5%。

3 结论

本课题中树脂合成采用的工艺为碱性法分段升温滴定合成工艺。采用硅烷作为偶联剂，硼砂作为交联剂，氢氧化钾作为分散剂，通过试验得出硅烷随着含量的增大，试样强度则先增大，后减小，最佳的加入量控制在1%～1.5%之间，硼砂随着含量的增大，试样抗压强度先增大，后减小，最佳的加入量控制在16g～20g，氢氧化钾随着含量的增大，试样抗压强度先增大，后减小，最佳的加入量控制在45g～60g之间，它们的最佳配比为：树脂：KOH：硼砂：硅烷=100：60：18：1.5%。硅烷的加入量为粘结剂的1.5%。

参考文献：

[1]李英民，石娜，刘伟华.CO2硬化碱性酚醛树脂粘结剂的研究[J].铸造工程，2008，32（2）.

[2]刘伟华，任玉艳.铸造用CO2硬化酚醛树脂粘结剂系统的优化[J].机械工程学报，2008，44（12）.

[3]张颖杰.CO2硬化碱性酚醛树脂材料及工艺的研究[D].

2007.