呋喃树脂固化剂体系及其性能的研究

发布时间：2017-06-14 15:01

  本文关键词：呋喃树脂固化剂体系及其性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：呋喃树脂作为一种胶粘剂被广泛应用于铸造领域。呋喃树脂的使用性能除了与呋喃树脂本身的性能有关,还与呋喃树脂配套使用的固化剂体系有很大关系。本论文主要目的是通过研究固化剂体系对呋喃树脂固化性能的影响,研制出对环境友好的高性能的系列呋喃树脂固化剂,并对其性能进行深入研究。本文主要包括以下三个方面的研究：(1)采用单因素分析法,研究了固化剂体系对呋喃树脂固化性能的影响,筛选出溶解性好、挥发性好、环境友好的呋喃树脂固化剂体系。同时采用理论计算和实验相结合的方法,研制出满足不同温度和湿度下应用要求的系列固化剂。结果表明,固化剂溶剂为甲醇水溶液(1：1)时,树脂固化后终强度最高可达1.5MPa,与其他固化剂相比,强度提高了40%左右。固化剂中无机酸成分为浓硫酸时,无气体产生和挥发,其总酸度调节范围宽,可调节至60%以上。对甲基苯磺酸含量为20%的固化剂,终强度最高达1.6MPa,且型砂表面紧实,无掉砂现象。(2)采用单因素分析法,研究了呋喃树脂、固化剂加入量、固化温度、固化湿度对树脂固化性能的影响,以及总酸度对可使用时间和脱模时间的影响。通过不同工况的固化强度对比,确定了合理的固化过程操作方式。结果表明,呋喃树脂和固化剂合理的加入量分别为占砂重的1.0～1.2%和占树脂的质量40～50%。当温度由45℃降至20℃,树脂初、终强度分别降低了41%、3%；当湿度由40%升至70%,树脂初、终强度降低率都在40%左右。合理的固化温度和湿度分别在20～30℃、50～60%。可使用时间和脱模时间随固化剂总酸度的增加而增大。在固化操作过程中,采用连续进料,先加入固化剂,再加入呋喃树脂的进料方式,与其他方式相比,终强度提高了20%左右。(3)通过测试固化剂的外观和性能指标随时间和温度的变化,研究了固化剂的稳定性以及温度对固化剂体系稳定性的影响。结果表明,研制的复合固化剂长时间存放时,固化剂外观稳定性和固化剂性能指标较为稳定,外观稳定性和固化剂性能指标变化范围在±5%以内。
【关键词】：呋喃树脂 固化剂 固化性能 拉伸强度
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG223;TQ433.439
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 自硬砂造型法的简介11
• 1.2 自硬呋喃树脂砂概述11-12
• 1.3 呋喃树脂固化剂研究进展12-18
• 1.3.1 磷酸类固化剂12-13
• 1.3.2 磺酸类固化剂13-16
• 1.3.3 硫酸酯类固化剂16
• 1.3.4 复合固化剂16-17
• 1.3.5 其它类型固化剂17-18
• 1.4 呋喃树脂固化机理研究进展18-20
• 1.4.1 呋喃树脂亲电取代以及D-A环加成固化机理18-19
• 1.4.2 呋喃树脂非氧化破裂加成固化机理19-20
• 1.5 本课题的研究意义、目的和主要研究内容20-21
• 2 实验部分21-26
• 2.1 实验原料及仪器21-22
• 2.1.1 实验原料21
• 2.1.2 实验设备21-22
• 2.1.3 实验用原砂和呋喃树脂22
• 2.1.4 实验仪器及装置22
• 2.2 样品制备22-23
• 2.2.1 呋喃树脂固化剂制备过程22-23
• 2.2.2 呋喃树脂砂制模和拉伸强度测试过程23
• 2.3 表征与测试23-26
• 2.3.1 固化剂总酸度测定23-24
• 2.3.2 固化剂游离硫酸含量测定24
• 2.3.3 呋喃树脂砂强度测定24-25
• 2.3.4 固化剂粘度测定25
• 2.3.5 固化剂密度测定25
• 2.3.6 傅立叶转换红外光谱(FT-IR)测定25-26
• 3 呋喃树脂固化剂体系对呋喃树脂固化性能的影响26-46
• 3.1 硫酸与溶剂质量比对固化剂性能指标的影响26-30
• 3.1.1 硫酸与甲醇质量比(S/MW)对固化剂性能指标的影响26-27
• 3.1.2 硫酸与甲醇水溶液质量比(S/MW)对固化剂性能指标的影响27-30
• 3.2 溶剂体系对呋喃树脂固化剂固化性能影响30-35
• 3.2.1 不同溶剂对呋喃树脂固化剂固化性能的影响30-32
• 3.2.2 醇与水质量比对呋喃树脂固化剂固化性能的影响32-35
• 3.3 无机酸种类对呋喃树脂固化剂固化性能影响35-36
• 3.4 有机磺酸种类对呋喃树脂固化剂固化性能的影响36-43
• 3.4.1 溶剂为甲醇水溶液时有机磺酸对呋喃树脂固化剂固化性能的影响36-39
• 3.4.2 溶剂为乙醇水溶液时有机磺酸对呋喃树脂固化剂固化性能的影响39-41
• 3.4.3 在醇水溶液中对甲基苯磺酸对呋喃树脂固化剂固化性能的影响41-43
• 3.5 系列呋喃树脂固化剂制备方案43-45
• 3.6 本章总结45-46
• 4 固化工艺条件对呋喃树脂固化过程的影响46-57
• 4.1 呋喃树脂固化过程的特征46
• 4.2 固化反应条件对呋喃树脂固化过程的影响46-52
• 4.2.1 原砂对呋喃树脂固化过程的影响46-47
• 4.2.2 呋喃树脂含量对呋喃树脂固化过程的影响47-48
• 4.2.3 固化剂含量对呋喃树脂固化过程的影响48-50
• 4.2.4 固化温度对呋喃树脂固化过程的影响50-51
• 4.2.5 固化湿度对呋喃树脂固化过程的影响51-52
• 4.3 固化剂对呋喃树脂固化速率的影响52-54
• 4.3.1 可使用时间和脱模时间52
• 4.3.2 固化剂总酸度对可使用时间和脱模时间的影响52-54
• 4.4 固化操作工艺对呋喃树脂固化性能的影响54-56
• 4.4.1 呋喃树脂和固化剂的加入顺序对呋喃树脂固化性能的影响54-55
• 4.4.2 呋喃树脂和固化剂的加入方式对呋喃树脂固化性能的影响55-56
• 4.5 本章总结56-57
• 5 呋喃树脂固化产物结构的表征及固化剂体系的稳定性57-64
• 5.1 呋喃树脂固化产物结构的表征57-59
• 5.1.1 呋喃树脂固化产物样品的准备57
• 5.1.2 呋喃树脂固化产物红外谱图的分析57-59
• 5.2 呋喃树脂固化剂稳定性59-62
• 5.2.1 呋喃树脂固化剂外观稳定性59-60
• 5.2.2 呋喃树脂固化剂性能指标和固化性能的稳定性60-61
• 5.2.3 温度对呋喃树脂固化剂稳定性的影响61-62
• 5.3 系列呋喃树脂固化剂的选择使用62-63
• 5.4 本章总结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 附录71

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