提高酚醛改性呋喃树脂粘结强度的研究

发布时间：2017-07-27 14:40

  本文关键词：提高酚醛改性呋喃树脂粘结强度的研究

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【摘要】：酚醛呋喃树脂(PF/FA)属于无氮呋喃树脂,在浇铸时不会因氮气的产生导致铸件中出现气孔等缺陷,且具有耐高温性能好和抗粘砂能力强等优点。酚醛呋喃树脂适用于浇铸温度较高的铸钢件,特别是高合金钢和大型铸钢件。但其还存在常温强度低、固透性差以及砂型脆性较大等缺陷,阻碍了酚醛呋喃在铸钢件生产中的应用。本文目标是以苯酚、甲醛、糠醇为主要原料,合成出具有较高粘结强度、综合性能优良的酚醛呋喃树脂。通过优化合成工艺,确定较优工艺条件；探索了腰果酚及多元醇改性剂对PF/FA粘结强度及其他性能的影响；研究了附加物硅烷和硅酸乙酯对PF/FA的增强作用。主要研究结果如下：(1)对比优化前后PF/FA的粘结强度,初强度由0.47MPa提高到0.52MPa,提高了10.6%；终强度由1.25MPa提高到1.44MPa,提高了15.2%。(2)选用腰果酚部分替代苯酚制备出PCF/FA,其树脂砂初强度为0.5 MPa,终强度为1.67MPa；且PCF/FA粘结强度受环境湿度影响较小。(3)多元醇在酸性反应阶段加入对PF/FA改性效果较好,其中多元醇L、多元醇M、多元醇N最佳加入量分别为反应性糠醇质量的10%、10%、15%,对比改性前,PF/FA树脂砂终强度分别提高了6.25%、11.8%、14.6%。(4)当硅烷加入量为0.3%时,PF/FA树脂砂终强度由0.94MPa提高的1.45MPa；硅酸乙酯加入量为7%时,PF/FA树脂砂终强度由0.94MPa提高到1.51MPa。同时加入0.2%硅烷与5%硅酸乙酯时,树脂砂终强度为1.58MPa。
【关键词】：酚醛呋喃树脂 粘结强度 腰果酚 多元醇 附加物
【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】：TG22
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 提高呋喃树脂粘结强度的研究进展11-18
• 1.2.1 呋喃树脂性能对粘结强度的影响11-15
• 1.2.2 原砂对呋喃树脂粘结强度的影响15-17
• 1.2.3 附加物对呋喃树脂粘结强度的影响17-18
• 1.3 本文的主要工作内容18-19
• 2 实验部分19-25
• 2.1 实验原料19-20
• 2.1.1 呋喃树脂合成所需的原料19-20
• 2.1.2 试验用原砂20
• 2.2 实验仪器及设备20-21
• 2.3 实验过程及分析方法21-25
• 2.3.0 呋喃树脂的合成21-22
• 2.3.1 抗拉强度的测试22
• 2.3.2 游离甲醛含量的测定22-23
• 2.3.3 树脂粘度的测定23
• 2.3.4 水分含量的测定23-24
• 2.3.5 呋喃树脂红外光谱的表征24
• 2.3.6 呋喃树脂接触角的测试24
• 2.3.7 树脂砂断裂面的表征24-25
• 3 酚醛呋喃树脂合成工艺的优化25-38
• 3.1 酚醛呋喃树脂(PF/FA)的合成原理25-27
• 3.1.1 酚醛加成反应25-26
• 3.1.2 羟甲基酚之间的缩聚反应26
• 3.1.3 甲阶酚醛树脂与糠醇之间的缩聚反应26-27
• 3.2 酚醛呋喃树脂(PF/FA)合成工艺的研究27-34
• 3.2.1 原料配比对PF/FA粘结强度的影响27-28
• 3.2.2 碱性阶段pH值对PF/FA粘结强度的影响28
• 3.2.3 碱性反应温度对PF/FA粘结强度的影响28-29
• 3.2.4 碱性反应时间对PF/FA粘结强度的影响29-30
• 3.2.5 碱性催化剂种类对PF/FA粘结强度的影响30
• 3.2.6 酸性阶段pH值对PF/FA粘结强度的影响30-31
• 3.2.7 酸性催化剂种类对PF/FA粘结强度的影响31-32
• 3.2.8 升温速率对PF/FA粘结强度的影响32-33
• 3.2.9 加多聚甲醛与脱水工艺对PF/FA粘结强度的影响33-34
• 3.3 验证试验34-35
• 3.4 酚醛呋喃树脂(PF/FA)的结构表征35-37
• 3.4.1 甲阶酚醛树脂的红外光谱图分析35
• 3.4.2 糠醇的红外光谱图分析35-36
• 3.4.3 PF/FA的红外光谱图分析36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 腰果酚改性酚醛呋喃树脂38-49
• 4.1 腰果酚的简介38-39
• 4.2 腰果酚改性酚醛呋喃树脂(PCF/FA)的合成39-41
• 4.2.1 腰果酚/甲醛的反应原理39-41
• 4.2.2 腰果酚、苯酚和甲醛溶液混合体系的相态41
• 4.2.3 PCF/FA的合成41
• 4.3 腰果酚改性酚醛呋喃树脂的结构表征41-43
• 4.3.1 腰果酚的红外光谱图41-42
• 4.3.2 腰果酚改性甲阶酚醛树脂的红外光谱图42-43
• 4.3.3 PCF/FA的红外光谱图43
• 4.4 腰果酚改性酚醛呋喃树脂合成工艺的优化43-47
• 4.4.1 腰果酚用量对PCF/FA粘结强的影响43-44
• 4.4.2 甲醛与总酚物质的量之比对PCF/FA粘结强的影响44-45
• 4.4.3 碱性阶段pH值对PCF/FA粘结强度的影响45
• 4.4.4 碱性催化剂的种类对PCF/FA粘结强度的影响45-46
• 4.4.5 碱性阶段反应时间对PCF/FA粘结强度的影响46-47
• 4.5 验证试验47
• 4.6 PCF/FA的抗湿性研究47-48
• 4.7 本章小结48-49
• 5 多元醇改性酚醛呋喃树脂49-56
• 5.1 多元醇L对PF/FA粘结强度的影响49-50
• 5.1.1 多元醇L加入量对PF/FA粘结强度的影响49-50
• 5.1.2 多元醇L的加入位置对PF/FA粘结强度的影响50
• 5.2 多元醇M对PF/FA粘结强度的影响50-52
• 5.2.1 多元醇M的加入量对PF/FA粘结强度的影响50-51
• 5.2.2 多元醇M的加入位置对PF/FA粘结强度的影响51-52
• 5.3 多元醇N对PF/FA粘结强度的影响52-53
• 5.3.1 多元醇N的加入量对PF/FA粘结强度的影响52
• 5.3.2 多元醇N的加入位置对PF/FA粘结强度的影响52-53
• 5.4 多元醇改性机理分析53-55
• 5.5 本章小结55-56
• 6 附加物对酚醛呋喃树脂性能的影响56-64
• 6.1 附加物对PF/FA的增强作用56-57
• 6.1.1 硅烷对PF/FA粘结强度的影响56-57
• 6.1.2 硅酸乙酯对PF/FA粘结强度的影响57
• 6.2 附加物对PF/FA增强作用机理分析57-62
• 6.2.1 附加物对PF/FA润湿能力的影响60-62
• 6.3 附加物的复合作用对PF/FA性能的影响62-63
• 6.4 本章小结63-64
• 7 结论与展望64-66
• 7.1 结论64-65
• 7.2 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 附录71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 柯金炼;;腰果酚醛树脂的合成[J];化工时刊;2008年12期

2 赖中义;自硬呋喃树脂砂工艺性能研究[J];机械;2005年S1期

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本文编号：581959