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1、Vol151No14铸造Apr.2002FOUNDRY·201·专题综述CO2固化碱性甲阶酚醛树脂粘结剂的研究进展12221谭晓明,赵春玲,尚永华,李焰,黄乃瑜(11华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;21华中科技大学化学系,湖北武汉430074)摘要:CO2固化碱性甲阶酚醛树脂粘结剂是一种新型的造型、制芯材料。自问世以来,引起了国内外学者的广泛重视,经过十多年的研究,已在粘结剂的固化机理、甲阶酚醛树脂的合成与改性、新型固化剂的选择、固化工艺的改进等方面取得了许多新的进展。关键词:二氧化碳气硬粘结剂;冷芯盒粘结剂;甲阶酚醛树脂;综述+中图分类号:TG22111文献
2、标识码:A文章编号:100124977(2002)0420201204ResearchProgressofCO22phenolicResinBinderSystem12221TANXiao2ming,ZHAOChun2ling,SHANGYong2hua,LIYan,HUANGNai2yu(11DepartmentofMaterialScienceandEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,Hubei,China;21DepartmentofChemistry,HuazhongUnivers
3、ityofScienceandTechnology,Wuhan430074,Hubei,China)Abstract:TheCO22phenolicresinbindersystemisanewmoldingandcore2makingbinderforcold2boxprocess,whichhasmanyadvantageproperties.Inthelast10yearstherehasbeensomenewsignificantdevelopmentinthemodificationoftheresin,theselectionoftheadditivesandimpro
4、vementofthecuringprogress.Keywords:CO22curedbinder;cold2boxbinder;phenol2formaldehyderesin;summarizeCO2固化的碱性甲阶酚醛树脂冷芯盒工艺是英国甲阶酚醛树脂和无机交联剂(硼酸盐、锡酸盐、铝酸Foseco公司在1989年推出的一种新型造型、制芯工盐等),其pH值在14左右。在强碱性条件下,甲阶艺。碱性甲阶酚醛树脂被称为面向21世纪的造型材酚醛树脂和交联剂处于游离状态,能够稳定存在。〔1～2〕料,其注册商标为Ecolotec2000。这种树脂粘结CO2是酸性气体,与树脂接触后,在水的作用
5、下与碱剂只需一次性地加入,吹CO2气体使型、芯硬化,发生中和反应,生成碳酸盐,使体系的pH值降低,一般情况下加入量为310%～315%。其优点是:有从而引起树脂与络合剂(如硼酸钠)结合而发生固毒成分含量低(游离酚含量<012%,游离甲醛含量〔5～6〕化,其过程如图1。<011%),环境污染小,硬化工艺简单,生产效率高,浇注性能好等。该树脂砂的高温强度明显高于聚丙烯酸钠砂和水玻璃砂,并且在高温时显现出一定的塑性,即具有较强的抗开裂性和抗变形性,可以提高铸件的尺寸精度和改善铸件表面的粗糙度。此外,它的抗湿性也明显地高于聚丙烯酸钠砂和水玻璃砂。它图1碱性甲阶酚醛树脂粘结剂的固化过程首次给
6、铸造业带来了环境保护和技术两方面的利Fig11Thecrosslinkingmechanismofalkalinephenol2formaldehyderesolresin益〔3〕,其优良的性能使得该方法一经问世便引起了由上述反应机理可看出:固化反应是由硼酸盐与国内外学者的广泛重视。在国内已有人对这种粘结剂甲阶酚醛树脂中的酚羟基和邻位羟甲基发生配位反应〔4〕的组成、性能和特点作过介绍,本文则主要介绍形成配合物而引起的,硼酸根离子在两个苯环之间形十多年来,粘结剂在固化机理、树脂的合成与改性、成了一个“桥”,其作用相当于交联剂。从树脂的结固化剂的选择、固化工艺的改进等方面的研究进展。构
7、来看,邻位羟甲基的存在是配位反应发生的前提。1碱性甲阶酚醛树脂粘结剂在CO在强碱性条件下,甲阶酚醛树脂与交联剂都处于游离2作状态,只有在弱碱性或酸性条件下这一配位反应才能用下的固化机理〔7〕进行。树脂中活性基团的含量和配位反应进行的Ecolotec2000粘结剂的主要成分是水溶性的碱性程度对粘结剂的粘结强度有相当大的影响,适合于收稿日期:2001209216收到初稿,2001212221收到修订稿。作者简介:谭晓明(1961-),男,湖北武汉人,副教授,博士研究生,主
