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        CO2硬化堿性酚醛樹脂交聯(lián)劑的研究

        2014-11-26 06:31:14黃娣HUANGDi
        價(jià)值工程 2014年2期
        關(guān)鍵詞:氫氧化鉀硼砂酚醛樹脂

        黃娣HUANG Di

        (遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院,丹東 118008)

        (Liaoning Geology Engineering Vocational College,Dandong 118008,China)

        0 引言

        在鑄造材料領(lǐng)域里,氣硬化酚醛樹脂粘結(jié)劑是適應(yīng)綠色環(huán)保要求的一種極有前途的新型材料,其粘結(jié)劑的主要成分是水溶性的堿性甲階酚醛樹脂和含氧酸鹽。[1]

        1 試驗(yàn)的材料、儀器及方法

        1.1 試驗(yàn)的材料和儀器 試驗(yàn)所用原砂為S/100(0)大林擦洗砂。試劑主要有甲醛、苯酚、KOH、硅烷、硼砂等。

        試驗(yàn)的儀器主要有電動(dòng)攪拌器、三口燒瓶、鐵架臺(tái)、溫度計(jì)、電子爐、電子秤、冷凝管、燒杯、滴定管、錘擊式制樣機(jī)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。

        1.2 試樣的制備 先取1000g 原砂,然后按一定比例加入粘結(jié)劑,混制3min 后出砂。按照GB2684-81 規(guī)定,將混制好的樹脂砂在制樣機(jī)上錘擊3 次,制成尺寸為?50mm×50mm 的試樣[2],然后將樣筒置于吹氣裝置上,吹CO2氣體60s 將其硬化,即完成試樣的制備。

        1.3 試樣強(qiáng)度測(cè)試 測(cè)試氣硬堿性酚醛樹脂砂硬化后的抗拉強(qiáng)度。需測(cè)試試樣制備完成后立即測(cè)定的初強(qiáng)度,放置4 小時(shí)后的中強(qiáng)度以及放置24 小時(shí)后的終強(qiáng)度。

        2 氣硬堿性酚醛樹脂交聯(lián)劑的組成及其工藝性能

        綜合考慮各方面因素,本實(shí)驗(yàn)以硅烷、硼砂、KOH,作為氣硬堿性酚醛樹脂交聯(lián)劑的主要成分。

        表1 KOH 含量對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度影響

        2.1 氫氧化鉀含量對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響 表1 和圖1 為樹脂:硼砂:硅烷=100:16:1%(質(zhì)量比),氫氧化鉀分別以30g、45g、60g、75g 加入時(shí),測(cè)試得到的試樣強(qiáng)度。由此可知,隨著氫氧化鉀加入量的提高,試樣的抗壓強(qiáng)度先增大,再減小,氫氧化鉀的最佳含量應(yīng)控制在45g-60g 之間。

        表2 硼砂含量對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響(MPa)

        2.2 硼砂含量對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響表2 及圖2 為樹脂:KOH=100:45,硼砂分別 以 10g、16g、20g、24g 加入時(shí),測(cè)試得到的試樣強(qiáng)度。由此可知,硼砂對(duì)試樣的抗拉強(qiáng)度影響比較大。隨著硼砂加入量的提高,試樣的抗壓強(qiáng)度先增大,后減小,硼砂的最佳含量應(yīng)控制在16g-20g 之間。

        2.3 硅烷加入量對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響 表3 和圖3為樹脂:KOH:硼砂=100:45:16,硅烷分別以0.5%、1.0%、1.5%、2.0%加入時(shí),測(cè)試得到的試樣強(qiáng)度。由此可知,隨著硅烷加入量的提高,試樣的抗壓強(qiáng)度先增大,后減小,硅烷的最佳含量應(yīng)控制在1%-1.5%之間。(表3)

        表3 硅烷含量對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響

        2.4 小結(jié) 通過實(shí)驗(yàn)得出,當(dāng)加入100g 樹脂時(shí),KOH的最佳含量應(yīng)控制在45g-60g 之間;偶聯(lián)劑硅烷的最佳含量應(yīng)控制在1%-1.5%之間;硼砂的最佳含量應(yīng)控制在16g-20g 之間。

        2.5 樹脂砂交聯(lián)劑的最佳配比 為了研究硅烷、KOH、硼砂的配比情況,用正交實(shí)驗(yàn)來選擇最佳配比工藝。[3]表4 為各因素水平設(shè)計(jì)。

        對(duì)表4 所列的三個(gè)因素三個(gè)水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。從表5 可知,氫氧化鉀對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大,硼砂影響較大,硅烷影響次之。為了使指標(biāo)達(dá)到最優(yōu),得到的最佳工藝組合應(yīng)為A3B2C3,即氫氧化鉀的加入量為60g,硼砂的加入量為18g,硅烷的加入量1.5%。

        表4 正交因素水平設(shè)計(jì)

        表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        3 結(jié)論

        本課題中樹脂合成采用的工藝為堿性法分段升溫滴定合成工藝。采用硅烷作為偶聯(lián)劑,硼砂作為交聯(lián)劑,氫氧化鉀作為分散劑,通過試驗(yàn)得出硅烷隨著含量的增大,試樣強(qiáng)度則先增大,后減小,最佳的加入量控制在1%~1.5%之間,硼砂隨著含量的增大,試樣抗壓強(qiáng)度先增大,后減小,最佳的加入量控制在16g~20g,氫氧化鉀隨著含量的增大,試樣抗壓強(qiáng)度先增大,后減小,最佳的加入量控制在45g~60g 之間,它們的最佳配比為:樹脂:KOH:硼砂:硅烷=100:60:18:1.5%。硅烷的加入量為粘結(jié)劑的1.5%。

        [1]李英民,石娜,劉偉華.CO2硬化堿性酚醛樹脂粘結(jié)劑的研究[J].鑄造工程,2008,32(2).

        [2]劉偉華,任玉艷.鑄造用CO2硬化酚醛樹脂粘結(jié)劑系統(tǒng)的優(yōu)化[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2008,44(12).

        [3]張穎杰.CO2硬化堿性酚醛樹脂材料及工藝的研究[D].2007.

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