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铸造呋喃树脂砂用固化剂的工艺分析

2020-11-30宁柯

商情 2020年28期

宁柯

【摘要】本文基于浓硫酸液相磺化工艺法,制造出主要有效成分是二甲苯磺酸、硫酸酯的呋喃树脂砂用固化剂,解读影响树脂砂用固化过程的主要因素。利用该工法合成制造出的固化剂有可用时间长久、固化迅速、型砂强度偏高、硫含量较低等优势,促进了铸造用固化剂批量化生产过程。

【关键词】铸造 树脂砂 固化剂 磺化工艺

采用呋喃树脂砂制芯塑性有强度大、尺寸准确度高、硬化过程快速、提效降本等优势特征,迎合了铸造技术现代化发展的现实需求,有成为我国铸造业未来几年主流工艺的苗头。树脂固化剂品质是影响呋喃树脂砂发展前景的主要因素之一,在很大程度上决定了呋喃树脂砂性能的优劣。近些年,有研究发现,和树脂相配套的固化剂存在着硫含量较高、催化效能较弱、砂型固化过程较迟缓等问题,噬待改善,直至消除,以防降低呋喃树脂砂的生产质量,削弱其实用性。

一、试验

(一)材料与仪器

材料以浓硫酸、二甲苯、乙醇(均为工业级)以及大林标准砂为主。

仪器装备有磁力搅拌器、液压强度试验机、芯砂混砂机、天平、温度计等。

(二)方法

首先,设定原材料的配制比,等同于二甲苯、浓硫酸及甲醇各自的加入量(具体合成流程见图1)。其次,将适量浓硫酸溶液滴加二甲苯溶液内,当检测其上升至一定温度(95~110℃)后,予以磺化处理,规划搅拌状态下对应的反应时间长度。最后,将甲醇滴加至磺化反应完成后获得的液相内,把温度以及时间均调控在预设区间内(其中温度降至60~70℃),进而促锦酯化反应顺利推进,并且反应彻底(在以上过程中搅拌操作持续进行)。将反应温度降至40℃后,提取试验样本,检测相关性能指标。

二、统计与分析结果

(一)二甲苯磺酸工艺

己知,二甲苯持有邻、间、对三种异构体,在进行磺化反应过程中,三种二甲苯均会形成与其结构相匹配的二甲苯磺酸,且均能与和呋喃树脂实现交联固化,因为间二甲苯持有的定位功效统一,而其他两种二甲苯的定位作用存在一定出入,故而相比之下间二甲苯被磺化的概率最高磺化反应式:

浓硫酸、二甲苯两者发生磺化反应期间,二甲苯投入量、硫酸投入量、反应温度及时间等均是影响磺化程度及效果的主要因素。

(二)酯化工艺

从宏观层面上分析,酯化工艺是醇与含氧酸作用生成酯与水的过程。对本试验中固化剂制取进行分析,合成硫酸酯过程较为简易、快捷,将适量乙醇滴入磺化后的反应溶液内,便能生成硫酸乙酯。在整个反应过程中,乙醇不仅是酯化反应的原材料之一,也是固化剂产品的溶剂。

(三)固化剂型砂性能

自混合制取树脂砂时便有固化反应出现。混好后的砂安置一段时间后,就有粘性增加、流動性降低表现,直接诱导型砂自体强度降低,甚至难以投用到造型生产过程中。树脂砂的可用时间和脱模时间之间存在正相关性,在现实生产中两者比值越大,则通常提示型砂合成的效果越优良。

本试验检测砂型的可使用、脱模时间,对比了固化剂活性。具体见表1。分析表中数据后,认为砂温、空气相对湿度和环境温度对型砂可用时间形成的影响存在着由强至弱的顺序,而以上三个因素对型砂固化快慢的影响存在由弱到强的次序

为提升K值,降低环境温度与砂温两者的温度差均是有效办法。

三、结束语

固化剂生产阶段,选定的磺化反应温度是100℃,不会引起二甲苯散发较大气温的问题,且反应中投入过量的硫酸,历经2h就能保证二甲苯反应的成分性。固化剂合成阶段,采用先磺化、后酯化的顺序,有产品硬化快、砂型产品硬度较高等优势。合格阶段选用醇基,而未投用外来水,促进了树脂硬化过程,且抗湿性能较强,砂型硬化速率有20%左右的提升幅度,符合多样环境工艺生产要求。

参考文献:

[1]李兴文,王军,张科峰,等.高端球铁件绿色铸造方案[J].中国铸造装备与技术,2018,53(01):61-65.

[2]潘航,陈蓉.铸造用陶粒砂的抗压强度分析[J].铸造设备与工艺,2017,(03):30-31+47.

[3]白雷.呋喃树脂砂铸造过程中应注意的问题及影响因素[J].科技创新与应用,2016,(01):78-79.