内容简介：: JAN2012VO161NO197铸造用呋喃树脂新型增强剂的研究与应用郭燕天津市铸诚铸造辅料有限公司，天津300163摘要介绍新型硅烷偶联剂对铸造用呋喃树脂的增强效果，研究了生产工艺、外界环境对增强剂的影响，探索了新型硅烷偶联剂的有效期等性能，并对其增强原理进行了初步讨论。关键词硅烷偶联剂；树脂砂；强度中图分类号TG221文献标识码A文章编号10014977201201009704RESEARCHANDAPPLICATIONOFANEWTYPEREINFORCINGAGENTFORFURANRESINOFFOUNDRYGUOYANTIANJINZHUCHENGFOUNDRYASSISTANTMATERIALCOMPANY，TIANJIN300163，CHINAABSTRACTTHESTRENGTHENINGEFFECTOFANEWTYPEOFSILANECOUPLINGAGENTONFURANRESINFORFOUNDRYWASPRESENTEDTHEEFFECTOFTHEPRODUCTIONPROCESSANDTHEENVIRONMENTONTHISREINFORCINGAGENTWASSTUDIEDTHEPERFORMANCESSUCHASTHESERVICELIFEOFTHENEWSILANECOUPLINGAGENTHASBEENEXPLORED，ANDTHESTRENGTHENINGMECHANISMOFTHENEWSILANECOUPLINGAGENTWASDISCUSSEDKEYWORDSSILANECOUPLINGAGENT；RESINSAND；STRENGTH自20世纪80年代以来，呋喃树脂自硬砂工艺在我国铸造行业得到了广泛的应用以及迅速的发展。呋喃树脂作为粘结剂，其性能的一个重要指标是树脂砂的强度。树脂强度的提高主要有两个方面一是通过调整生产工艺，提高树脂自身的强度；二是加入增强剂如硅烷偶联剂等以达到增强树脂强度的目的。实践证明提高树脂自身强度是需要增加成本的，而加入高效的增强剂则能起到事半功倍的效果。硅烷偶联剂最早于20世纪40年代由美国联合碳化物公司UCC和道康宁公司DCC开发的，最初是作为玻璃纤维的表面处理剂应用到玻璃纤维增强塑料中1。硅烷偶联剂又称增强剂，其化学结构可以用YRSIX表示，其最主要的结构特征是具有两种不同的反应基团，一种是亲无机物的基团X如甲氧基、乙氧基等，呵进行水解反应并生成硅羟基SIOH，与玻璃、二氧化硅等键合；另一种是亲有机物的基团Y如乙烯基、氨基等，可与聚合物相互作用。硅烷偶联剂的这种结构特征使其具有将无机物如砂子和有机物如合成树脂这两种性质相差很大的材料结合起来的能力【4J。目前树脂中常用的硅烷偶联剂是KH550，为单氨基的硅烷偶联剂，其对树脂砂有着较为显著的增强效果。随着新型硅烷偶联剂的研究开发，部分厂家开始使用双氨基的硅烷偶联剂X602和Y603，X、Y为某些硅烷生产厂家的代号代替KH550。下面将对KH550、X602和Y603这三种硅烷进行比较。1硅烷偶联剂增强树脂砂强度的研究11试验方法及仪器试验方法在6080。C之间加入一定量硅烷，搅拌30MIN。按照JBT75262008附录D树脂砂常温抗拉强度的测定方法进行抗拉强度试验。试验仪器SXKW型数显控温电加热套、SHY型叶片式砂混砂机、试块拉力机、GS100恒温恒湿箱。12不同硅烷偶联剂对树脂砂强度的影响121硅烷偶联剂加入量对比试验对三种硅烷分别做加入量对比试验，探索最佳加入比例，即按照树脂半成品质量的02、04、06、O8、10分别加入硅烷，测试其树脂砂强度。树脂砂强度随硅烷偶联剂加人量变化对比见图1、2、3。由图1一图3可以看出，三种硅烷偶联剂加入量在04附近时，树脂砂强度均达到最高，之后随着加入量的增加，强度变化不明显，均保持在一个小的强度范围内。考虑经济效益，在不显著影响强度的前提下，应选择最小加入量，即硅烷按照树脂质量的04加入较为合理。收稿日期20110930收到初稿，201111OL收到修订稿。作者简介郭燕1987，女，研究方向为型砂粘结剂及其辅助材料的开发。电话02224717781，EMAILGUOYANKIKSINA_COHL98FOUNDRYJAN2012VOI61NO1KH一550I人量，图LKH一550不同加入量下树脂砂强度FIG1STRENGTHOFRESINBONDEDSANDWITHDIFFERENTCONTENTOFKH一550X一6021入量图2X602不同加入量下树脂砂强度FIG2STRENGTHOFRESINBONDEDSANDWITHDIFFERENTCONTENTOFX602Y一6031人量图3Y一603不同加入量下树脂砂强度FIG3STRENGTHOFRESINBONDEDSANDWITHDIFFERENTCONTENTOFY一603122相同加入量下对比试验三种硅烷偶联剂均按04加入，在相同条件下，比较其树脂性质以及树脂砂强度。其性能见表1。表1硅烷偶联剂加入量为04时的树脂眭质TABLE1THEPROPERTIESOFRESINWITH04ADDITIONOFSILANECOUPLINGAGENT用X一602和Y603改性的树脂粘度相同，均大于KH550改性的树脂粘度，新型硅烷偶联剂对树脂的粘度有一定的提高。X602和Y一603改性的树脂PH值较大，这与新硅烷中有两个氨基有关，双氨基结构增加了树LPH值。三者的密度相同，即硅烷偶联剂对树脂的密度影响较小。三者的初强度逐个增大，Y603硅烷偶联剂对树脂的增强能力最强。从树脂颜色上看，X602和Y一603改性的树脂颜色较深。123新老硅烷的比较Y一603作为三者中效果最好的硅烷偶联剂，将其与之前普遍使用的KH一550进行比较。通过几次强度测试，其结果见表2。表2KH一550与Y一603强度比较TABLE2STRENGTHCOMPARISONOFRESINBONDEDSANDWITHKH550ANDY602，RESPECTIVELY1H强度MPA提高量2H强度MPA提高量24H强度MPA提高量KH一550Y603KH550Y603KH一550Y603O98132346911217556251O5L_272O95073098342507411L50O0O9214456520620843548O711O85211O851O92824O63O88396809114559341O81625OO0从表2中可以看出，Y一603与KH55OI比，初强度提高35左右；2H强度提高50左右；24H提高量在2060。124温度湿度的影响实际生产中，环境的温度、湿度变动较大，这埘树脂砂的强度有较大影响。表3列出了KI一550和Y603在不同温度、湿度条件下的强度，并比较了分别在较高温度和较高湿度下强度降低的情况。表3温度湿度对树脂砂强度的影响TABLE3EFFECTOFTEMPERATUREANDHUMIDITYOILTHESTRENGTHOFRESINBONDEDSAND从表3中可以看出，在较高温度或较高湿度下，Y603的强度降低比例要小，也就是说环境温度、湿度对Y603强度的影响较小。125生产工艺的影响生产工艺的影响主要表现在硅烷偶联剂的加人温度上。Y603的加入温度一般设定在6080。图4是不同加入温度下的强度比较。从以上数据中可以看出，在6080，硅烷偶联剂加入温度对树脂砂强度影响较小，较高的加入温度175、80下树脂砂的强度有小幅度提高。生产中可根据需要选择一个偏高的温度加入硅烷偶联剂。126有效期一般来说，树脂砂强度降至最初强度的70或铸造郭燕等铸造用呋喃树脂新型增强剂的研究与应用99温厦】C图4不同加入温度下的树脂砂强度FIG4THESTRENGTHOFRESINBONDEDSANDWHENADDINGSILANECOUPLERATDIFFERENTTEMPERATURES者说强度损失30时，树脂可认为失效，这段时间叫做树脂的有效期。硅烷偶联剂增强树脂强度的有效期对树脂的使用有很大影响。为了探索Y一603改性树脂的有效期，用制得的树脂做砂块，测其强度，然后将此树脂留样，之后每隔1周左右测一次。测得其每次的强度见表4。表4加入Y一603的树脂强度随时间变化TABLE4CHANGEOFSTRENGTHOFRESINBONDEDSANDADDEDY603WITHTIME由表4可知，加入Y603的树脂在第19天强度损失已经大于30，树脂失效，有效期在L9天内。可见虽然Y603对树脂的增强效果较好，但是其有效期较短。2新型硅烷偶联剂的增强原理的探究从结构上看，硅烷偶联剂Y603与KH550最主要的差异是含有的氨基数目不同。KH550的化学名称是一氨丙基三乙氧基硅烷，其分子式为NHCHSIOC2H，分子结构为OCJNI一CH一CH2一CH一SIOCIOCH3Y603的化学名称为NP氨乙基Y一氨丙基甲基二乙氧基硅烷，其分子式为NH2CH22NHCH2SICHOC2H，分子结构为CHNH一CCNHC一CC一。ELOCH从分子结构中可以看出，Y603中含有一个氨基和一个亚氨基，这是使树脂PH值偏高的主要原因。新型硅烷偶联剂对树脂的增强作用猜测有3个因素一般认为，硅烷偶联剂能够改善被粘结基体的润湿状态，使树脂能够自动在砂子表面充分展开，使两者表面分子充分靠近，从而使界面粘结力增大，而双氨基的硅烷偶联剂优于单氨基的；氨基基团可以与树脂中游离的某些基团如羟基反应，从而达到连接有机部分和无机部分的作用，新硅烷偶联剂含有两个氨基，增强了其与树脂之间的化学键合；新型硅烷偶联剂的有机链部分较长，增加了其与树脂链的缠结作用。双氨基的硅烷偶联剂改F生树脂其颜色较深，并且随着储藏时间的延长，颜色不断变深，这可能是由于新型硅烷偶联剂中的氨基容易被空气中的氧气氧化；另外，新型硅烷偶联剂有效期短，也可能是由此造成的。3新型硅烷偶联剂的经济效益分析与KH550相比，相同树脂加入量下，新硅烷偶联剂的强度偏高，要达到相同的强度，新硅烷偶联剂能够减少树脂的加入量。加入KH550的树脂加入量为1时的强度为1H，055MPA；2H，080MPA；24H，108MPA。用加入Y一603的树脂，强度随加人量的变化见表5。表5加入Y一603的树脂不同加入量的强度TABLE5STRENGTHOFRESINBONDEDSANDWITHDIFFERENTY603CONTENTMPA加入Y603的树脂加入量为08时的强度与加入KH550的树脂加入量为1时相近，减少树脂加入量约20。全国年生产树脂砂铸件70万吨，每吨铸件消耗树脂砂5吨，即每年使用树脂砂350万吨。树脂加入量为1，每年消耗树脂35万吨。树脂加入量降为08时，节省20的树脂，即每年节省树脂07万吨。按每吨树脂14万元计算，每年节省9800万元。固化剂加入比例为树脂的50，固化剂节省035万吨，按每吨3300元计算，每年节省1155万元。每吨树脂中增加硅烷成本144元，总计增加成本4032万元。总计节省105518万元。此外，树脂及固化剂用量的减少也对旧砂再生的工作量的减少及铸件质量的提高具有综合效益。4结论1硅烷偶联剂加入量在04左右既可以保证树脂砂的强度又降低了成本。2新型硅烷偶联剂X602、Y603较之前普遍使用的KH一550增强效果更为显著，其中Y。603效果最好。龟憩FOUNDRYJAN2012V0I61NO13Y603与KH550相比，初强度增强量在35左右；2H强度增强量在50左右；24H增强量在20V60。4与KH550相比，Y603的强度受环境温度湿度变化及生产工艺的影响较小，但它的有效期较短，一般在L9天内。5新型硅烷偶联剂的加入可以降低树脂加入量，从而节约成本。总之，作为树脂砂中重要的增强剂，硅烷偶联剂有着广阔的探索空间。新型硅烷偶联剂对呋喃树脂的增强效果非常明显，但是仍有不足，比如其有效期较短，提高硅烷偶联剂的对树脂的应用有着重要的实践意义；其次，本文中主要讨论了双氨基的硅烷偶联剂，对于氨基数目继续增

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。