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华中科技大学硕士学位论文II国内同类固化剂产品。（6）对自硬呋喃树脂砂的硬化特性K值的分析表明，其值随固化剂总酸度的增大而呈下降趋势；在本研究条件下，气温因素大于环境湿度因素，在选用固化剂时，应首先根据气温确定合适型号的固化剂，再根据环境湿度情况调整固化剂加入量；昀后对本研究开发的系列固化剂分别适用的温度湿度范围，以及综合使用的工艺方法做了总结和归纳。关键词：自硬呋喃树脂固化剂二甲苯磺酸硫酸氢甲酯磺化酯化红外光谱分析华中科技大学硕士学位论文IIIAbstractDuetotheadvantagesofhighsandmoldstrength,greatdimensionalaccuracy,fastcuringrate,highefficiency,lowproductioncosts,lowlaborintensity,perfectlyconformstotherequirementsofmoderncastingtechnology,no-bakefuranresinsandmoldingprocesshasbeenwidelyusedinproduction,andconsideredtobethemainprocessoffoundryindustryinthefuture.Atthesametime,curingagentforno-bakefuranresin,thequalityofwhichisanimportantguaranteeforthedevelopmentofno-bakefuranresinsandmolding,isadecisivefactortotheperformanceoffuranresinsand.Inthisinvestigation,aseriesofcastingfuranresincuringagents,xylenesulfonicacidandmethylhydrogensulfateasthemainactiveingredient,weresynthesizedviaconcentratedsulfuricacidliquidphasesulfonatingmethod.Besides,lotsofresearchesoncuringmechanismofno-bakefuranresin,characteristicsandusingtechnologyofcuringagentshavebeendone.Theconclusionsareasfollowing:(1)Comparedwiththesynthesisofsimilarproductsinthemarket,thisseriesofcuringagentsgetadvantagesoflowsynthesistemperature(thesulphonationtemperaturewasdroppedfromabout120℃to80℃),shortreactiontime(thesulphonationtimewascuttedfrom8hto4h).(2)Combinationofsulfonationandesterificationwasachievedinthissynthesis.So,therearebothxylenesulfonateanddimethylsulfateinthesecuringagents.Itturnedoutthatsandmoldshardenedbythisseriesofproductsgothigherinitialstrengthandfinalstrength.Besides,thisseriesofcuringagentsillustratedbettermoistureresistance,andmetproducingdemandswithlessdosageundervarietiesofenvironmentalconditions.(3)Theactiveingredientsinthisseriesofproductsareconfirmedasarylsulfonicacid,sulfonateanddimethylsulfatebyinfraredspectroscopy,whichmeansthatreactionsduringthesynthesisprocessoccurredinthemannerenvisaged.Thesynthesisprocesswasdividedintotwoparts,sulfonationandesterification.Howsynthesisfactorsaffectedthereactionwasfiguredoutbyanalyzingtheinfraredspectra.(4)Inreferencetorelatedliteratures,basedontheresultsofexperimentsandSEMimages,thecuringmechanismofno-bakingfuranresinwasdiscussed,includingtherolecuringagentsplayedinthecuringprocessandhowtomeasurethepropertiesofcuringagents.(5)Tocomparewiththesynthesisofsimilarproductsinthemarket,experimentsonusinglifetimeandcuringrateofmoldingsandmixedwithdifferentcuringagentsweredone.HardeningcoefficientKwasintroducedintothisthesistoinvestigatethehardening华中科技大学硕士学位论文IVpropertiesofcuringagentscomprehensively.Theresultsshowedthatourproductionshadbetterperformances.(6)RelationshipbetweenaciditiesofcuringagentsandhardeningcoefficientKwasdiscussed.ItappearedthatKdecreasedwiththeincreaseofacidity.Besides,itwasprovedthattemperatureinfluencedthecuringrateofmoldingsanddeeperthanhumidity,whichindicatedthechoiceofcuringagentshouldbefirstlybasedontemperaturetodetermineappropriatetypeofcuringagentsandthenadjustthedosageofthemaccordingtohumiditycondition.Atlast,properrangeoftemperatureandhumidityconditionsforthisseriesofcuringagentsandtheprocessforsyntheticallyusingthemweresummarized.Keywords:No-bakefuranresin,Curingagents,Xylenesulfonate,Dimethylsulfate,Sulfonation,Esterification,Infraredspectroscopy 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 □，在_____年解密后适用本授权书。 不保密□。 (请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期：年月日日期：年月日本论文属于华中科技大学硕士学位论文11绪论1.1引言自20世纪50年代末开始，自硬呋喃树脂砂在铸造生产中逐步推广应用，引起世界各国铸造业的普遍重视[1-4]。迄今为止，呋喃树脂是铸造生产中应用量昀大的缩聚树脂。我国于20世纪70年代初进行自硬呋喃树脂的开发研制工作，80年代初开始生产应用。采用呋喃树脂制作砂型（芯）生产铸件，具有尺寸精度高、表面光洁度好、废品率低[5]，既可用于机械化生产线批量生产，也可单件小批量生产，既可生产大件，也可生产中小件，是一种生产灵活、生产效率高的造型制芯工艺。原先一大批用粘土砂和水玻璃砂生产的铸件，特别是小批量生产的中、大型铸件，已被树脂砂取代[6]，给不少企业带来了明显的经济效益和社会效益。自硬呋喃树脂发展至今，我国已突破树脂中游离甲醛过高导致铸造车间作业环境严重恶化的技术难点；同时也解决了脲醛改性呋喃树脂沉淀析出以及树脂物化性能指标提高而又使树脂砂型（芯）性能降低的难题。我国的自硬呋喃树脂产品质量已接近美、德、日等工业发达国家同类产品的水平。但是自硬呋喃树脂砂工艺也还存在一些问题，国内部分厂家生产的呋喃树脂游离甲醛含量还偏高，固化速度偏慢，与之配套的固化剂品种较少，性能也不稳定。为此，开发和改进无或少污染的粘结剂、固化剂及其硬化工艺，是推广自硬呋喃树脂砂工艺的关键途径。在这样的背景下，本课题应国内某化工公司的要求，承接了为该公司研发新型低糠醇高活性呋喃树脂及其配套固化剂的任务，本文作为课题组博士课题的子课题，开展了为新型低糠醇高活性呋喃树脂研发系列配套固化剂产品的工作。1.2自硬冷芯盒法造型（芯）简述将原砂（或再生砂）、液态树脂及液态固（催）化剂混合均匀后，填充芯盒（或砂箱）中，稍加紧实即于室温下固化成型的方法称为自硬冷芯盒法造型，简称自硬法造型（芯）[7,8,9]，其型（芯）砂简称自硬树脂砂。目前在铸造生产中应用的自硬树脂砂有酸固化呋喃树脂砂、酯固化碱性酚醛树脂砂和酚脲烷自硬树脂砂等[10]。由于各种树脂的性能不同，对铸件质量的影响不同。华中科技大学硕士学位论文2所以，在生产中，它们各自的应用范围也就不一样，其中酸固化呋喃树脂砂在我国应用昀广，积累的经验也昀丰富。自硬树脂砂主要有以下优点[11]：（1）提高了铸件的尺寸梢度，改善了表面粗糙度。铸件表面粗糙度值Ra达50－25μm，铸件尺寸精度等级达到CT8－CT10级；（2）型（芯）砂的硬化无需烘干，可节省能源，还可以采用价廉的木质或塑料芯盒和模板；（3）型砂易紧实，易溃散，铸件清理容易，旧砂可再生回用，大大减轻了造芯、造型、港砂、清理工人的劳动强度，容易实现机械化或自动化；（4）型（芯）砂中树脂的质量分数仅0.8％－2.0％，原材料综合成本低。目前，自硬树脂砂铸造工艺在阀门、水泵、机床、发动机、工程机械、重型机械、船舶和汽车等通用机械制造业已经得到广泛应用[12]，效果良好。1.3自硬呋喃树脂综述1.3.1呋喃树脂及其分类呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇或糠醛作原料生产的树脂类的总称,其在强酸作用下固化为不溶和不熔的固形物[13,14]。迄