铸造砂芯粘合剂的工艺条件研究

毕业设计（论文）铸造砂芯粘合剂的工艺条件研究Theprocessconditionsofcastingsandcoreadhesiveresearch年级专业：应化大专（124）学生姓名：马新天学号：1232101417指导教师：刘颖职称：讲师导师单位：徐州工业职业技术学院论文提交日期：徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称铸造砂芯粘合剂的工艺条件研究课题性质科学试验类班级化工124学生姓名马新天学号1232101417指导教师刘颖导师职称讲师一．选题意义及背景本项目铸造砂芯粘合剂的工艺研究，主要针对邻苯基苯酚甲醛树脂粘合剂合成和试用，此邻苯基苯酚甲醛树脂从性能上看，本项目解决粘度高，含游离酚含量高，粘结强度低等问题，从环保上，解决甲醛、酚含量高，刺激性气味大的问题。从工艺上来说，工艺简单，省掉了多步处理的步骤。用该树脂粘合后的砂芯,在铸工工艺所要求的抗弯、、流动性、透气性、固化时间等几项技术指标良好的效果,并在关键指标发气量方面具有较好的性能。目前用苯基苯酚一甲醛树脂作砂芯粘合剂处于试用阶段。所以研发铸造砂芯粘合剂有着非常重要的意义。二．毕业设计（论文）主要内容：主要内容：1、了解铸造砂芯粘合剂的种类，优缺点；2、理解苯基苯酚甲醛树脂的制备原理；3、邻苯基苯酚甲醛树脂的合成方法（可考虑用腰果酚复合树脂的合成）：合成路线的确定；4、选择邻苯基苯酚甲醛树脂合成的最佳条件1）催化剂的选择；2）反应时间的确定；3）反应温度的确定；4）配比的确定；5）后处理方法。5、试用此种粘结剂。预期取得的成果形式：一份完整的研究报告。三．计划进度：第1周：学习任务书及徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）规范，查阅文献，设计方案，准备实验；第2~5周：查阅文献，调整方案，试验，优化条件；确定实验结果，进行细致的分析检测，并做好实验数据记录；撰写毕业论文；第6周：修改毕业论文，毕业答辩。四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、完整的原始实验数据记录（包括方案记录）；2、电子版、打印稿毕业论文。指导教师刘颖教研室主任刘兵2014年10月8日2014年10月8日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名：日期：指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名：日期:[摘要]本项目研究了邻苯基苯酚甲醛合成酚醛树脂的合成工艺。本研究以邻苯基苯酚，甲醛为原料，大孔径阴离子碱性树脂为催化剂，乙醇用作溶剂，用催化缩合，减压蒸馏的方法。在37℃，反应时间七小时，邻苯基苯酚170克，甲醛280毫升，催化剂100克的反应条件下，所得的实验产品产率为96.74%，所得实验产品的固化时间为464秒，粘度为158.8mPa*s,游离甲醛含量为4.01%，游离酚的含量为0.401%。所得研究产品最佳，颜色最好，游离甲醛，游离酚，固化时间以及粘结强度均取得最佳效果。关键词：铸造砂芯粘合剂；邻苯基苯酚；甲醛；阴离子碱性树脂Abstract：Thisprojectstudiedthesynthesisofortho-phenylphenolformaldehydesyntheticphenolicresin.Inthisstudy,o-phenylphenolandformaldehydeasrawmaterials,largeporeanionbasicresinasthecatalyst,ethanolisusedasthesolvent,catalyticcondensation,distillationunderreducedpressure.At37℃,thereactiontimeissevenhours,o-phenylphenol170g,280mlformaldehyde,100gofthecatalystunderthereactionconditions,theresultingproductinayieldof96.74%experiments,theresultingcuringtimewas464secondsexperimentalproducts,havingaviscosityof158.8mPa*s,freeformaldehydecontentof4.01%,thecontentoffreephenolwas0.401%.Theresultingstudythebestproducts,thebestcolor,formaldehyde,freephenol,curingtimeandbondstrengthachievedthebestresults.Keyword：Foundrysandcorebinder；O-phenylphenol；Formaldehyde；Alkalineanionresin目录摘要..............................................................IIIAbstract..........................................................III第一章前言.........................................................11.1铸造砂芯粘合剂...............................................11.2树脂粘合剂的的种类...........................................11.2.1呋喃树脂粘合剂.........................................11.2.2酚醛树脂粘合剂.........................................11.2.3环氧树脂粘合剂.........................................21.2.4聚氨酯树脂粘合剂.......................................21.3树脂型铸造砂芯粘合剂的特性...................................21.4砂芯粘合剂的发展预测.........................................21.5酚醛树脂在砂芯粘合剂的地位...................................31.6苯基苯酚甲醛树脂（酚醛树脂）的生产工艺及合成原理.............3第二章选题的目的与意义............................................4第三章实验部分.....................................................53.1实验原料与仪器...............................................53.1.1实验仪器...............................................53.1.2实验原料...............................................53.2实验过程.....................................................63.2.1实验步骤...............................................63.2．2游离甲醛的检测方法....................................63.2.3固化时间测定方法.......................................73.2.4正交实验数据统计.......................................73.2.5优化实验...............................................83.3实验结果与讨论...............................................83.3.1催化剂对合成树脂的影响.................................83.3.2原料配比对合成树脂的影响...............................83.3.3反应时间对合成树脂的影响...............................9第四章结论........................................................10参考文献...........................................................11致谢...............................................................12第一章前言1.1铸造砂芯粘合剂铸造生产中应用于制造砂芯的材料，一般由铸造砂，型砂粘结剂和辅料等造型材料按照一定的比例混合而成。而铸造用砂芯粘合剂的发展迅猛，应用广泛。在铸造生产过程中，造型材料具有十分重要的地位。随着科技的不断推进，铸造粘结材料不断改进，变化。由原始的粘土发展到其他无机，有机，或者是有机-无机相结合的粘合剂。20世纪40年代，出现了CO2-钠水玻璃法，60年代出现有机或无机基团结合有机粘结剂冷硬砂，80年代，有机冷硬砂技术逾渐成熟，原始的粘土砂和有机热心盒工艺收到冲击[1]。砂芯铸造有成本低，效率高等优点，应用价值高，但由于铸造砂心粘合剂在经济效益，使用性能，环境保护等方面有特殊要求，所以，开发无毒无害，综合素质优良的新型的铸造砂芯粘合剂是砂芯粘合剂开发的新目标。而铸造用树脂类铸造砂芯粘合剂现阶段发展方向分为两个，即呋喃类树脂和酚醛树脂[2]。1.2树脂粘合剂的的种类1.2.1呋喃树脂粘合剂呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇和糠醛作原料生产的树脂类的总称,耐热性和耐水性都很好，耐化学腐蚀性极强，对酸、碱、盐和有机溶液都有优良的抵抗力，是优良的防腐剂。作为铸造砂芯粘合剂固化速度快、常温强度低、分解温度高；根据不同铸件的含碳量，可选择不同含氮量的树脂；发气小、高温强度高、热膨胀性适中、脆性大、气孔倾向小、吸湿性大。但呋喃树脂有脆性大、粘结性差以及施工工艺差等缺点[3]1.2.2酚醛树脂粘合剂酚醛树脂粘合剂最先是由德国的科学家拜尔在1872年通过酚和醛在酸的存在下缩合而得到的产物。1902年布卢默用酒石酸135份作催化剂，用40%的甲醛溶液150份与苯酚195份进行反应，把得到的油状物注入到温水中，同时加入少量的氨水，并加热除去了过量的苯酚、甲醛，得到了树脂状的物质，成为了第一个商业化的酚醛树脂。进入20世纪后，各国化学家对苯酚甲醛缩合反应越来越有兴趣，直到1907年，被称为“酚醛树脂之父”的美国科学家---巴克兰，申请了专利，为酚醛树脂工业化奠定了基础[4]酚醛树脂具有良好的耐候性、耐水性、耐温性以及粘合强度高等特点但酚醛树脂的脆性大，耐冲击差；由于酚羟基的吸水性强，所以影响其电性能；酚羟基遇光。长时间后易变色，光稳定性差，故酚醛一般均作成深色的产品。所以改性酚醛树脂的韧性、提高热力学性能和耐热性能、改善工艺性能成为了许多科研工作者的研究方向。21.2.3环氧树脂