國標A/B 型固化劑對呋喃樹脂強度的影響

王 偉，熊高虎，賈宗付，張 麗

（四川東樹新材料有限公司，四川德陽 618000）

0 引言

呋喃樹脂是我國鑄造行業應用最為廣泛的一類鑄造粘接劑，具有砂芯硬化速度可控，型腔尺寸精度高，能明顯提高鑄件表面質量和減少鑄件清砂的勞動強度等獨特優點，對改變我國單件多，小批量、多品種生產的鑄造車間落后生產方式，同時滿足結構復雜、外觀質量要求高等高端鑄件的要求發揮了重要作用[1]。

呋喃樹脂種類也較多，通常按照含氮量劃分可分為無氮的酚醛類呋喃樹脂和有氮的脲醛類呋喃樹脂[2]。針對不同類別的樹脂與之配套的固化劑種類也較多，而不同的鑄造企業根據自身條件或工藝要求對不同種類的固化劑搭配也千差萬別，這就造成了呋喃樹脂在應用過程中出現了可使用時間不滿足要求，砂芯強度差，樹脂加入量高，發氣量高，固透性差，甚至澆鑄時砂芯潰散造成鑄件跑火等一系列生產問題[3-7]。而國內外關于不同種類樹脂搭配何種固化劑才能最大效能發揮樹脂優異性能的研究報道相對較少，本文主要對無氮和有氮類樹脂與國標A/B 型固化劑的匹配性能進行研究對比，為鑄造企業選用合適的樹脂和配套的固化劑提供參考。

表1 試驗用樹脂及理化指標

1 試驗設備及原料

1.1 原料及藥品

固 化 劑：GH05A、GH05B、GH06A、GH06B、GH07A、GH07B 的具體總酸，游離酸、密度、粘度等理化指標與表2 國標規定一致。

砂子：標準砂，SiO2≥90%，粒度分布符合國標《JBT9224-1999 鑄造粘接劑校驗標準砂》技術要求。

1.2 試驗儀器及設備

儀器：SHY 型碗式混砂機(無錫市三峰儀器設備有限公司)、XQ-II 型智能型砂強度機(無錫市三峰儀器設備有限公司)。

試驗方法：按照《JB7526-2008 鑄造自硬呋喃樹脂》鑄造自硬呋喃樹脂型砂強度測試方法規定的方法，取標準砂1000g，放入攪拌機里，開動后立即加入適量對應固化劑，攪拌1min，加入樹脂10g，攪拌1min 后出料；將混合料倒入“8”字形芯盒中，一般采用手工成型刮平，放在芯板上，達到(或大于)開模強度時，打開芯盒，成型完畢，將已打好的試樣在規定試驗條件下自然硬化24h，測定其抗拉強度。

2 結果與討論

2.1 國標A/B 型號固化劑的指標對比

GB 21872 鑄造呋喃樹脂用磺酸固化劑規定了適用于呋喃樹脂的A/B 型固化劑，其中A 型固化劑特點是總酸、游離酸總體較低，基本上由苯磺酸和水組成，具備低硫、腐蝕性稍低等特點，但是價格相對昂貴，市售價格大約為7000 元/t。B 型固化劑總酸和游離酸相對較高，B 型固化劑多由硫酸、甲苯或二甲苯、水、甲醇等制備而成，屬于復合型磺酸固化劑，具有酸值高，固化速度相對快等特點，市售價格相對便宜，一般在4000 元/t 左右。

2.2 A/B 型號對無氮樹脂強度的影響

國標A 型、B 型固化劑對無氮樹脂的強度對比試驗見表3。試驗條件為：22℃，RH:51%，固化劑加入量50%。

表3 國標A 型、B 型固化劑對無氮樹脂SZ-1 的強度對比試驗結果

調整固化劑加入量為40%，采用標準砂做對比試驗。試驗條件為：22℃，RH:51%。

表3 為國標A 型、B 型固化劑對無氮樹脂的強度對比試驗結果，從表中可以看出，國標A 型固化劑GH05A 與國標B 型相對應固化劑GH05B 相比，GH05A 與GH06B 相比，砂型強度高，操作時間慢，脫模時間慢，主要原因為國標A 型固化劑對甲苯磺酸含量高，游離硫酸含量低，所以型砂強度較高，而國標B 型固化劑由于總酸值、游離硫酸都較高，所以操作時間快，但苯磺酸含量較低，樹脂強度遠遠低于國標A 型固化劑。考慮到固化劑加入量為50%時，GH06B、GH07B 總酸值較高，所以操作時間過快，可能影響最終對比結果，所以將固化劑加入量降為40%后，重新與GH05A 做同條件對比試驗，從表4 結果可知，國標A 型固化劑強度依然高于B 型固化劑強度。

表4 國標A 型、B 型固化劑對無氮樹脂SZ-1 的強度對比試驗結果

針對無氮樹脂，A/B 型固化劑在同一條件下制樣，國標A 型固化劑的砂芯強度遠遠高于國標B 型固化劑打樣的砂芯，但是可使用時間短于B型固化劑。

2.3 A/B 型號對含氮樹脂強度的影響

針對有氮的SZ-2、SZ-3 和SZ-5，我們也做了類似試驗。試驗時，室內溫度控制在22℃，RH:50%，烘干標準砂，固化劑加入量40%。國標A 型、B 型固化劑對有氮樹脂的強度對比試驗結果如表5 所示。

表5 為國標A 型、B 型固化劑對有氮樹脂的強度對比試驗結果，從表中可以看出，對含氮量3%和5%樹脂SZ-3 和SZ-5，國標A 型固化劑GH05A 與國標B 型相對應固化劑GH05B 相比，國標A 型固化劑GH06A 與國標B 型相對應固化劑GH06B 相比，砂型強度略低，可使用時間短，脫模時間長，主要原因為國標B 型固化劑由于總酸值、游離硫酸都較高，所以操作時間快。對2N 樹脂SZ-2，國標A 型固化劑GH05A、GH06A 砂型強度分別為1.192MPa 和1.563MPa，低于固化劑GH05B、GH06B 對應的1.844 MPa 和2.373MPa，且可操作時間慢，脫模時間很長，主要原因為國標B 型固化劑由于總酸值、游離硫酸都較高，所以可使用時間短。

表5 國標A 型、B 型固化劑對有氮樹脂的強度對比實驗結果

國標A 型固化劑、國標B 型固化劑與有氮樹脂在同一條件下制備“8”字樣，國標A 型固化劑的砂型強度低于國標B 型固化劑型砂強度，可使用時間上慢于國標B 型固化劑。國標B 型固化劑與有氮樹脂匹配性能更佳。

3 結論

對于無氮樹脂而言，國標A 型固化劑具有可使用時間和脫模時間適中，砂芯強度高等特點，相同對應牌號下，B 型固化劑則可使用時間及脫模時間較快，但終強度低，A 型固化劑適用于無氮樹脂。

對于含氮量2%、3%、5%的樹脂而言，B 型固化劑優勢更加明顯，具有速度適中、強度高、且成本相對低廉等突出優勢。而A 型固化劑則速度慢、強度低、價格高。因此，B 型固化劑更適用于有氮的呋喃樹脂。