1.基本工藝路線
1、呋喃樹脂
呋喃樹脂由呋喃甲醇(俗稱糠醇)及其他改性材料縮合而成,呋喃甲醇由呋喃甲醛(,俗稱糠醛)還原而得,而由于呋喃環(huán)的特殊化學結構,目前尚無法通過其他化學物質合成,只能通過含有豐富呋喃環(huán)的玉米芯或米糠、甘蔗渣等提煉(因玉米芯含量高且量多國內基本都以玉米芯提煉)
呋喃樹脂的合成工藝分為以下幾個步驟:配料、堿性加成反應、酸性縮聚反應、中合反應、脫水和中止反應。
2、三乙胺冷芯盒工藝
自1968年在美國鑄造學會舉辦的展覽會上展出以來,因其很高的生產率頗具競爭性和實用性,而且在此基礎上出現了制芯中心,型芯的尺寸精度進一步提高,受到了鑄造業(yè)內人士的普遍關注,尤其是在汽車、拖拉機、內燃機等大批大量生產 行業(yè) 得到了極其廣泛的發(fā)展和應用。我國七十年代初,一拖工藝材料 研究 所和安陽塑料廠率先開始了胺法冷芯盒制芯樹脂及工藝的 研究 ,但當時國內無專用設備及配套材料供應,使該工藝無法推廣。1985年,常州有機化工廠從美國Ashland公司引進了胺法冷芯樹脂生產技術,一汽鑄造一廠從美國B﹠P公司引進了全套冷芯盒制芯設備,接著一拖、上柴又分別從德國、美國引進了兩套冷芯盒制芯專用裝備,使胺法冷芯技術在國內獲得生產性應用。到目前為止,國內已形成了冷芯盒全套設備、工藝裝備、樹脂及配套輔料等近百家設計、制造單位的年產值數十億元的產業(yè)鏈。
2. 行業(yè) 發(fā)展趨勢
在粘結劑方面,特別是自硬呋喃樹脂,我國處于國際領先水平,已成為產品和技術的主要輸出國;基于成本和環(huán)保的要求,我國無機粘結劑的研發(fā)和生產應用取得了較大進展,且發(fā)展的空間還很大;近些年酯硬化水玻璃已成為研發(fā)與應用的熱點。有機粘結劑如何改善環(huán)保性能,繼續(xù)尋找環(huán)境友好型、安全型、可再生利用和節(jié)能降耗的粘結劑,應成為制造商關注的因素,并期待新型粘結劑材料及其造型、制芯工藝在中國誕生。
1、綠色鑄造粘結劑及制型(芯)工藝
綠色技術是根據環(huán)境價值并利用現代科技的全部潛力的技術。鑄造生產的污染源是多方面的,其中最大的污染源之一是造型材料。除了丟棄的大量廢砂和排入空氣的粉塵外,型芯砂粘結劑是有害或有毒物質的主要來源。因此從造型材料入手治理鑄造工業(yè)的污染是大有潛力的。設計和應用綠色造型材料、綠色粘結劑和綠色制型(芯)工藝勢在必行。
令人遺憾的是,幾乎每種普通使用的有機樹脂粘結劑系統(tǒng)都包含有害物質。但天然的粘土、動物蛋白質、淀粉等物理粘結劑和無機的水玻璃、磷酸鹽等化學粘結劑是不含有害物質的綠色粘結劑。
2、作為一種鑄造生產用的粘結劑,使用自硬呋喃樹脂砂造型制芯具有強度高,尺寸精度高、硬化速度快、生產效率高、勞動強度低等特點,目前生產中應用非常廣泛。國內的呋喃樹脂普遍氣味較大,主要由于樹脂中含有大量的游離甲醛;合成呋喃樹脂的主要成分是糠醇,價格很高,導致呋喃樹脂的價格普遍較高,這對于呋喃樹脂的廣泛應用起到了一定的阻礙作用。由于以上原因,對呋喃樹脂的合成工藝進行優(yōu)化。通過對影響樹脂質量的幾個因素進行 研究 得出了優(yōu)化的工藝方案為:堿性反應溫度100℃,堿性反應時間1.5h,堿性反應pH值10,酸性反應溫度100℃,酸性反應時間1h,酸性反應pH值6,脫水量占甲醛加入量的70%。結合樹脂砂工藝對產品進行了測試:24h強度2.23MPa,游離甲醛含量0.47%,粘度54mpa·s。對于降醛工藝的 研究 ,通過對生產樹脂各原料摩爾比的優(yōu)選,使物料中的甲醛反應充分徹底。還加入了降醛劑尿素、K液和氧化淀粉,測得游離甲醛的含量可以達到0.1%左右。為了降低樹脂的價格,分別采用價格便宜且性質活潑的材料:改性木質素、乙醇、山梨醇、木糖醇母液等來對糠醇進行部分替代。最后確定用木糖醇母液、乙醇和改性劑的混合物來替代糠醇,各項性能都能滿足生產的要求,而且強度方面還有一定的提高,24h強度達到2.42MPa左右。接下來根據市場各原料的價格,對替代前后樹脂的價格進行了比較,每噸的成本有790元的降幅,由于呋喃樹脂年用量在幾萬t,所以經濟效益明顯,也促進了呋喃樹脂的廣泛應用
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