国标A/B 型固化剂对呋喃树脂强度的影响

王 伟，熊高虎，贾宗付，张 丽

（四川东树新材料有限公司，四川德阳 618000）

0 引言

呋喃树脂是我国铸造行业应用最为广泛的一类铸造粘接剂，具有砂芯硬化速度可控，型腔尺寸精度高，能明显提高铸件表面质量和减少铸件清砂的劳动强度等独特优点，对改变我国单件多，小批量、多品种生产的铸造车间落后生产方式，同时满足结构复杂、外观质量要求高等高端铸件的要求发挥了重要作用[1]。

呋喃树脂种类也较多，通常按照含氮量划分可分为无氮的酚醛类呋喃树脂和有氮的脲醛类呋喃树脂[2]。针对不同类别的树脂与之配套的固化剂种类也较多，而不同的铸造企业根据自身条件或工艺要求对不同种类的固化剂搭配也千差万别，这就造成了呋喃树脂在应用过程中出现了可使用时间不满足要求，砂芯强度差，树脂加入量高，发气量高，固透性差，甚至浇铸时砂芯溃散造成铸件跑火等一系列生产问题[3-7]。而国内外关于不同种类树脂搭配何种固化剂才能最大效能发挥树脂优异性能的研究报道相对较少，本文主要对无氮和有氮类树脂与国标A/B 型固化剂的匹配性能进行研究对比，为铸造企业选用合适的树脂和配套的固化剂提供参考。

表1 试验用树脂及理化指标

1 试验设备及原料

1.1 原料及药品

固 化 剂：GH05A、GH05B、GH06A、GH06B、GH07A、GH07B 的具体总酸，游离酸、密度、粘度等理化指标与表2 国标规定一致。

砂子：标准砂，SiO2≥90%，粒度分布符合国标《JBT9224-1999 铸造粘接剂校验标准砂》技术要求。

1.2 试验仪器及设备

仪器：SHY 型碗式混砂机(无锡市三峰仪器设备有限公司)、XQ-II 型智能型砂强度机(无锡市三峰仪器设备有限公司)。

试验方法：按照《JB7526-2008 铸造自硬呋喃树脂》铸造自硬呋喃树脂型砂强度测试方法规定的方法，取标准砂1000g，放入搅拌机里，开动后立即加入适量对应固化剂，搅拌1min，加入树脂10g，搅拌1min 后出料；将混合料倒入“8”字形芯盒中，一般采用手工成型刮平，放在芯板上，达到(或大于)开模强度时，打开芯盒，成型完毕，将已打好的试样在规定试验条件下自然硬化24h，测定其抗拉强度。

2 结果与讨论

2.1 国标A/B 型号固化剂的指标对比

GB 21872 铸造呋喃树脂用磺酸固化剂规定了适用于呋喃树脂的A/B 型固化剂，其中A 型固化剂特点是总酸、游离酸总体较低，基本上由苯磺酸和水组成，具备低硫、腐蚀性稍低等特点，但是价格相对昂贵，市售价格大约为7000 元/t。B 型固化剂总酸和游离酸相对较高，B 型固化剂多由硫酸、甲苯或二甲苯、水、甲醇等制备而成，属于复合型磺酸固化剂，具有酸值高，固化速度相对快等特点，市售价格相对便宜，一般在4000 元/t 左右。

2.2 A/B 型号对无氮树脂强度的影响

国标A 型、B 型固化剂对无氮树脂的强度对比试验见表3。试验条件为：22℃，RH:51%，固化剂加入量50%。

表3 国标A 型、B 型固化剂对无氮树脂SZ-1 的强度对比试验结果

调整固化剂加入量为40%，采用标准砂做对比试验。试验条件为：22℃，RH:51%。

表3 为国标A 型、B 型固化剂对无氮树脂的强度对比试验结果，从表中可以看出，国标A 型固化剂GH05A 与国标B 型相对应固化剂GH05B 相比，GH05A 与GH06B 相比，砂型强度高，操作时间慢，脱模时间慢，主要原因为国标A 型固化剂对甲苯磺酸含量高，游离硫酸含量低，所以型砂强度较高，而国标B 型固化剂由于总酸值、游离硫酸都较高，所以操作时间快，但苯磺酸含量较低，树脂强度远远低于国标A 型固化剂。考虑到固化剂加入量为50%时，GH06B、GH07B 总酸值较高，所以操作时间过快，可能影响最终对比结果，所以将固化剂加入量降为40%后，重新与GH05A 做同条件对比试验，从表4 结果可知，国标A 型固化剂强度依然高于B 型固化剂强度。

表4 国标A 型、B 型固化剂对无氮树脂SZ-1 的强度对比试验结果

针对无氮树脂，A/B 型固化剂在同一条件下制样，国标A 型固化剂的砂芯强度远远高于国标B 型固化剂打样的砂芯，但是可使用时间短于B型固化剂。

2.3 A/B 型号对含氮树脂强度的影响

针对有氮的SZ-2、SZ-3 和SZ-5，我们也做了类似试验。试验时，室内温度控制在22℃，RH:50%，烘干标准砂，固化剂加入量40%。国标A 型、B 型固化剂对有氮树脂的强度对比试验结果如表5 所示。

表5 为国标A 型、B 型固化剂对有氮树脂的强度对比试验结果，从表中可以看出，对含氮量3%和5%树脂SZ-3 和SZ-5，国标A 型固化剂GH05A 与国标B 型相对应固化剂GH05B 相比，国标A 型固化剂GH06A 与国标B 型相对应固化剂GH06B 相比，砂型强度略低，可使用时间短，脱模时间长，主要原因为国标B 型固化剂由于总酸值、游离硫酸都较高，所以操作时间快。对2N 树脂SZ-2，国标A 型固化剂GH05A、GH06A 砂型强度分别为1.192MPa 和1.563MPa，低于固化剂GH05B、GH06B 对应的1.844 MPa 和2.373MPa，且可操作时间慢，脱模时间很长，主要原因为国标B 型固化剂由于总酸值、游离硫酸都较高，所以可使用时间短。

表5 国标A 型、B 型固化剂对有氮树脂的强度对比实验结果

国标A 型固化剂、国标B 型固化剂与有氮树脂在同一条件下制备“8”字样，国标A 型固化剂的砂型强度低于国标B 型固化剂型砂强度，可使用时间上慢于国标B 型固化剂。国标B 型固化剂与有氮树脂匹配性能更佳。

3 结论

对于无氮树脂而言，国标A 型固化剂具有可使用时间和脱模时间适中，砂芯强度高等特点，相同对应牌号下，B 型固化剂则可使用时间及脱模时间较快，但终强度低，A 型固化剂适用于无氮树脂。

对于含氮量2%、3%、5%的树脂而言，B 型固化剂优势更加明显，具有速度适中、强度高、且成本相对低廉等突出优势。而A 型固化剂则速度慢、强度低、价格高。因此，B 型固化剂更适用于有氮的呋喃树脂。