工艺技术路线及行业发展趋势

1.基本工艺路线

1、呋喃树脂

呋喃树脂由呋喃甲醇(俗称糠醇)及其他改性材料缩合而成，呋喃甲醇由呋喃甲醛(，俗称糠醛)还原而得，而由于呋喃环的特殊化学结构，目前尚无法通过其他化学物质合成，只能通过含有丰富呋喃环的玉米芯或米糠、甘蔗渣等提炼(因玉米芯含量高且量多国内基本都以玉米芯提炼)

呋喃树脂的合成工艺分为以下几个步骤:配料、碱性加成反应、酸性缩聚反应、中合反应、脱水和中止反应。

2、三乙胺冷芯盒工艺

自1968年在美国铸造学会举办的展览会上展出以来，因其很高的生产率颇具竞争性和实用性，而且在此基础上出现了制芯中心，型芯的尺寸精度进一步提高，受到了铸造业内人士的普遍关注，尤其是在汽车、拖拉机、内燃机等大批大量生产行业得到了极其广泛的发展和应用。我国七十年代初，一拖工艺材料研究所和安阳塑料厂率先开始了胺法冷芯盒制芯树脂及工艺的研究，但当时国内无专用设备及配套材料供应，使该工艺无法推广。1985年，常州有机化工厂从美国Ashland公司引进了胺法冷芯树脂生产技术，一汽铸造一厂从美国B﹠P公司引进了全套冷芯盒制芯设备，接着一拖、上柴又分别从德国、美国引进了两套冷芯盒制芯专用装备，使胺法冷芯技术在国内获得生产性应用。到目前为止，国内已形成了冷芯盒全套设备、工艺装备、树脂及配套辅料等近百家设计、制造单位的年产值数十亿元的产业链。

2.行业发展趋势

在粘结剂方面，特别是自硬呋喃树脂，我国处于国际领先水平，已成为产品和技术的主要输出国；基于成本和环保的要求，我国无机粘结剂的研发和生产应用取得了较大进展，且发展的空间还很大；近些年酯硬化水玻璃已成为研发与应用的热点。有机粘结剂如何改善环保性能，继续寻找环境友好型、安全型、可再生利用和节能降耗的粘结剂，应成为制造商关注的因素，并期待新型粘结剂材料及其造型、制芯工艺在中国诞生。

1、绿色铸造粘结剂及制型(芯)工艺

绿色技术是根据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术。铸造生产的污染源是多方面的，其中最大的污染源之一是造型材料。除了丢弃的大量废砂和排入空气的粉尘外，型芯砂粘结剂是有害或有毒物质的主要来源。因此从造型材料入手治理铸造工业的污染是大有潜力的。设计和应用绿色造型材料、绿色粘结剂和绿色制型（芯）工艺势在必行。

令人遗憾的是，几乎每种普通使用的有机树脂粘结剂系统都包含有害物质。但天然的粘土、动物蛋白质、淀粉等物理粘结剂和无机的水玻璃、磷酸盐等化学粘结剂是不含有害物质的绿色粘结剂。

2、作为一种铸造生产用的粘结剂，使用自硬呋喃树脂砂造型制芯具有强度高，尺寸精度高、硬化速度快、生产效率高、劳动强度低等特点，目前生产中应用非常广泛。国内的呋喃树脂普遍气味较大，主要由于树脂中含有大量的游离甲醛；合成呋喃树脂的主要成分是糠醇，价格很高，导致呋喃树脂的价格普遍较高，这对于呋喃树脂的广泛应用起到了一定的阻碍作用。由于以上原因，对呋喃树脂的合成工艺进行优化。通过对影响树脂质量的几个因素进行研究得出了优化的工艺方案为：碱性反应温度100℃，碱性反应时间1.5h，碱性反应pH值10，酸性反应温度100℃，酸性反应时间1h，酸性反应pH值6，脱水量占甲醛加入量的70％。结合树脂砂工艺对产品进行了测试：24h强度2.23MPa，游离甲醛含量0.47％，粘度54mpa·s。对于降醛工艺的研究，通过对生产树脂各原料摩尔比的优选，使物料中的甲醛反应充分彻底。还加入了降醛剂尿素、K液和氧化淀粉，测得游离甲醛的含量可以达到0.1％左右。为了降低树脂的价格，分别采用价格便宜且性质活泼的材料：改性木质素、乙醇、山梨醇、木糖醇母液等来对糠醇进行部分替代。最后确定用木糖醇母液、乙醇和改性剂的混合物来替代糠醇，各项性能都能满足生产的要求，而且强度方面还有一定的提高，24h强度达到2.42MPa左右。接下来根据市场各原料的价格，对替代前后树脂的价格进行了比较，每吨的成本有790元的降幅，由于呋喃树脂年用量在几万t，所以经济效益明显，也促进了呋喃树脂的广泛应用

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