呋喃树脂（精选12篇）
呋喃树脂 篇1
摘要：由于对呋喃树脂砂生产经验的不足, 在应用过程中还存在很多问题, 文章从铸造工艺、过程控制和现场管理的角度介绍了呋喃树脂砂在铸造生产中的应用和质量控制要点, 只有在生产过程中保证操作质量, 才能保证产品的最终质量。
关键词：呋喃树脂砂,过程控制,铸钢件
随着对铸件质量要求的不断提高, 呋喃树脂砂工艺自20世纪80年代在我国开始应用, 由于其良好的溃散性、自硬特性、提高劳动生产效率、节省作业面积、明显提高铸件的尺寸精度和表面质量等优点, 并大幅度减轻了工人的劳动强度, 明显改善了铸造车间的工作环境, 而得到了广泛的推广和应用。
然而由于对呋喃树脂砂的工艺特性的认识不足和缺乏生产经验, 在实际呋喃树脂砂生产中, 并没有完全达到减少生产成本和提高铸件质量的目的。同时呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生气孔和裂纹等缺陷。但通过采用合理的工艺、加强过程控制和现场管理, 可以提高产品质量、降低生产成本和提高生产效率。
1 工艺方面
由于呋喃树脂砂的保温性好, 铸钢件在呋喃树脂砂中的凝固速度明显比在粘土砂中的凝固速度缓慢。特别是在铸件的热节处或转角部位由于凝固缓慢, 极易在这些部位产生裂纹等缺陷。另外由于呋喃树脂砂高温退让性差, 铸件产生热裂纹的倾向性明显增大。根据呋喃树脂砂的这些特点, 并结合铸件的结构特点在铸件易产生裂纹的部位应设置拉筋, 在散热较差的圆角部位适当增大铸造圆角。对于合金钢铸件, 与粘土砂和水玻璃砂相比需要延长打箱时间, 减小热应力来降低铸件产生裂纹的倾向性。
浇注系统对呋喃树脂砂生产的铸钢件质量影响较大, 如果浇注系统设置不合理, 极易导致铸件产生裂纹、气孔或夹砂等缺陷。铸钢件浇注系统一般都采用开放式, 与粘土砂或水玻璃砂型相比, 呋喃树脂砂中钢水上升速度要采用快速、平稳和分散的原则, 浇注系的截面积要比粘土砂和水玻璃砂的大一些。针对呋喃树脂砂发气量大和高温易溃散的特点, 在铸件结构和生产条件允许的条件下, 尽量采用底注方式。
对于大型铸钢件, 为了避免产生气孔等缺陷。在浇注前需要采用热风炉对型腔进行烘干, 以免受潮。
2 砂型质量方面
砂型的质量对铸钢件的表面质量和内部质量都有直接的影响, 砂型和砂芯的强度是衡量砂型质量的一个重要参数。当砂型或砂芯的强度过高时, 会在铸件收缩时产生较大的机械应力, 增大铸钢件产生热裂纹的倾向性;如果砂型或砂芯强度过低, 往往会造成粘砂、夹砂等铸造缺陷。因此需要根据生产现场的环境情况如温度湿度等, 调整树脂和固化剂的加入比例, 以满足铸钢件质量要求的砂型强度。一般情况下对于大型铸钢件砂强度控制在以下强度即可:砂型1.0MPa以上大型复杂的砂芯可以取1.2MPa以上。当采用呋喃树脂砂生产铸钢件时, 要根据铸件的结构特点和材质适当选择合适的砂型强度, 只有这样才能确保生产出高质量的铸件。
3 涂料方面
涂料涂刷质量的好坏直接影响着铸件的表面质量, 对于呋喃树脂砂而言, 涂料对铸件质量起着至关重要的作用。由于树脂砂在高温时会发生分解, 如果涂料质量不好或涂刷质量不好, 在采用呋喃树脂砂生产铸钢件时产生粘砂或夹砂的可能性增大。因此树脂砂使用的涂料附着力要好, 同时要保证涂料涂刷的厚度特别是浇注系统附近的型腔涂刷质量。
4 树脂和固化剂
树脂和固化剂是影响砂型质量的一个重要因素, 在生产过程中需要严格控制树脂和固化剂的技术指标。对于大型铸钢件应选用高呋喃 (糠醇含量≥90%) 且低水分的无氮呋喃树脂为好, 在生产过程中需要根据不同的产品结构和型芯的大小, 选择合适的砂型强度。因此需要根据不同的季节、温度及湿度, 对固化剂进行调整以达到较好的硬化速度和硬透性。固化剂的加入量对呋喃树脂砂的强度有一个最佳值, 加入量过多或过少都会降低型芯强度。
5 型砂质量的控制
影响砂型质量的因素, 其中型砂中微粉含量对树脂和固化剂的使用量影响很大, 而且直接影响铸件质量。对于新砂应妥善保管, 防止外来杂质污染, 同时要特别防止碳酸盐等碱性物质混入。对于再生砂需要严格控制微粉含量, 微粉是指再生砂中140目以下的物质。众所周知型砂中微粉含量越高, 型砂的透气性越差, 同时消耗的树脂和固化剂也越高。因此需要严密监控除尘设备的工作状态, 及时清理灰尘。同时要对型砂进行定期检查和监控, 否则将对产品质量和生产造成极大的不利影响。
6 砂温的控制
再生砂砂温对呋喃树脂砂的生产和质量影响都非常大, 再生砂砂温在15~30℃为宜, 如果砂温过高将造成硬化时间过短, 砂型强度降低, 无法保证砂型质量, 同时也使生产无法正常进行。特别是在夏季这种情况更为突出。因此需要采取冷却系统对砂温进行降温处理以保证正常生产的进行。而在冬季由于环境温度偏低, 造成呋喃树脂砂固化速度过慢或不固化, 同样也满足不了产品质量和生产的要求。在此情况下需要保证厂房的温度以使生产能够顺利进行。
高效优质是呋喃树脂砂所具有的明显优势, 也是未来铸钢件生产的一个主要方向。但呋喃树脂砂也存在裂纹倾向性大及高温退让性差等缺点, 经过生产实际验证, 合理的工艺方案结合严格有效的现场管理和控制, 完全可以保证产品质量。但在呋喃树脂砂生产过程中, 还有很多问题需要进一步的探究。
参考文献
[1]王耀科, 李远才, 王文清.国内外树脂砂的现状及展望[J].铸造, 1998 (8) .
[2]姚青, 陈文斌, 李俊峰.呋喃树脂砂在铸造生产中的应用及质量控制[J].铸造, 2007 (56) .
[3]冯晋芬, 王胜.铸造过程质量的控制研究[J].机电产品开发与创新, 2008 (4) .
呋喃树脂 篇2
塑料是指以有机合成树脂为主要成分，加入或不加入其他配合材料(助剂)而构成的人造材料。它通常在加热、加压条件下可塑制成具有一定形状的器件。塑料是一种具有可塑性的人造高分子有机化合物。
纤维：一般是指细而长的材料。纤维具有弹性模量大，塑性形变小，强度高等特点，有很高的结晶能力，分子量小，一般为几万。
树脂与琥珀 篇3
虽然能生产树脂的植物不少，但以松柏类植物为主，这一家族成员体内的化学成分较复杂，其共同的特点是多合有树脂及挥发油，缺乏生物碱与双黄酮。树脂与挥发油贮存在树脂道内。树脂是一种黏性的液体，其主要成分为较容易挥发的萜烯类物质，使得树脂具有特殊的味道。还含有溶解在萜烯中的不挥发的黏性固体，所以当树脂暴露在空气中时，萜烯类物质会挥发掉，使得树脂黏度增大，形成固体。
至于“在树上来一刀树脂自己就流出来”的具体机理，其实人类现目前还没搞得太明白，只是普遍认为这是松柏类树木的自我保护行为。因为某些悲催的树木如果破皮并开了一个口子，那紧接着就是害虫与真菌的温床，要么破口越来越大以至成为树洞，要么直接感染真菌长蘑菇。松柏类一旦破口就能分泌树脂，并且其凝固后就能很好地保护树木伤口，而这一特性对于乳胶漆与胶合剂来说非常有用。
对于有机化学的深入研究扩展了人造化合物的境界与领域，既然松树都能产生树脂，要是人类合成不出来那就太弱了，于是合成树脂被广泛运用于人类生活中，就说你家里的家具，100%会使用到合成树脂。
琥珀
遥想数千万年前，一只远古的胡蜂悄悄地潜伏在某个大树的树干上，正准备猎食的时候，一坨树脂落下来刚好把它死死地裹住，胡蜂在动弹不得中抑郁地死去。这坨树脂遇见空气变硬以后，还得有幸进入土壤，并有幸在地层中经历漫长演化，最终成为透似水晶、亮如珍珠、色如玛瑙的稀罕之物——琥珀。
要说随便一坨树脂掉地上生成琥珀也就算了，这种有虫子琥珀（有植物的也相当不错）的产生都是极低概率事件，深受大气物理学家、昆虫学家、生态学家、动物学家与植物学家等等“大家”的喜爱，因为它不仅有植物，有的还有虫子，还能记录数千万年前的大气信息与生态信息……
呋喃树脂 篇4
一、树脂砂使用过程中常见铸造缺陷及防止措施
1. 气孔类缺陷的产生和应错策略
气泡在金属凝固后, 就会进入到的金属液中, 然后出现空洞的气泡, 最后成为气孔。防止气孔的具体对策有以下几个方面:
(1) 树脂种类的选取要适当, 并适量减少树脂的混入数值
加入过量的树脂或固化剂, 都会导致树脂的含氮量上升, 从而致使发气量逐渐增多。在整个过程中要想提高效率和质量, 就需要将固化剂和树脂的量降低, 采用无氮树脂或者是低氮树脂, 避免出现过多的气孔。
(2) 将微粉的量降低, 以确保再生砂的性能和质量
如果旧砂的质量很差, 导致微粉的含量超标, 就会导致型砂发气量的提升和透气性的下降, 如若发现这种情况一定要等比例增加新砂的数量, 并坚持对再生设备进行改进, 促使其达到标准。
(3) 提高烘干技术水平, 严格控制涂刷时间
要想减少砂芯中的残留水含量, 降低发气量, 需要对砂芯和砂型进行严格的控制和约束, 同时要保证涂料的性能, 干燥工作要做好。
(4) 创新铸造工艺和铸造技术对砂型 (芯) 中的排气通道进行合理设置
想要保证砂芯排气的通畅, 就一定要对铸造技术进行改进, 在进行排气孔设置时必须要注意的是将砂型的气眼跟砂芯的出气道要一致, 对齐, 否则会出现漏气现象, 且要尽量提升压头。避免砂质堵住出气道或者芯头出气道在浇注的时候流入液体;在此基础上, 还要把握好浇注的频率, 不能使速度过低。
(5) 对原砂的粒度进行调节
当铸件的表面质量能够保证的前提下, 要适当控制原砂的粒度, 相对粗一些的砂粒能够使砂型的透气性得到提升。
(6) 对浇注的温度范围进行合理控制, 保证不会出现气孔, 铸件就不会粘砂。
2. 机械粘砂的现象和应对策略
由于很多化学和物理学反应等引起了粘砂问题, 主要是在铸型材料和金属液、气体之间产生的一系列反应过程, 该反应主要发生在界面上。而机械粘砂是由于压力的作用下, 渗入到铸型壁隙中, 然后在壁隙中产生的粘结和掺合作用, 主要涉及到的就是砂粒和金属液之间的作用现象。
如何处理粘砂问题, 提高运作效率, 需要注意一下几项:
(1) 原砂的合理选择
利用多砂筛来对原砂的粒径大小和粒度进行控制, 提高砂粒之间的密实度, 增强金属液的渗透阻力。
(2) 合理的选择涂料, 优化涂刷工艺
涂料层一定要具有良好的渗透性, 其渗入深度要合理, 从而才能发挥涂料的隔离作用。对此, 对于受热严重的部位应尽量选择双层涂料进行运用, 并保证其厚度;逐步改进涂料的配置, 实现性能的提升, 铸件的大小和铸型工艺也要根据合金类型予以选用。
(3) 在铸钢件生产的时候利用起再生砂的优势
经过反复使用再生砂热稳定性好, 砂粒形也较好。
(4) 使模样的表面质量和型 (芯) 砂的紧实度得以提升
模样表面质量决定了铸型 (芯) 的表面质量, 使型 (芯) 砂的紧实度得以提高, 会把模样表面变得更加完整, 而型 (芯) 砂的紧实度也会予以提升, 从而更好的防止粘砂情况的出现。所以, 在对其进行造型的时候, 要保证铸型 (芯) 砂的金属镀得到提升, 特别是模样凸台地下部、凹角转交处以及下部活块的密实度。
(5) 控制浇注过程中的温度
浇注的温度主要受壁厚、尺寸和形状等条件的限制, 确保浇注温度的合理, 一般情况下, 降低浇注温度需要保证在没有出现冷隔缺陷和气孔现象的情况下进行。
3. 导致粘膜的原因和应对策略
铸件表面的质量和美观度受模样的影响较大, 但模样难以起出, 降低了铸件表面的质量, 严重的会变成废品。所以需要控制粘膜的因素。一方面, 芯盒的表面质量和模样质量达不到规定的要求;另一方面, 使用脱模剂不合理;第三, 过早的进行起膜。综上所述, 预防粘模可采取的有效对策有以下几点。
(1) 保证模样及芯盒的表面质量得到提升。
(2) 按照环境温度的差异, 确定最佳的脱模点, 选择合适的脱模剂。
4. 固化时间
生产过程中时常会遇到固化太快和砂型脆性增强等, 如果出现固化太慢, 就会影响生产效率, 且砂芯和砂型的质量也会出现很大差异。
解决固化过快的步骤
大多数的夏季都会出现固化过快的情形, 所以要采取行之有效的对策给予处理。
(1) 夏季的高温对固化过程影响较大, 通常将砂温控制在35度以下为宜。
(2) 添加新的固化剂类型, 或者将原有的固化剂的量减少。
(3) 如果采用增加固化剂的做法来提高固化速度, 就会造成产品的质量降低, 影响生产效益, 不利于企业的发展。
解决固化太慢的步骤
冬天大多是使固化过慢的时节, 会导致原砂中的含水量过多或者含泥量过多, 想要有效进行预防要从以下对策入手。
第一, 保证砂温超过10度;第二, 冬季可以在每班开始前预热一下模具, 从而提升车间的内部温度;第三, 冬天较为特殊, 温度较低, 需要增加固化剂含量, 或者增加浓度;第四, 保证原砂的指标达到规定标准, 选取优质的原料。
二、树脂和固化剂的准确选用
要按照铸件的类型, 也称为合金的类型来选用树脂的成分和壁的厚度, 根据具体情况来合理的选择适合的固化剂种类, 但要保证选择的固化剂特点跟环境、温度等条件等相匹配。
1. 树脂的概念
无氮树脂 (圣泉FL105或XY90-0) , 适用于合金钢、碳素钢铸件
2. 树脂与固化剂的匹配
根据季节、产品类型的变化以及质量要求的变化适当的进行调整。
三、降低粘结剂的消耗
1. 对树脂砂的强度进行合理选用
树脂的缴入量的增加会使树脂砂的强度提升, 不过加入的数量如果超出限度, 那么反而会导致其强度上升的不突出。另外, 设置树脂砂的强度需要根据合金类型进行确定, 切记强度过大。根据不同的工艺条件来确定铸件的尺寸等。一般采用树脂砂铸型抗拉强度控制在0.8-1.0MPa, 复杂砂芯的抗拉强度为1.6-2.0MPa。
2. 采用高质量的原砂
院士的质量要求:粒度控制戴大件为:30/50或40/70目, 中件为40-70目, 小件为50/100或100/140目, 角形系数小于1.35, 微粉含量小于0.8%, 含泥量小于0.2%, 含水量小于0.2%, 灼减量小于0.5%。
3. 再生砂利用
原砂跟多次使用的再生砂会具有明显的特点:
热稳定性较好, 原砂的主要成分为二氧化硅, 在高温高压下使石英编程了鳞片状, 这时体积不断变大, 若将其冷却, 体积变化不大, 相变后处于稳定性较好的状态。
经过反复使用过的砂将会消耗较少量的酸值, 因为原砂在反复的摩擦和运作中会消掉很多碱性的氧化物, 另外还会在固化过程中中和一些碱性成分。
再生砂的质量比原砂好, 但在操作过程中必须要按照规范进行控制和约束, 否则质量会大大降低。通常来说, 微份 (质量分数) 在0.8%以下, 灼烧减量, 铸钢件一般小于等于1.5%
4. 提高混砂质量
定量精度和混砂技术的设备等因素决定了粘接剂的加入量, 目前双臂连续式混砂机的使用情况相对较多, 而混砂技术多为单砂两次混制工艺, 也就是说要先将固化剂加入, 然后加入混砂进行处理。
5. 砂温
砂芯和砂型的强度和硬化度等均会受到砂温的影响。采用树脂生产技术的时候, 其理想砂温是在20度到30度之间, 所以在需要根据具体的环境和条件来合理的控制砂温的情况, 考虑设备的多少和产量多少, 同时要注重冬季和夏季等特殊季节的影响。
6. 砂铁比和用铁量控制
经过研究表明, 将砂铁比降低, 不仅能有效的降低固化剂的添加量, 还会降低生产过程中的资金投入, 提高生产效率, 保证了铸件的质量等。
(1) 吃砂量较大的区域可以采用填充料的方式来解决, 主要采用的材料的有石块、砖块和木块等。
(2) 成型的沙箱树脂具有很大的强度, 通常将吃砂量控制在50mm, 如果存在造型就可以适当调整。
参考文献
[1]谢明师呋喃树脂自硬砂使用技术北京:机械工业出版社.1995.
氨基树脂生产技术 篇5
一、概述
以含有氨基官能团的化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应制得的热固性树脂称为氨基树脂，这种树脂在模塑料、粘结材料、层压材料、纸张处理剂等方面有广泛的应用。用于涂料的氨基树脂须再以醇类改性，使它能溶于有机溶剂，并与主要成膜树脂有良好的混溶性和反应性。氨基化合物主要是尿素，三聚氰胺和苯代三聚氰胺。在涂料中，由氨基树脂单独加热固化所得的涂膜硬而脆，且附着力差，因此它常与基体树脂如醇酸树脂、聚脂树脂，环氧树脂等配合，组成氨基树脂漆。
氨基树脂漆中氨基树脂作为交联剂，它提高了基体树脂的硬度、光泽、耐化学性以及烘干速度，而基体树脂则克服了氨基树脂的脆性，改善了附着力。该漆在一定的温度经过短时间烘烤后，即形成强韧的三维结构涂层。
与醇酸树脂相比，氨基树脂漆的特点是：清漆色泽浅、光泽高、硬度高、有良好的电绝缘性；色漆外观丰满，色彩鲜艳，附着力优良，耐老化性好，具有良好的抗性；干燥时间短，施工方便，有利于涂漆的连续化操作。
尤其值得一提的是三聚氰胺甲醛树脂，它与不干性醇酸树脂，热固性丙烯酸树脂、聚酯树脂配合，可制得保光保色性极佳的高级白色或浅色烘漆。这类涂料目前在车辆、家用电器、轻工产品、机床等方面都得到了广泛的应用。
二、原料
1、氨基化合物
（1）尿素 又称脲或碳酰胺。无色晶体，大量存在于人类和哺乳动物的尿中，密度是1.335,熔点132.7℃。加热温度超过熔点时即分解。溶于水,乙醇和苯,水溶液呈中性反应。用作肥料、动物饲料、炸药、稳定剂和脲醛树脂等的原料。可由氨和CO2在高温、高压下作用制得。（2）三聚氰胺 即蜜胺，又称氰尿酰胺。白色晶体，难溶于水，乙二醇，甘油，略溶于乙醇，不溶苯等有机溶剂。用于制备合成树脂和塑料等。可由双氰胺法和尿素法制得。
（3）苯代三聚氰胺 俗称苯鸟粪胺，是以-C6H5取代三聚氰胺分子上一个氨基的化合物。它的主要用途是涂料，塑料与三聚氰胺并用制层压板或密胺餐具，另外，在织物处理剂，纸张处理剂，胶粘剂，耐热润滑剂的增稠剂等方面也有应用。以它制得的氨基树脂，改善了三聚氰胺树脂的脆性，又不影响其耐候性。
工业上苯代三聚氰胺由苯甲腈和双氰胺在碱性催化剂存在下，以丁醇为溶剂制得。表1-1为尿素，三聚氰胺，苯代三聚氰胺性能指标。表1-1 原料性能指标
项目 尿素 三聚氰胺 苯代三聚氰胺 外观 白色结晶 白色结晶 白色结晶粉末 含氮量(以干基计)，% ≥ 46.3 37.0~38.07 熔点，℃ 224~228 缩二脲含量，% ≤ 0.5 含量（升华法），% ≥ 99.5 水分含量，% ≤ 0.5 0.2 0.5 铁（Fe2O3）含量。% ≤ 0.002 游离氨（NH3）含量，% ≤ 0.01 水不溶物含量，% ≤ 0.02 甲醛溶解度①(80℃/10min)全溶 色泽（铂钴标准比色液）≤ 30 游离碱，% ≤ 0.02 0.05 灰分，% ≤ 0.05 0.05 ①1份三聚氰胺与2.5份37%甲醛混合。
2、甲醛 又名蚁醛，常温为无色，有强烈刺激气味的气体，对人的眼鼻等有刺激作用。易溶于水和乙醇，水溶液浓度最高可达55﹪，通常是40﹪，称为甲醛水，俗称福尔马林，具有防腐功能的带刺激性气味的无色液体。通常加入8﹪--12﹪甲醇，防止聚合。有强还原作用，特别在碱性溶液中，能燃烧，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为7﹪-73﹪（体积）。
甲醛是重要有机原料之一，广泛用作制取聚甲醛树脂，酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、维尼纶纤维等的原料，也是炸药、医药、农药和染料等的原料。表1-2为醛类原料的性能指标。表1-2 醛类原料的性能指标
指标名称 37%甲醛水溶液(福尔马林)多聚甲醛 50%甲醛水溶液 甲醛的丁醇溶液 甲醛的甲醇溶液
外观 无色透明液体,在低温时能自聚呈微浑 白至微黄色粉末有刺激味 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体
甲醛含量,g/100g 37±0.5 93~95 50.0~50.4 39.5~40.5 55 甲醇含量,g/100g ≤ 1230~35 甲酸含量,g/100ml ≤ 0.04-铁含量,g/100ml ≤ 0.0005 0.005灼烧残渣含量,g/100ml ≤ 0.005 0.1熔程,℃--沸 点,℃ 96贮存温度,℃ 15.6~32.23、醇类
（1）甲醇 无色透明易燃易挥发的极性液体，纯品略带乙醇气味，粗品刺鼻难闻。有毒，饮后能致目盲。能与水、乙醇、苯、酮类和大多数其它有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0﹪—36.5﹪(体积)。
它是基本有机原料之一,主要用于制造甲醛、甲胺等多种有机产物，也是农药和医药的原料，合成对苯二甲酸二甲酯，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。还是重要的溶剂，亦可掺入汽油作替代燃料使用。
（2）乙醇 无色透明，易燃易挥发液体。有酒的气味和刺激性辛辣味。溶于水、甲醇、乙醚和氯仿。能溶解许多有机化合物和若干无机化合物，具有吸湿性，能与水形成共沸混合物。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限3.3﹪—19.0﹪(体积)。
乙醇是重要的基础化工原料之一。以它为原料的化工产品达二百余种。广泛应用于基本有机原料、农药、以及医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等有机化工产品的生产，又是一种重要的有机溶剂，大量用于油漆，染料、医药、油脂和军工等工业生产。
（3）异丙醇 无色透明可燃性液体，有似乙醇的气味，与水、乙醇、氯仿、乙醚混溶。在许多情况下可代替乙醇使用，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限3.8—10.2﹪(体积).可用于制取丙酮、二异丙醚、乙酸异丙酯等，是有机合成的重要原料，还是常用的化学溶剂，还可作抗冻剂和汽油添加剂。
（4）正丁醇 无色液体，有酒的气味，溶于水，能与乙醇和乙醚混溶，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限3.7%-10.2%(体积),主要用于制备邻苯二甲酸,脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂,广泛用于各种塑料和橡胶制品中,是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺等的原料，是油脂、药物（如抗生素）和香料的萃取剂，醇酸树脂涂料的添加剂等。又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂，脱蜡剂。
（5）异丁醇 无色透明液体，有特殊气味，溶于水、乙醇和乙醚。其蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.7-10.6%（体积）。用于制增塑剂，防老剂，果子精油，人造麝香和药物，并用作溶剂。存在于杂醇油中，是有机合成的原料之一。表1-3为醇类原料性能指标。表1-3 醇类原料性能指标
指标名称 甲醇 工业 无水乙醇 乙醇 异丙醇 正丁醇 异丁醇 辛醇
外观 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体
相对密度(d20)0.791~0.792 ≤0.792 0.784~0.788 0.809~0.813 0.802~0.807 0.817~0.823 馏 蒸馏范围(101.3247kPa 绝对压力),℃ 64.0~65.5 77~85 81.5~83 117.2~118.2 95 90 程 馏出体积,% ≥ 98.8 95 99.5 95 0.01
游离酸(以乙酸计)含量,% ≤ 0.003
0.003 0.003
酸度(50ml试样,以0.01mol/L NaOH 计),ml ≤
1.8 1.8
乙醇含量(以容积计),% ≥
95
水分含量,% ≤ 0.08 1 0.2
丙酮含量,% ≤
不挥发物含量,% ≤
0.005 0.0025 0.005
游离碱(以NH3计)含量,%≤ 0.001
4、其他
（1）碳酸镁：弱碱性，是常用的碱性催化剂，微溶于甲醛，在甲醛溶液中大部分呈悬浮状态，它可抑制甲醛中的游离酸，促进羟甲基化反应，是一种很好的羟甲基化反应催化剂。过量的碳酸镁对杂质有吸附作用，在树脂过滤时有助滤作用。
（2）200号油漆溶剂油 主要为脂肪族烃类，其中含有少量芳烃。芳烃含量不同，测得的树脂容忍度不同，芳烃含量高，测得值也高。因此，应使用芳烃含量恒定的200号油漆溶剂油。（3）苯酐：又称邻苯二甲酸酐，白色针状晶体，易升华，稍溶于冷水，易溶于热水并水解为邻苯二甲酸。溶于乙醇、苯和吡啶，微溶于乙醚。是一种有机弱酸，是常用的酸性催化剂，使醚化反应平稳地进行。
（4）二甲苯：为对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯及乙苯的混合物，无色透明液体，溶于乙醇和乙醚，不溶于水。具有中等毒性，经皮肤吸收后，对健康的影响远比苯小。溶解能力强，挥发性适中，是目前涂料工业中应用面最广，用量最大的一种溶剂，在涂料用氨基树脂的合成中起脱水剂的作用。
三、制造原理
1、在氨基树脂整个生产过程中，主要发生了三个化学反应：（1）加成反应（羟甲基化反应）
氨基化合物和醛类（主要是甲醛）的加成反应可在碱或酸的催化下进行。其反应速率与PH值、温度、反应物的比例以及反应时间有关。一般来说，当PH=7时，羟甲基化反应较慢，pH＞7，反应加快，在pH=8～9时，生成的羟甲基衍生物较稳定。
（2）缩聚反应
羟甲基衍生物在酸性催化剂存在下，可与氨基化合物的酰胺基或羟甲基缩合，生成亚甲基键。含羟甲基越多的羟甲基衍生物，它们分子间的缩聚反应越慢。反之，羟甲基少的，分子中活性氢原子多，分子间的缩聚反应越快。
（3）醚化反应
羟甲基衍生物低聚物具有亲水性，不溶于有机溶剂，因此不能用于涂料。因此，必须经过醇类醚化改性，醚化后的树脂中具有一定数量的烷氧基，使原有分子的极性降低，并获得在有机溶剂中的溶解性，并作为涂料交联剂使用。
如果以甲醇醚化，树脂具有水溶性，具有快固性，可用于水性涂料中作交联剂；亦可与溶剂型醇酸树脂并用。用乙醇醚化的树脂可溶于乙醇，它的固化速度慢于甲醚化产物。以丁醇醚化的树脂在有机溶剂有较好的溶解性。以辛醇醚化时，因其本身极性小，和羟甲基（–CH2OH）反应缓慢，所以需先以低级醇（甲醇或丁醇）醚化，然后再与辛醇经醚交换反应，才能制得辛醚化树脂。由此可见，单元醇的分子链越长，醚化物可溶解性越好，但固化速度更慢。
丁醇醚化的树脂在溶解性、混溶性、固化性、涂膜性能和成本等方面都较理想，又因原料易得，生产工艺简便，所以与溶剂型涂料相配合的交联剂常采用丁醇醚化的氨基树脂。醚化反应是在弱酸性条件下，在过量丁醇中进行的，过量的丁醇有利于醚化反应进行，未反应的丁醇可作为溶剂。必须指出的是，在弱酸性条件下，醚化反应和缩聚反应是同时进行的，以脲醛树脂的丁醚化为例：
在此，特别指出的是，在生产制备单体型高烷基氨基树脂时，要避免缩聚和降低树脂中游离态醛类含量。
2、合成工艺
氨基树脂的生产过程可分为三个阶段：（1）反应阶段
①一步法：树脂在反应过程中不区分碱性和酸性两个阶段，而是将各种原料投入后，在微酸性介质中同时进行羟甲基反应，醚化反应和缩聚反应。本法工艺简单，但必须严格控制pH值，使三种反应平衡地进行，达到规定的反应程度。
②二步法：物料先在微碱性介质中主要进行羟甲基化反应，反应到一定程度后，再转入微酸性介质中进行缩聚和醚化反应。由于在碱性阶段形成的羟甲基化合物较稳定，转入醚化反阶段后也较平稳，所以生产过程较易控制。（2）脱水阶段
①蒸馏法 这是利用蒸馏手段将反应体系中水分全部蒸出的方法。一般加入少量苯类溶剂进行三元共沸蒸馏。甲苯或二甲苯都可采用，纯苯由于毒性较大，已不采用。苯类的用量约为醇量的10%。常压法在常压回流脱水，通过分水器分出水分，醇类返回反应体系，由于水分不断及时地排出。使醚化反应和缩聚反应向右进行。该方法醇损耗少，树脂收率高。减压法脱水温度低，树脂在蒸馏阶段质量变化小，终点易控制，但醇损耗较大。
②分水法 是在蒸馏脱水前先将反应体系中部分水分离出去的方法。甲醛溶液中约含63%的水，缩聚和醚化反应时又有一部分反应水生成。全部水采用蒸馏法脱出，耗能大，工时长，而且反应中若有亲水性小分子物残留在树脂中，影响树脂抗水性和贮存稳定性。以二步法为例，当树脂在碱性反应阶段，形成的羟甲基衍生物是亲水性的，能溶于热水，溶液透明，树脂转入酸性反应阶段，随着缩聚和醚化反应的进行，树脂极性逐渐减少，由亲水性转变憎水性，这时溶液呈浑浊，若此时使溶液静止，溶液即分为二层，上层为树脂的醇溶液，下层为水层。分水法即分去下层水，然后再蒸出残余的水，此方法耗用热量少，若控制一定的缩聚程度，调整好树脂层和水层之间极性差距，可使树脂中的亲水性小分子更多地分离掉，有利于提高树脂内在质量，但醇类损耗较蒸馏法大。
在实际生产中，在脱水阶段通过测定树脂粘度控制缩聚程度，从测定树脂对200号油漆溶剂油的容忍度来控制醚化程度。测定容忍度应在规定的不挥发分含量及规定的溶剂中进行，否则得出的数值将是不同的。测定方法为称3g试样于100ml烧内，在25℃搅拌下以200号油漆溶剂油进行滴定，至试样溶液显示乳浊在15秒钟内不消失为终点。1g试样可容忍200号油漆溶剂油的克数即为树脂的容忍度数值。容忍度也可以用100g试样能容忍的溶剂的克数表示。当容忍度达到终点后，脱去过多的醇，调整粘度至规定范围，然后进入最后一个阶段：后处理阶段。
（3）后处理阶段
①水洗 有些树脂为了提高质量。可增加水洗工序，以除去亲水性物质。树脂中的小分子量产物，没有醚化好的羟甲基衍生物低聚物，原料中的杂质所形成的低分子量树脂等，都具有一定的亲水性，这种树脂在贮存中往往产生针状或絮状析出物，过滤也不能彻底滤除，滤后不久又会析出，若树脂放在敞口容器中，析出速度加快，可利用这点作为树脂抗水性的加速检验方法。水洗后的树脂，贮存稳定性和抗水性明显提高，但增加一道水洗工序，不仅增加了工时，而且水洗时部份醇类溶解在热水中随水分出，使醇类单耗上升。
水洗方法是在树脂中加入20%-30%的醇，再加入与树脂等量的水，三者一起加热到回流；静止分去水层后，减压回流脱水，水脱尽后再将树脂调整到规定的粘度范围；冷却过滤后，即可得到透明而稳定的树脂。
②过滤 成品必须过滤除去树脂中的杂质，如未反应的原料，未醚化的羟甲基衍生物低聚物，残余的催化剂等。助滤剂可采用硅藻土、碳酸镁等物质，过滤温度以60-70℃为宜。
3、影响产品质量的因素（1）甲醛质量的影响
甲醛具有轻微的酸性，对金属有一定的腐蚀性，因此，如果甲醛中含有铁离子，则由它合成的树脂易呈黄相；铁含量高时，会促使缩聚反应加快，不利于工艺控制。
这种甲醛在使用前应进行预处理。预处理的方法之一是将甲醛依次通过阳、阴离子交换树脂；另一方法是在甲醛中加入适量碳酸镁，搅拌升温至60℃，保温半小时，静止后使用上层甲醛溶液。
（2）甲醛用量的影响
甲醛用量增加，参加反应的甲醛增加，有利于醚化反应的进行，形成的烷氧基数量也相应增加。（3）醇类用量的影响
反应条件相同，随着醇类用量增加，烷氧基数也增加，分子间的缩聚反应减少，即亚甲基数量下降。
（4）pH值对反应的影响 ①羟甲基化阶段
在pH>7时，随反应温度和pH值的升高，羟甲基化反应速度加快。②醚化阶段pH值对树脂组成的影响
pH值对甲醛的结合速度和结合数量影响不大。当pH值偏高，羟甲基之间的缩聚反应缓慢，醚化反应进展也缓慢；pH值低时，亦有利于醚化反应和缩聚反应的进行，相比之下，缩聚反应快于醚化反应。
（5）碱性催化剂的影响
常用碱性催化剂主要有：碳酸镁和氢氧化钠等。由于以NaOH为催化剂时，反应阶段需增加水洗工序，因此，通常以碳酸镁为催化剂。
碱性催化剂用量以能中和甲醛中的甲酸，使PH值达到弱碱性为度，有效地促进羟甲基化反应和甲醛转化的速度。（6）酸性催化剂的影响
在微酸性条件下醚化和缩聚是两个竞争的反应，缩聚快于醚化，树脂粘度高，不挥发分低，与中长油度的醇酸树脂的混溶性差，树脂稳定性亦差；醚化快于缩聚，树脂的粘度低，与短油醇酸树脂的混溶性差，制成的涂膜干性慢，硬度低，所以必须控制这两个反应均衡地进行，并使醚化略快于缩聚，达到既有一定的缩聚度，使树脂具有优良的抗性，又有一定的烷氧基含量，使它与基体树脂有良好的混溶性。
通常用有机弱酸（如苯酐）作醚化催化剂，能使醚化反应平稳地进行，对缩聚反应起的作用较小。它的用量要控制好，以pH=4.5~6.0为宜，用量过少时，容忍度进展缓慢，工时延长；用量多，则影响涂料的贮存稳定性。（7）原料中杂质的影响
三聚氰胺中可能存在的含氮杂质多为水解物的脱氨物。杂质的存在将影响树脂的透明度，加快缩聚反应速率，使制成的树脂耐热性和耐水性下降。（8）容忍度对涂膜性能的影响 容忍度间接表示了醚化程度，反映了树脂的极性，若反应超过了规定的容忍度，将影响树脂与不干性油醇酸树脂的混容性，影响涂膜的光泽和硬度。因此，当达到所需的容忍度后，应调整粘度，迅速终止反应。
（9）不同组成的树脂对贮存稳定性的影响。
参加反应的甲醛摩尔数越大，树脂的贮存稳定性越好；烷氧基数越大，贮存稳定性越好。（10）溶剂对树脂贮存稳定性的影响。
经醚化的树脂在贮存中是处于动态平衡的，烷氧基易脱落，烷氧基也可以从相应的醇类溶剂中得到补充（如丁氧基可以从丁醇中得到补充）。如果烷氧基脱落后得不到补充，就破坏了动态平衡，随着贮存期延长，树脂本身粘度逐渐上升
四、以三聚氰胺树脂为例，对其质量问题进行分析以及处理
（一）、树脂和苯的混容性不良
根据技术指标，1份三聚氰胺树脂，应该溶解在4份苯中清澈透明。如果浑浊，甚至分层，其发生的原因可能有下列两种情况。
1、树脂中有水
树脂到达终点时，没有将水全部除尽，或反应完毕的树脂，在过滤包装过程中，混入了水份。水在苯中析出，就生成浑浊。
2、树脂醚化不够
丁氧基含量太少，与苯不能无限混容，轻则浑浊，重则分层。这种树脂不稳定，在储存过程中易变质，粘度增高，并使漆膜失光。
处理方法：补加少量丁醇，常压或减压加热回流脱出水，至取样达到在苯内溶解透明，再调整粘度到合格范围。
（二）、树脂和不干性蓖麻油醇酸树脂混容性不良
或能混容漆膜干燥后有白雾、光泽差、甚至皱皮无光。原因可能是：
1、缩聚反应快于醚化反应
树脂分子量增长太大，羟基减少太多所致，常见于分水法工艺因在水溶液中，有利于缩聚反应的进行。
2、醚化过度
树脂内含非极性丁氧基因太多，常由于生产过程中，保持醚化时间过长，或酸性催化剂用量太多，反应速度过快，来不及控制终点所引起。混容性不良，是一步一步形成的，但也大致可划分为三个阶段。
（1）、两种树脂能混容，但漆膜烘干后表面有一层白雾。这是混容性不良的最轻程度的表现。有时将配制好的清漆放置一天，情况可以改善，这是由于经过一段较长时间的储放后，混合物分子之间得到充分的扩散的结果。
（2）、能混容，但漆膜干燥后皱皮无光。出现这种情况是两种树脂基本上已不能混容，但两种树脂都溶解在丁醇中，成为暂时的稳定体系，在干燥过程中，丁醇挥发逸出，两种树脂就不能混容了，彼此间相互排斥，以致漆膜皱皮无光。
（3）、不能混容，混容性是和两种树脂的极性（分子结构）有密切关系的。彼此极性相近或含有相同的基因较多，彼此就能相互混容，反之就相互排斥，便会引起混容性不良。
（三）、树脂在储存过程中有杂质析出
树脂过滤后应清澈透明,但有些树脂在储存几天后,即开始变浑,有析出物浮在树脂中,有些像云雾一样,有些像针头一样,越来越多,密密麻麻,用以制漆,细度和抗水性都差,可能由于下列原因引起.1、采用分水法工艺生产在分水时,分水没有分清.2、采用分水法工艺生产，树脂缩聚过低，在分水时，亲水性杂质没有随水分离，仍旧留在树脂中。
不论上述哪一种原因，都是由于树脂中存在亲水性小分子量树脂，在储存过程中，吸收了空气中的潮气，或由于丁氧基的脱落，而不溶丁醇发浑析出。高分子物是多分散性的，三聚氰胺树脂也如此，在树脂中存在着一些没有缩聚和醚化好小分子量树脂，它们的极性大，稳定性差，容易从树脂中分离析出。另外，三聚氰胺中存在着一些含氰杂质。例如：一羟基三聚氰胺，二羟基三聚氰胺等。它们含有羟基，极性大，活性氰原子小，官能团少。因而缩聚度小。它们也能和甲醛，丁醇反应生成树脂，但形成的是亲水性的小分子量树脂，容易在储存过程中析出。树脂内含有亲水性小分子量树脂，在敞口容器中，空气相对湿度大的时候，能加速析出速度，可利用这个原则作为一个快速检验方法。
已发生浑浊析出的树脂，单凭过滤是不能彻底解决问题的。过滤之后，能透明一时，但不久又要浑浊有析出物，因为过滤仅能消除已析出部分，不能消除未析出的部分，处理方法可以用热水将树脂洗涤1-2次，水的用量约相当于树脂的重量，另外尚须补加树脂重量20~30%的丁醇，将树脂稀释。三者一起加热到回流，静置分去水层，减压脱尽残留水分，再将树脂调整到粘度合格范围，冷却，过滤。即可得到清澈透明而稳定树脂。
（四）、干燥慢、硬度差
在同样配比、烘烤时间和烘烤温度下，漆膜不能完全干透，硬度低，引起的原因，主要是醚化过度，树脂组成丁氧基含量太高，羟甲基含量相对减少。丁氧基在固化过程中，虽然也可以和醇酸树脂起醚交换反应，逸出丁醇；但比羟甲基和羟基之间的缩聚固化速度要慢。没有反应的丁氧基，留在树脂内，起到内增塑作用，也使硬度下降。处理办法可加少量（约0.5%）的酸性烷基磷酸酯(例如磷酸二氢丁酯),或其他有机酸类(如苯甲酸、苯二甲酸酐、对甲苯磺酸等)促进固化速度。如和干性醇酸树脂合用，可加少量钴催干剂，帮助固化。延长固化时间，提高固化温度，也有利于固化完全，硬度提高。
（五）、粘度高、树脂含量低
一般树脂到达终点后，都在反应釜内调整粘度到合格范围。如果在同样粘度的情况下，树脂含量偏低，主要是由于树脂缩聚过度，分子量增大所致。如果延长树脂在碱性阶段反应时间，或延长分水法工艺的树脂在水溶液中反应时间以及配方中减少丁醇或甲醛用量，使酸性催化剂用量多等，均有利于缩聚反应，使分子量增大。另外甲醛中含铁量高，也能促使粘度升高。处理方法，可适当补加丁醇在微酸性下，再进行醚化反应。甲醛含铁量高应将甲醛预先处理后再用。
（六）、抗水性不良、漆膜发白、起泡、剥落
可能是由于树脂内存有亲水性小分子量树脂或钠离子等，也可能是漆膜烘干不够。处理方法，可适当延长漆膜烘烤时间或提高烘烤温度，使漆膜固化完全。由于亲水性物质所引起的问题，可用热水洗涤除去。
（七）、储存稳定性差
树脂在储存过程中粘度上升，混容性变差，甚至胶凝，发生的原因主要是：（1）、树脂在生产中缩聚过度，醚化不足
（2）溶剂部分丁醇含量不足，树脂分子在储存过程中是处于动态平衡状态中；丁氧基可以脱落，但同时在溶剂丁醇中得到补充。如果丁醇含量不足，为其他溶剂取代，则丁氧基脱落后就得不到补充，破坏了动态平衡作用，树脂本身继续缩聚，而使粘度上升。
（3）、配方中苯二甲酸酐用量太多，在室温下加速了树脂在储存过程中的继续缩聚反应。处理方法：可补加少量丁醇、将树脂稀释。
五、单元操作
（一）反应釜
1、结构
反应釜由釜盖、筒体与筒底组成，在釜盖上安装传动和密封装置，以连接搅拌装置，设有人孔、视镜、温度计孔、取样装置和各种接管、阀门等，釜内、釜外装配传热用的盘管，釜底有出料阀和分水装置。
２、装料系数
反应釜的装料容积与全容积之比，称为装料系数，根据物料性质和反应情况，反应釜应有不同的装料系数，如在反应过程中呈现多泡沫或沸腾状态时装料系数只能达到0.65，泡沫不多、旋涡不大时可达0.7～0.75，一般不超过0.8，也就是说,总容量为12m3的反应釜，其装料量通常为8m3左右。
3、反应釜的传热
一般用热油对反应釜加热，釜体外部用的是平滑夹套或螺旋盘管夹套，釜内用浸入式热交换盘管（也叫蛇管），为了增加传热效果，有的设备增加了传热挡板。
釜内装料一定要超过釜外夹套及釜内蛇管的高度，以免“干烧”造成物料出现过热及结焦现象。
4、搅拌
搅拌的作用有两个，一个是使各参与反应的物料得到充分混合、分散、溶解，加速反应速度和脱水的速度，另一个加快传热速度，并避免靠近加热面的物料过热。提高生产效率和产品质量。
5、分水装置
安装在釜底的分水装置与分水器不同，主要由视镜，开关阀门和接管组成。它的用途是将反应釜内绝大部分的水和杂质排走，从而提高树脂的质量，减少能量的损耗。
6、分水器
也称为油水分离器，它的作用是经冷凝器冷凝下来的溶剂与水的混合物液体进行分离，上部是溶剂（比重小于水）要回收，经U型回流管返回反应釜，下部的水及时放掉。分水器操作虽然比较简单，但要注意以下几点：
（1）当釜内处于反应阶段时，要打开连通阀，防止釜内有压力时无法回流。
（2）在用真空投料或出料时必须关闭回流阀和放空阀，以免将分水器中的溶剂和水抽入反应釜内。
（3）排水要及时、准确，既要避免排水不及时造成分水器未起到分水作用，又要避免将溶剂当成水排出造成浪费和污染。
7、导热油循环泵
热油系统的导热油要进行强制循环，由油泵提供动力，树脂生产车间使用的是RY型风冷式热油泵，与水冷式相比较，由于不用水，就避免了冷却水漏入导热油系统，另外它使用的是石墨轴承，不存在轴封泄漏问题，噪音也小。
对同时要求具备加热和冷却功能的热油系统，需要分别设置热油泵和冷油泵。
（二）过滤
树脂液中杂质，除原料和制造过程中带入的机械杂质外，还可能有树脂合成过程中形成的不溶的胶状颗粒，及后处理过程中析出的不溶解物质。这些杂质如不去掉将影响到涂料的性能。过滤是利用过滤介质从流体中分离固体颗粒或胶粒状杂质的过程，常用滤纸、滤布、金属丝网等多孔材料作为过滤介质，使流体通过，固体颗粒则留在过滤介质上，随着过滤的进行，固体颗粒形成的滤饼不断增厚，过滤速度降低，可适当增加过滤压力以保持必要的过滤速度。过滤按机理可分为表面过滤和深层过滤，表面过滤是指滤布、滤网等为过滤介质，固体颗粒停留并堆积在表面，滤饼起到了有效的帮助过滤的作用。深层过滤的过滤介质是由固体颗粒（助滤剂）堆积的过滤层，过滤作用不仅发生在表面层，而且发生在介质的全部空隙体内，表面过滤不适合用于软质杂质和纤维状杂质的过滤。
助滤剂（常用的硅藻土）的颗粒应均匀、质硬、不可压缩，通常在多孔的过滤介质表面预敷一层助滤层，也可将一定比例的助滤剂均匀混合在滤浆中，然后进行过滤，这两种方法常一起使用。
（1）水平板式过滤机
密闭的水平板式压滤机，可减少在过滤过程中的溶剂挥发，过滤质量好，滤液清彻透明，细度可达15 m以下，生产能力大，过滤面积10m3 的过滤机每小时可过滤树脂（50%）10t左右。操作要点：
①助滤剂与滤浆混合及预敷
将滤浆用泵送入混合罐中，加入助滤剂总量的一半后搅拌，使滤浆与助滤剂均匀混合。常用的助滤剂是硅藻土，其总用量约为过滤树脂量的1/1000左右，可根据操作经验适当调整。混合后，用泵将混有助滤剂的滤浆送入过滤机并返回混合罐，使之在过滤机与混合罐之间进行循环操作（俗称小循环），其目的是使助滤剂逐渐预敷在滤纸上。在小循环进行一段时间后，不断取样检验细度和澄清度，检验合格后，即可开始正式过滤，滤液不再返回混合罐。小循环过程大约需要15分钟。②过滤 将余下的一半助滤剂加入稀释罐，使其与滤浆均匀混合后用泵送入过滤机进行过滤。在过滤过程中，滤浆温度应保持在一定范围内，一般保持60-70℃，以降低树脂液的粘度，加快过滤速度。③吹扫和洗涤
过滤完毕后，用压缩空气将过滤机和管路中剩下的树脂液压回稀释罐。然后在稀释罐中放入适量溶剂，用泵循环清洗整个过滤系统，尽可能回收滤饼中夹带的树脂。最后再用压缩空气将过滤机和管路中的洗涤剂全部吹进稀释罐。④清除滤饼
松开过滤机顶盖四周的螺栓，移开顶盖，拆除固定多层滤板的中心压紧螺母，吊出多层滤板，再拆除压紧滤板的拉杆螺栓，撤掉滤饼，清洗干净，重新组装好滤板，拧紧拉杆螺栓，吊回过滤机壳体内，上好中心压紧螺母，最后装好顶盖，以备下次使用。（2）袋式过滤器
过滤器系由一细长筒体内装有一个活动的金属网袋，内套以尼龙丝绢、无纺布或多孔纤维织物制作的滤袋。袋口嵌有金属圈，便于与金属网袋口压紧。带铰链的盖为平盖，盖与进口管之间、盖与金属网袋及滤袋之间，都有耐溶性的橡胶密封圈进行密封。压紧盖时，可同时使密封面达到密封，因而在清理滤渣、更换滤袋时十分方便。
滤袋有不同的材质可供选择。滤袋的公称孔径范围为1～800 m，对涂料过滤来说，常用规格为5、10、15、25、50 m等几种。
过滤器的材质有不锈钢和碳钢两种。为了便于用户使用，制造厂常将过滤器与配套的泵用管路连接好，装在移动式推车上，除单台过滤机外，还有双联过滤机，可一台使用，另一台进行清渣。使用时应注意以下几点。①使用前检查滤袋规格及有无破损，然后检查各密封圈是否完好，仔细压紧器盖即可开始过滤。②过滤中要注意过滤压力的变化。刚开泵时，压力约为0.05MPa，随后压力逐渐升高，一般当压力达到0.4MPa，即停机检查。打开器盖检查滤袋积渣情况，更换滤袋，继续过滤（脏滤袋子清洗后可重复使用）。过滤器的压力可通过旁路阀调节。
③过滤器在每次使用后必须随时清洗，保持整洁，以备下次使用。
这种过滤器的优点是适用的粘度范围很大。可过滤溶剂，也可过滤粘高达50Pa?s的物料。选用不同的滤袋，过滤细度的范围也很大；结构简单、紧凑、体积小；密闭操作；操作方便。缺点是滤袋价格较高，虽然清洗后尚可使用，但清洗也较麻烦。且清洗后过滤能力下降。因而过滤的费用较大；其次，滤袋过滤后的细度随过渡压力的变化有波动，因滤袋是“软”的，当压力稍大时，杂质有可能从滤袋的孔中挤出去。
六、应用
被你无视的树脂镜片 篇6
现在，90后和00后们已经见不到玻璃材质的镜片了，这种曾经占据眼镜市场中绝对垄断地位的材料如今已是“古董”。这不奇怪，也无需伤感，脆弱的玻璃是挡不住发展的车轮的。和树脂材料比起来，玻璃的缺点简直是让人无法忍受。
树脂不是易碎品
我们现在能见到的所有的“树脂镜片”，都是在一种叫做CR39的材料上发展而来的。树脂镜片给人最直观的印象就是抗摔抗冲击。而眼镜的使用者中，学生占了很大的比例，学生可是很好动——因为这一点，所有的视光人士都建议学生最好使用树脂镜片。除了保护眼镜以外，最重要的是保护眼睛，因为如果在运动中玻璃镜片碎裂的话，很可能会伤到眼睛，这个后果可是很严重的。今天，一种叫做pc的材料大有取代树脂之势，最大的原因就是pc的抗冲击能力远在树脂之上，号称最安全镜片。
神奇的镀膜
话说到了初中毕业时，我依然戴玻璃镜片。在毕业照上，我的眼镜成了一道耀眼的风景——的确很耀眼的，因为反射闪光灯，我的眼睛躲在了镜片之后，照片上只能看见我的脸上有两团亮闪闪的发光物，极像外星人……而戴树脂镜片的同学则完全没有这个问题，镜片在闪光灯的照耀下似乎隐形了，镜片之后的眼睛清晰可见。这到底是怎么回事?
还记得我前面提到的，我同学的神奇眼镜上有一层红色的反光吗?这个反光，叫做树脂镜片的膜层，是用一种叫做真空镀膜法的工艺在树脂镜片的表层镀上了一层“薄膜”。现在，镀了膜的镜片已经是树脂镜片的标配了，而镀膜的颜色也不止红色一种，最常见的还是绿色和蓝色(戴眼镜的同志们可以摘下眼镜来看看。其实颜色并不重要，自己喜欢就好，不影响膜层的功能)。这一层膜——确切说，是一组膜——的作用可是相当的强大的，可以说，如果没有镀膜，树脂镜片的优势就只有抗冲击这一方面了。
回到我刚才举的那个悲剧的毕业照的例子上来，为什么树脂镜片在闪光灯之下会自动隐形而玻璃镜片不能?严格来说，玻璃镜片镀膜之后，也是有这个功能的，但我戴的是没有镀膜的普通光学玻璃。发挥作用的是镜片膜层中最重要的一类：减反增透膜。顾名思义，就是减少反射，增加透光率。减反增透膜是利用了光的波动和干涉原理，在镀膜之前，通用折射率为1.56的CR39镜片的光透过率为90.7％，而通用的折射率为1.6光学玻璃的光透过率为89％(在镀膜之后，两种材料的透光率均达到98％)，这就是我毕业照悲剧的根本所在。如果单单是透光率的改变，那对视觉的影响倒不是很大，关键是反射率。没有镀减反增透膜的镜片会产生眩光，眩光就是类似夜晚被迎面飞驰的汽车的灯光直射，眼前一片茫然，什么也看不清的感觉。形象一点说，如果戴的是没有镀膜的镜片，那么别人只能看见你的镜片，戴的是镀了膜的镜片，别人看见的是你的眼睛。所以，无论是从美观还是实用的角度来说，减反增透膜都是必须的。
虽然镀膜并不是树脂镜片的专利，但的确是树脂镜片的普及带动了镀膜工艺的发展，因为树脂镜片的镀膜相比玻璃，方便了很多。而在树脂镜片普及之前，玻璃镜片一般都是不镀膜的，所以，说到镀膜镜片，行业内人士一般指的是树脂镜片。
树脂镜片的另外一个重要优点是比重比玻璃小，重量很轻。现在大家几乎看不到有人摘下眼镜后，鼻梁上有两个惨不忍睹的压痕了，而在玻璃镜片流行的那个年代，这是很常见的。
并未完败的玻璃镜片
那么玻璃镜片就毫无优势?也不尽然。玻璃至今没有完全退出镜片市场，也有它独特的价值。
相比同价位的树脂，玻璃的折射率要高很多。最普及的树脂镜片的折射率为1.56，而光学玻璃的折射率为1.7——这意味着相同的度数，玻璃的厚度要薄。实际上，现在仍然在使用玻璃镜片的人群中，相当大的一部分为高度近视，若用高折射率树脂镜片，经济上不能接受——折射率为1.7的树脂镜片的市场价格是玻璃镜片的20倍。
玻璃的另一个优点是表面硬度高，耐磨损。非镀膜光学玻璃如果没有摔坏的话，那么几乎可以陪伴主人度过一生了——除非主人年老之后不再需要它。
最后附送一个擦眼镜的独家秘笈：擦眼镜时，一定要保证镜片处于湿润状态，这样镜片表面的灰尘不会直接摩擦到膜层。擦眼镜最好用卫生纸或者纸巾，最好不用眼镜布，因为眼镜布实在是个容易藏污纳垢的场所。只能单向擦，把灰尘一次抹下去，而不能像擦窗户一样来回擦，这样会导致灰尘在镜片表面反复磨损镜片!
下期预告
呋喃树脂 篇7
1 铸造工艺对呋喃树脂砂铸造的影响及注意事项
1.1 铸造的工艺
呋喃树脂砂在铸造生产过程中有瞬间发气量大, 容易产生气孔, 高温的溃散性好等特点, 也易出现夹杂和冲砂现象。而在设计浇注系统的过程中, 要按照以下原则:快速平稳、封闭底注、保证压头、严格挡渣。因此, 在铸造工艺设计中, 浇注系统的截面积要比粘土砂工艺大, 内浇道要分散放置[1]。为了提高浇注系统挡渣的能力, 可以在横浇道加入陶瓷过滤网。为了避免在浇注过程中出现冲砂现象, 也可用陶瓷管做直浇道和底注的内浇道。因为呋喃树脂砂的强度高, 所以在铁水凝固过程中不容易在产生缩孔, 同时为了避免产生气孔或夹渣, 所以在浇注时铁水温度一般也不低于1320℃。
1.2 模型质量
对于中小批量生产的复杂铸件一般选用放置较久的干木料作为模型制作材料。为保证模板的刚性和平整度, 型板的面板可选用较厚的多层板材料。对于中大型板, 可以加装焊接的“米”字型槽钢框架进行加固, 避免出现模型放砂箱后型板变形现象。如对模型的精度和寿命有更高要求, 在已有成熟铸造工艺并可接受增加的模型成本, 可以选择铝型或树脂型, 但缺点是不易改型。工程技术人员也要在投产前对模型尺寸是否符合图纸和缩率的要求、是否符合设计工艺、是否适宜车间操作使用等问题进行确认。
2 铸造材料对呋喃树脂砂铸造的影响及注意事项
原砂和树脂固化剂是呋喃树脂砂铸造中重要的铸造材料, 它们的质量好坏直接影响铸件质量好坏。
2.1 原砂的选择
原砂一般选用粒度在40-70目烘干后的擦洗砂。需要指出的一点是, 破碎砂虽然有二氧化硅含量高、耐火度高、高温膨胀应力小等优点但不适用于呋喃树脂砂, 因为破碎砂经过铁水高温烘烤和在砂再生设备中高速摩擦脱模再生后易粉碎, 不利于反复再生使用。并且破碎砂角型多为尖角不利于提高树脂砂混合料的紧实度、流动性, 也降低树脂砂固化强度[2]。
2.2 树脂固化剂的选择
适合铸造生产的树脂有很多种, 但对于中小批量生产的灰铸铁来说中氮呋喃树脂是比较合适的。树脂中主要含有糠醇、酚醛和尿醛三种组分, 需要综合考虑成本、产品类型和产品质量等因素确定三种组分的比例。中氮树脂含氮量一般为2%-5%, 含水量不大于5%。
3 树脂砂混合料的工艺参数对呋喃树脂砂铸造的影响及注意事项
3.1 固化强度
树脂砂混合料的固化强度可以划分为初强度和终强度, 初强度是树脂砂混合料的固化1小时的抗拉性强度, 可以被控制在0.1-0.4MPa。而树脂砂混合料的固化24小时的抗拉强度, 就是终强度, 他可以被控制在0.6-0.9MPa。不可一味追求过高终强度, 否则就会使呋喃树脂加入过量, 增加企业成本, 再生砂灼烧减量过高再生困难, 铸件易出现气孔。
3.2 可使用时间
树脂砂混合料的可使用时间一般是指刚混制好混合料制作砂试样时间与在24小时终强度只剩下刚混制好砂试样24小时终强度70%的情况下的间隔制作时间。一般在生产的过程中, 可以将树脂砂混合料开始混合到混合料发粘的时间认为是型砂使用的时间, 其可控制在3-10分钟。而对于铸造的大型树脂砂而言, 控制时间在15分钟左右。
3.3 固化时间
在混合好树脂砂后, 一般都会经过24小时, 让树脂砂自行硬化, 从而使之达到最高的强度。但是, 由于生产呋喃树脂砂的企业不同, 生产的环境和规模也不相同, 所以, 在浇注和造型之间的时间间隔一般都被控制在24小时之内。
3.4 树脂固化剂加入量
树脂加入量一般为砂重的0.8%-1.2%, 固化剂加入量一般为树脂的30%-60% (质量分数) 。过低的树脂加入量容易导致起模塌箱、浇注冲砂等问题;过高的树脂加入量易导致增加企业生产成本、增加再生砂灼烧减量、铸件表面气孔缺陷等问题。所以树脂具体的加入量要根据实际造型的的砂箱大小、模型复杂程度、树脂砂终强度等要求进行调整。过低的固化剂加入量不易使固化剂和树脂充分混合均匀, 过高的固化剂加入量会造成浪费。
3.5 吃砂量
呋喃树脂砂的强度高, 其吃砂量要比粘土砂要小。过高的砂铁比, 浪费树脂固化剂, 产生大块的废砂块, 加重再生机和落砂机负担, 使LOI值不断升高, 最终会增加铸件的气孔缺陷;而过低的砂铁比, 就会在铸件浇注的过程中发生跑火现象。可通过制作专用砂箱和向砂型内填充旧砂块的方式降低砂铁比。
4 铸造设备对呋喃树脂砂铸造影响及注意事项
4.1 混砂设备
混砂机是重要的铸造机械之一, 它的运行稳定也直接影响着混砂质量。根据呋喃树脂砂工艺特点其适合选用连续式单臂或双臂混砂机。
4.1.1 树脂加入控制方式
树脂加入可采用多档旋转开关+plc (带触摸液晶屏) +变频器+交流电机+齿轮泵的控制方式, 通过4档旋转开关分别设定树脂0.8%-1.2%的加入量。混砂机操作工可根据实际生产情况快速调整混砂机树脂加入量。
4.1.2 固化剂加入控制方式
为稳定起模时间减少对起模时间估计错误导致砂型报废的风险, 固化剂加入可采用通过砂温变化自动调整固化剂加入量的方式。但这种方式也有一定缺点, 有可能出现砂温突然过高固化剂加入过少的现象, 最终导致砂型硬化不完全报废。为解决这一问题, 可以将固化剂加入由单种固化剂单泵的方式改进成AB双固化剂双泵的方式。AB固化剂分别采用高低量两种酸度值的固化剂。可以实现固化剂加入量恒定但酸度值变化的功能, 来代替单一固化剂[3]。AB固化剂加入可采用砂温探头+多档旋转开关+plc (带触摸液晶屏) +变频器+交流电机+电动双头隔膜泵的控制方式, 这种方式兼顾自动和手动。混砂机在保持恒定的固化剂加入量情况下, 通过砂温在一定范围内变化自动调整AB固化剂配比来调整固化剂酸度值, 从而使树脂砂硬化速度保持基本恒定。
4.1.3 混砂机日常保养和校准
由于天气的变化, 树脂和固化剂的粘度发生变化, 使得固化剂容易出现结晶现象, 所以, 在相同的电动齿轮泵电压下, 树脂和固化剂加入量会发生波动, 轻则影响砂型砂芯质量重则堵塞加料管道和阀门及损坏加料泵。所以, 混砂机操作工每天生产前后应对液料管道、过滤器和搅笼搅刀进行清理, 技术员应定期对混砂机砂流量、树脂加入量和固化剂加入量进行测量校准, 从而保证混砂质量。
4.1.4 采用正确的加料顺序
单臂连续混砂机搅笼正确的加料顺序先是砂, 然后固化剂, 最后树脂。否则会减少树脂砂混合料可使用时间, 降低砂强度, 最终影响造型质量。
4.2 砂再生设备
砂再生设备主要作用是脱树脂膜和除尘。LOI值 (灼烧减量) 是衡量再生砂脱膜率的重要指标, LOI值一般控制在小于3.5%。型砂粉尘含量高会增加树脂的消耗量, 造成砂型透气性差, 出现废品率高的现象, 所以尽可能降低型砂中的粉尘含量。
4.3 砂调温
树脂砂生产时理想砂温是25-30℃, 砂温高低对树脂固化速度有很大影响, 在砂温超出一定范围后通过固化剂调整树脂硬化速度非常困难, 效果也不理想。所以在不同季节要使用砂调温设备对型砂进行升温或降温处理[4]。
5 结束语
总之, 呋喃树脂砂的铸造生产中, 合理的铸造工艺、合格的铸造材料、可靠的铸造机械设备和熟练的技术工人为铸造企业生产优秀铸件必不可少的基本条件。以上是作者在企业生产实践中发现并需注意的一些问题及影响因素, 通过分析解决这些问题可以帮助铸造企业提高产品质量, 降低生产成本, 增加效益和稳定发展。
摘要：用呋喃树脂砂所生产的铸件有诸多优点, 所以国内有越来越多的企业选择呋喃树脂砂进行铸造, 但在生产的过程中, 仍然存在着诸多需要注意的问题, 文章就呋喃树脂砂铸造过程中的问题和影响因素进行分析和解决。
关键词：呋喃树脂砂,铸造,问题,影响
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呋喃树脂 篇8
1对象与方法
1. 1对象研究对象为长沙市2家呋喃树脂砂铸造企业的职业暴露人群。根据其是否接触呋喃树脂砂设暴露组和非暴露组 ( 不接触树脂砂的厂内职工) , 暴露工龄≥1 a列为队列成员。观察年限为1988年1月— 2012年12月30日, 资料完整可靠并有代表性。
1. 2方法采用队列研究方法, 根据观察期内现场监测结果以及职业人群健康监护资料, 统计分析有害物质职业暴露水平, 比较暴露组和非暴露组之间健康损害观察指标的差异, 探讨接触与损伤可能存在的因果关联。
1.2.1现场调查应用职业流行病学调查方法, 设计调查表格, 统一调查方法。重点调查树脂砂铸造生产工艺、技术路线、原辅材料等, 识别与分析职业病危害因素的种类及分布、危害接触人数及职业接触方式等。
1.2.2现场检测根据现场调查结果, 确定检测内容, 按照国家职业卫生标准方法和采样规范进行粉尘及化学物质浓度检测[9], 按年份输入统计总粉尘浓度、粉尘游离二氧化硅含量以及有害化学物质浓度检测结果, 并依据国家现行职业卫生标准和职业接触限值[10]进行接触水平评估。
1. 2. 3健康监护职业健康监护内容主要包括个人基本资料 ( 职业史、既往史、现病史和个人生活史) 、个人主要症状、体征、实验室及功能检查 ( 血常规、尿常规、心电图) 、肝胆脾B超检查、后前位高千伏胸片、肺通气功能测定等。
1. 3统计学处理录入现场监测结果及健康监护资料, 用SPSS 17. 0统计软件进行统计。粉尘和有害物质浓度计算几何均值, 计数资料采用 χ2检验, P值取双侧概率, 检验水准 α = 0. 05。
2结果
2. 1累计观察量从1988年1月—2012年12月, 接触树脂砂作业工龄≥1 a的职工共有882人, 其中46人失访, 失访率5. 22% 。研究队列中暴露组共有836人, 其中男性763人 ( 91. 27% ) , 平均年龄 ( 45. 14 ± 7. 26) 岁, 平均工龄 ( 16. 16 ± 3. 24) a, 累积观察量13 416. 80人年。非暴露组598人, 其中男性371人 ( 88. 12% ) , 平均年龄 ( 44. 62 ± 7. 26) 岁, 平均工龄 ( 16. 10 ± 2. 72) a, 累积观察量8 865. 82人年。2组工龄分布在10年以上组别分别为85. 89 % 和79. 44 % 。 各工龄组人员分布、构成比以及累积观察量见表1。
2. 2现场调查结果
2. 2. 1工艺流程2个企业均为长沙市呋喃树脂砂铸造的大型企业, 均于1987年通过技术改造引进和使用呋喃树脂砂铸造工艺, 1988年1月正式投产。主要工艺流程为: 型砂制备 ( 原砂、呋喃树脂、粘接剂、固化剂、 配砂、碾砂、混砂) → 铸件造型 ( 落砂、制芯、下芯、造型、合箱、打箱) → 熔炼 ( 生铁、废钢、合金铁配比、熔炼) →浇铸 ( 浇铸、冷却) →清铲打磨 ( 振动落砂、手工清砂、打磨、喷丸、缺陷修补) →铸件表面喷涂→铸件产品。
2. 2. 2原辅材料造型原材料为原砂、呋喃树脂粘结剂、固化剂、硅烷偶联添加剂等。辅料主要为水玻璃、 耐火砖、耐火粘土、长石和云母。原砂的矿物成分是石英, 呋喃树脂主要成分为糠醇、尿素、游离甲醛, 固化剂的主要成分为尿素、氯化铵等, 树脂砂铸造工艺的主要热分解产物为甲醛、苯酚、氨和甲醇[2]。原辅料用量大, 化学成分复杂。
2. 2. 3职业病危害因素生产性粉尘主要为矽尘、呋喃树脂尘、砂轮尘和其他粉尘, 化学类职业危害因素主要为糠醇、糠醛、甲醛、氨、酚、苯酚、甲醇、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯、臭氧等。
2. 3检测结果
2. 3. 1总粉尘浓度及游离Si O2含量1988—2012年共检测总粉尘样本1 007个, 浓度范围0. 3 ~ 215. 4 mg / m3, 浓度均值22. 04 mg /m3, 其中690个样本超标, 超标率为68. 52% , 以清铲和型砂制备岗位粉尘浓度最高。沉降尘游离Si O2含量共检测277个样本, 范围在4. 71% ~ 59. 92% 之间, 平均含量22. 67% 。粉尘浓度相对较高, 暴露者处于较高的接触水平。检测结果见表2。
2. 3. 2化学物质浓度检测819个样本, 结果显示, 甲醛、酚、硫化氢、臭氧、糠醛、糠醇、甲醇、氨、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、苯、丙酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等检测浓度均低于国家职业接触限值; 甲苯、二甲苯有少量样本超标, 超标率分别为9. 68% 和19. 35% 。工作场所化学物质浓度检测结果见表3。
注: PC-TWA—时间加权平均容许浓度; PC-STEL—短时间接触容许浓度, a为最高容许浓度 ( MAC) 。
2. 4职业健康监护结果
2. 4. 1症状根据健康监护资料统计, 暴露组主要自述症状: 1神经衰弱综合征: 表现为间歇性或持续性的头昏、失眠、多梦、记忆力减退等。2呼吸系统症状: 暴露者常常感到车间内气味难闻, 主要表现为胸闷、咳嗽、咳痰等呼吸道刺激症状持续性加重。与非暴露组比较, 这2组症状差异有统计学意义 ( P < 0. 01) 。见表4。
2. 4. 2主要体征暴露者患慢性鼻黏膜炎、慢性结膜炎、皮肤疾患 ( 接触性皮炎、皮肤皲裂等) 检出率明显高于对照组, 差异有统计学意义 ( P < 0. 01) 。而内科体检、血压、慢性咽炎、晶状体混浊、实验室检查 ( 白细胞、血小板、红细胞、血红蛋白偏低等) 、心电图 ( 心率、 T波改变等) 、肝胆B超 ( 脂肪肝、脂肪沉积、肝大, 肝囊肿、肝结石、胆囊息肉) 等检查虽有异常发现, 但与非暴露组比较, 差异均无统计学意义 ( P > 0. 05) 。见表5。
2. 4. 3胸片检查观察25 a, 未诊断新发铸工尘肺病例。暴露者高千伏胸片异常表现主要是肺纹理改变, 表现为两肺中下肺野纹理和网织阴影增多、增粗, 肺门增大、胸膜增厚钙化等异常改变, 部分出现肺气肿X线表现。肺野以不规则s影改变为主, 部分出现p影, 结节细小, 数量少, 密度低。高千伏胸片异常检出率均高于对照组, 差异有统计学意义 ( χ2= 117. 123, P < 0. 01) 。观察期内2组队列人员高千伏胸片异常检出率的比较见表6。
2. 4. 4肺通气功能选择肺活量 ( VC) 、用力肺活量 ( FVC) 、第1秒时间肺活量 ( FEV1) 、第1秒时间肺活量率 ( FEV1% ) 、最大呼气流速 ( PEFR) 、肺活量时呼气流速 ( V50、V25) 等项作为观察指标, 按国家标准[11]判定肺功能损伤程度。为减弱年龄、身高等生理因素的影响, 上述指标除FEV1% 以实测值表示外, 其余均为实测值占预计值的百分比值。结果显示, 暴露组肺通气功能损伤明显高于对照组, 差异有统计学意义 ( P < 0. 01) 。见表7。
注: 2组通气功率比较, χ2= 162. 696, P < 0. 01。
3讨论
3. 1职业危害特征及接触水平文献报道呋喃树脂铸造与粘土砂铸造工艺比较, 相对具有产品质量高、废砂易清理、粉尘污染轻、劳动强度低等优点, 因此得到广泛应用[1-2]。呋喃树脂铸造生产过程中使用的原辅材料复杂, 存在的职业病危害种类多, 作业点分散。工作场所中除了矽尘和呋喃树脂粉尘以外, 还有糠醇、糠醛、甲醛、酚、苯酚、甲醇、氨、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫化氢、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯、臭氧等化学物质及高温裂解产物。检测结果表明, 工作场所中粉尘浓度相对较高, 暴露者处于较高的接触水平, 而化学物浓度相对较低, 但种类多, 长期接触低剂量的多种化合物, 提示研究铸工尘肺的发生发展规律时, 还应考虑到多种有害因素的联合作用[3，5]。
3.2呋喃树脂粉尘能否引起铸工尘肺的问题粉尘是铸造行业重点职业病危害因素之一, 传统粘土砂铸造粉尘致铸工尘肺已有定论[4,8]。张建中等[8]报道粘土砂铸造, 其粉尘浓度均值为90.78 mg/m3, 游离Si O2含量59.18%, 铸工尘肺平均发病工龄为26.18 a[8]。树脂砂以天然石英砂 (Si O2) 和长石 (铝硅酸盐) 作为型砂骨料, 树脂砂粉尘浓度范围0.3~215.4 mg/m3, 均值为22.04 mg/m3, 游离Si O2含量4.71%~59.92%之间, 平均含量为22.04%。在这种条件下, 从1988—2012年, 队列研究836例粉尘暴露工人, 累积观察量13 416.80人年, 平均工龄 (16.16±3.24) a, 观察期间未见尘肺病发生。但职业健康监护统计结果表明, 树脂粉尘暴露者, 其呼吸系统症状、胸部X线片异常检出率以及肺功能损伤程度均明显高于对照组。暴露者出现咳嗽、咳痰、胸闷、气短等呼吸系统症状阳性率 (22.73%) 明显高于对照组 (7.53%) 。胸部X线片异常检出率 (37.56%) 明显高于对照组 (11.87%) , 其中有20.10%的胸部X线片还可出现肺纹理与网织阴影、肺纹理增多增粗等异常改变, 且工龄长的还可出现不规则阴影和少量低密度细小的圆形阴影, 散在分布于中下肺野。暴露组有8.49%的接触者出现肺气肿的X线表现。这些改变与尘肺病的早期表现相似。动物实验证实, 涂抹树脂前后的矽尘致肺纤维化作用无明显差异[3], 提示呋喃树脂工艺降低了粉尘浓度, 减少了个体粉尘接触剂量, 延缓了尘肺发病的潜伏期。但随着工龄越长, 吸入肺内的粉尘蓄积量的增加, 患尘肺病的可能性也就越大。因而, 研究结果不能否定呋喃树脂粉尘致肺组织纤维化损伤的作用, 尚需延长观察期限来进一步探讨树脂粉尘与尘肺发病的关系。
3. 3低浓度长期暴露以及多种化学物质的联合作用对健康的影响观察期间虽然未发现慢性职业中毒患者, 但研究结果提示, 职业暴露对呼吸系统、神经系统等早期轻微损害不容忽视[2-7]。呋喃树脂是用糠醇与尿素、甲醛或苯酚等缩合而成的, 工艺过程所产生的糠醇、糠醛、甲醛、酚、苯酚、甲醇、氨等化合物, 大多属刺激性气体, 这些有害因素具有联合毒作用。糠醛、糠醇、氨、甲醛等, 在低浓度接触时仍可对神经系统、呼吸系统引起呼吸道刺激症状及皮肤损害。甲醇在低浓度慢性中毒表现以神经衰弱和植物神经功能失调为主, 也有黏膜刺激症状和视力减退等。上述化学物质浓度检测结果虽然低于国家职业接触限值, 但长期暴露在低浓度环境中, 劳动者常常出现眼刺痛、流泪、咽痛、胸闷、咳嗽等眼及上呼吸道刺激症状, 同时出现头痛、头晕、失眠、记忆力下降等神经衰弱症状, 鼻黏膜炎、结膜炎以及接触性皮炎等患病率增加, 与对照组比较, 有显著差异, 这些阳性结果与刺激性化学物质的毒作用效应基本吻合。
3. 4树脂砂暴露对肺功能的影响长期接触呋喃树脂粉尘以及刺激性化学物可造成肺功能损伤[5-7]。本研究结果表明, 暴露组FVC、FEV1、FEV1% 、PEFR等较敏感的客观效应指标测定结果均明显低于对照组 ( P < 0. 01) ; 影响肺通气功能的早期病变是小气道的改变, 损害类型以轻度阻塞性和混合性通气功能障碍为主, 损伤率明显高于对照组, ( P < 0. 01) ; 反映小气道比较敏感的指标V50、V25比对照组明显降低, 这说明伴有较明显的小气道损伤, 可能与暴露人群长期接触刺激性气体和铸造粉尘有关, 也有人认为糠醇与粉尘对肺通气功能影响方面有协同作用[6]。肺通气功能测定可作为树脂铸造粉尘暴露者气道损伤的早期指标, 是早期发现暴露人群呼吸系统损伤的重要手段。
3. 5危害控制呋喃树脂砂铸造工艺主要职业病危害是生产性粉尘和化学有害物质, 防尘防毒应尽量考虑机械化和自动化, 结合生产工艺采取密闭和通风措施。熔炼工序的冲天炉、中频感应电炉所产生的烟 ( 粉) 尘、SO2和CO等, 可采用脱硫除尘湿法除尘器、 脉冲布袋除尘器净化; 浇铸过程中塑料膜受热分解产物可采用管道真空泵抽吸, 经布袋除尘器处理; 造型工序的落砂机、移动混砂机、造型机、皮带运输机等, 可采用脉冲布袋除尘器; 铸件处理车间的打磨清理、抛丸机、抛丸滚筒、振动落砂机、砂轮等可采用旋风除尘器密闭除尘; 砂处理工序通过密封式集尘罩、抽风管、布袋除尘器处理。通过有效的通风除尘和排毒设施, 降低工作场所中粉尘和有害物质浓度。
摘要：目的 探讨长沙市2家铸造企业呋喃树脂砂职业危害特征、接触水平及其对暴露人群健康的影响。方法 采用队列研究方法, 分析观察期内现场流行病学调查资料、危害检测资料和健康效应资料, 比较暴露与非暴露2组之间观察指标变化的差异。结果 工作场所中沉降尘游离SiO2含量均值为22.67%, 总粉尘浓度均值为21.34 mg/m3, 样本超标率为69.73%;空气中主要化学物质浓度符合国家职业接触限值。健康检查结果显示, 神经衰弱症状、呼吸道刺激症状、接触性皮炎、胸片X线片显示两肺不规则阴影增多等, 暴露组均高于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.01) ;肺通气功能损伤暴露组明显高于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.01) 。结论 连续系统观察25年未发现尘肺病和职业中毒。树脂砂粉尘能否引起尘肺病以及长期接触低浓度剂量、多种化学物质的联合作用对人体健康效应有待进一步研究。
关键词：树脂砂,职业接触,健康损害,队列研究
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呋喃树脂 篇9
1 实验部分
1.1 原材料
双酚A型氰酸酯树脂预聚体 (工业品、CY-10W型, 浅橙色液体) , 江苏扬州市江都区吴桥树脂厂;环氧树脂 (E-44, 环氧值0.41~0.47) , 无锡树脂厂。
1.2 共聚物制备
将CE和EP按一定的质量比配制成160g混合物, 样品编号和配料含量见表1, 在90℃左右搅拌约20min至环氧树脂和氰酸酯树脂完全互相熔融, 成为透明的液体。将配好的混合物放入在90℃的真空烘箱中抽真空20min, 然后倒入100℃的预热模具。体系按“150℃/1h→180℃/2h→230℃/2h→250℃/2h”进行固化, 冷却至室温后脱模, 试样修理后再在220℃下后处理4h。
1.3 性能测试
DSC分析采用NETZSCH制造DSC 404F3型热分析仪, 升温速度10℃/min;TG分析采用NETZSCH制造TG 404F3型热失重分析仪, 升温速度10℃/min;傅里叶红外光谱仪 (IS5FTIR型) , 美国Nicolet公司;凝胶时间测定采用临安市丰源电子有限公司生产的GT-2型凝胶固化时间测定仪。
力学性能测试:按GB/T 2567-2008制备试样, 用IN-STRON-5567型万能材料试验机测量拉伸强度、弯曲强度。使用承德市金建检测仪器有限公司生产的HIT-2492复合式摆锤冲击试验机, 冲击摆预仰角114°, 冲击速度是2.9m/s测试样品的冲击强度。
介电性能按GB/T 1409-2006测试介电常数, 测试仪器是安捷伦科技有限公司制造的4292A型介电性能测试仪。
耐湿性:将试样放入100℃蒸馏水中, 水煮100h后快速擦干表面水分, 测试其处理前后的吸水率变化。
2 结果与讨论
2.1 CE/EP的共聚反应
图1为CE/EP共聚的DSC曲线, 可以发现纯CE均聚的峰最宽, 随EP含量逐渐增大, 曲线的峰值温度和峰终温度越向低温靠近, 而且峰越来越窄, 表明纯CE反应速率较为缓慢, EP的加入起到了催化剂的作用, 随EP含量的增大反应的峰值温度和峰终温度分别由290.9℃和346.4℃逐步降至255.5℃和270.7℃, 当EP含量大于20%后, 降低幅度趋缓。
图2是不同聚合体系在200℃和220℃的凝胶时间, EP含量在20%前, 随着其含量增加凝胶时间明显降低, 证明了EP对体系的催化作用。当EP含量大于20%后, 凝胶时间变化变小。与DSC的结论基本相同。
通过共聚体系的DSC和凝胶时间测试可以发现, EP明显起到了催化剂的作用, 表明随着EP含量的增大, 体系的反应活性增大, 并在EP含量大于20%后作用趋缓。
图3为共聚物的红外光谱图。图中2270cm-1是-OCN基的特征峰;1565cm-1和1365cm-1为CE环化聚合生成三嗪环结构的特征峰;1695cm-1和1755cm-1是羟基与三嗪环反应生成口恶唑啉和口恶唑烷酮结构的特征峰;1605cm-1为异氰脲酸酯结构峰。
由图3可以看出, 纯CE体系共聚物是三嗪环结构, 还有微量未反应的氰酸酯单体。加入EP后, 2270cm-1特征峰完全消失, 表明共聚物中不再有残余的氰酸酯单体, 这进一步说明了EP加入对体系的催化作用。随着EP的添加共聚物除三嗪环结构外, 共聚体系还会生成口恶唑啉和口恶唑烷酮结构, 并且在共聚物中的含量随着EP含量的增大而增大。
2.2 共聚树脂的性能
2.2.1 力学性能
由图4可知共聚物的力学性能明显高于CE均聚物, 冲击强度由6.8kJ/m2增至12.1kJ/m2, 提高幅度达78%, 拉伸强度和弯曲强度由45MPa和86MPa最高升至75MPa和145MPa, 增幅各是67%和69%。共聚物力学性能提高的原因是:在CE与EP共聚反应过程中降低了三嗪环这种刚性杂环结构的交联密度和规整度, 降低了共聚树脂的内应力, 使得体系脆性下降韧性增加。
2.2.2 耐热性能
图5是共聚树脂的TG图, 纯CE树脂的起始温度和峰值温度分别是420.3℃和430.4℃, 随着EP含量增大, 热失重的起始温度和峰值温度都降低, 但是EP含量为50%的共聚树脂TG的起始温度和峰值温度仍高达360.5℃和380.1℃, 耐热性依然较好。
2.2.3 耐吸湿性能
图6是不同配比的共聚物的吸湿性比较, 可以看出经过长时间的水煮, 纯CE的吸湿率只有2.4%, 因为水分子通常以两种形式存在于树脂中, 一种是以氢键形式存在, 另一种是以自由水分子形式分布于树脂的自由体积、空穴中。氰酸酯树脂聚合体系, 因含有大量的苯环、三嗪环等耐吸湿性优良的基团, 加上交联密度大, 聚合物结构致密、亲水基团少, 所以CE均聚物拥有很好的耐吸湿性能。这较小的吸湿量是由于CE均聚物中双份A环二氰尿酸酯笼状物结构的自由体积而产生的[8] (如图7所示) 。随EP的含量增大, 吸湿率逐步降低至1.77%。原因是随EP含量增大共聚物的自由体积逐渐减小, 并且体系中没有新的亲水极性基团产生导致的结果。
2.2.4 介电性能
CE的介电常数较低, 在高性能印刷电路板有广泛的应用。图8所示是不同配比共聚体系在不同测试频率的介电常数。很明显纯CE的介电常数最低 (2.35~2.44) , 随EP含量的增加, 介电常数增大, 当EP含量为50%, 介电常数为3.26~3.39, 但仍属于介电性能较好的材料。
3 结论
EP在共聚体系中可以起催化剂作用, 随着EP含量的增加共聚反应活性越大。力学性能测试结果表明EP对共聚体系有明显的增韧作用, 冲击强度、拉伸强度和弯曲强度均可提高。耐热性和介电性能随EP含量的增加而虽有所下降, 但仍属耐热和介电性能较好的材料。共聚树脂的耐吸湿性进一步提高。
摘要：借助DSC、FTIR和凝胶实验研究了氰酸酯树脂与环氧树脂的共聚反应。并对共聚树脂的力学性能、介电性能和耐热性进行了表征。结果表明:共聚体系中环氧树脂的添加量适当, 共聚树脂的耐热性和介电性能下降不多, 却能够显著地提高共聚树脂的力学性能。
关键词：氰酸酯树脂,环氧树脂,共聚反应,力学性能,耐热性,介电性能
参考文献
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呋喃树脂 篇10
预浸料是制备复合材料的中间基材,其质量直接影响到复合材料构件的质量,其基本要求主要是:预浸料的性能必须符合成型工艺的要求,如预聚程度、凝胶时间、铺覆性、固化性能等;存放过程中树脂的流出量、黏性、可修复性等应满足工艺操作要求。基体树脂是预浸料中重要的组成部分,适当的基体树脂及其相应的固化体系在很大程度上决定了预浸料的最终性能,环氧树脂的结构、相对分子质量和官能度对其固化产物的性能有很大影响。芳胺类固化剂固化体系的热变形温度高,而且常温下与环氧树脂反应活性低,能够配成储存稳定的预浸体系。
由于环氧树脂与芳胺直接共混时两者混合不均匀,从而导致反应不均匀,从固化产物形态看,存在着严重的分层现象,部分芳胺沉淀在浇铸体的底层不能参加反应,导致环氧树脂与芳胺反应不完全,影响基体树脂的性能。[2]
1 实验部分
1.1 原料
环氧树脂E-44:上海树脂厂,工业级;混合芳胺,黑龙江省科学院石油化学研究院,工业级;偶联剂KH550:武汉大学化工厂,工业级;丙酮:齐鲁石化公司,工业级。
1.2 测试方法
剪切强度:参照GB7124-86,使用经化学氧化处理的LY12CZ铝合金试片粘接。试片尺寸为60mm×20mm×3mm,测试速度为15mm/s。
拉伸性能:按GB2568-81执行;
弯曲性能:按GB2570-81执行;
红外光谱:nicolet-5DX红外光谱仪;
DMA:MAK-04的动态粘弹谱仪,升温速率5℃/min,频率1Hz,空气氛围;
TG:Diamond-7的热重分析仪,升温速率10℃/min,空气氛围。
2 结果讨论
2.1 B-阶段树脂的合成及表征
环氧树脂与芳胺反应是胺基与环氧基的反应,伯胺和仲胺含有活泼的氢原子,很容易与环氧基发生亲核加成反应,使环氧树脂交联固化,其固化过程可分为三个阶段:[3]
(1)伯胺与环氧树脂反应,生成带仲胺基的大分子;
(2)仲胺基再与另外的环氧基反应,生成含叔胺基的更大分子;
(3)剩余的胺基、羟基与环氧基发生反应。
B-阶段树脂的合成是使环氧基与胺基上部分活泼氢反应,不同反应时间后得到的B-阶段树脂用B-X(X代表反应时间,单位:小时)表示,其红外光谱图见图1。
由图1(a)可见,3455cm-1和3627 cm-1处是胺基的两个N-H的特征吸收峰,随反应时间的增加,胺基的双峰逐渐转变为单峰,说明胺基上较活泼的H已经逐渐消耗。由图1(b)可见,910cm-1处是环氧基团的特征吸收峰,该峰随反应时间逐渐减小,说明环氧基逐渐发生反应,1705 cm-1处是胺基的面内弯曲振动峰,反应后面内弯曲振动峰消失,也说明活性较高的N-H反应消耗。
2.2 B-阶段树脂的力学性能
实验考察了不同反应时间合成的B-阶段树脂的固化产物的力学性能,如图2的(a)、(b)、(c)所示。
由图2可见,对于剪切强度,反应时间为2.5 h的力学性能与直接共混的相比没有太大变化,对于弯曲性能和拉伸性能却有很大的差异,弯曲强度提高了36.56 MPa,弯曲挠度提高了0.843mm,拉伸强度提高了20.78MPa,伸长率提高了2.35%,此后随反应时间的增加,固化产物的力学性能开始下降,反应7h后剪切强度降低最大,这是因为环氧树脂与芳胺的反应存在凝胶过程,即体系一经交联,黏度变得很大,难以流动,凝胶过程分为甲、乙、丙三个阶段。甲阶段聚合物的反应程度P小于凝胶化开始的临界反应程度Pc,聚合物有良好的溶熔性能。乙阶段的P接近Pc,溶解性变差,但仍能熔融。丙阶段的P>Pc,已经交联,不能再溶或熔。随着熔融反应时间的增加,凝胶化程度逐渐提高,黏度越来越大,使浸湿性下降,导致强度下降。[4]
2.3 B-阶段树脂的DMA分析
不同反应时间合成B-阶段树脂的固化产物动态力学性能见图3的(a)、(b)。
由图3可见,经过熔融反应后,固化产物的储能模量、损耗模量及玻璃化转变温度明显提高,并且反应时间为2.5h时最高,随反应时间的增加玻璃化转变温度略有降低,与力学性能表现出同样的趋势。图(b)中,与未反应相比,熔融反应后双峰消失,说明固化反应比较均匀。[5]
2.4 B-阶段树脂固的TG分析
不同反应时间合成B-阶段树脂的固化产物TG曲线及相应热分解参数见图4和表1。
由图4和表1可见,不同熔融反应时间的固化产物的T5和T10基本相同,差异较小,这是因为虽然反应时间不同,但B-阶段树脂的固化产物主要结构基本相同,热分解性能也因此差异较小。[6]
3 结论
(1)B-阶段树脂对环氧树脂/芳胺预浸体系的力学性能有较大的影响。在反应时间为2.5 h时,剪切强度与直接共混的相比变化较小,弯曲强度提高了36.56 MPa,弯曲挠度提高了0.843mm,拉伸强度提高了20.78MPa,伸长率提高了2.35%。此后随反应时间的增加,固化产物的力学性能开始下降。
(2)B-阶段树脂固化产物的储能模量、损耗模量及玻璃化转变温度明显提高,损耗角正切曲线上双峰消失。
(3)不同熔融反应时间的B-阶段树脂固化产物的T5和T10基本相同,差异较小。
参考文献
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[5]侯雪光,王卫华.环氧固化剂的研究现状与未来[J].粘接,2008,29(1):49~52.
孕妇能否使用阿莫西林和呋喃坦丁 篇11
我是一名怀孕3个多月的准妈妈。几天前,我突然出现小便次数增多、尿急、腰痛和腹部不适等症状。去社区医院做尿检后,我被确诊患了泌尿系统感染。医生给我开了阿莫西林和呋喃坦丁这两种药。但我担心使用这两种抗生素会对胎儿的生长发育产生影响,请问,我可以服用这两种药物吗?
陕西 张惠
张惠读者:
泌尿系统感染是孕期女性的常见病。该病多因细菌感染尿路或孕前泌尿系统感染复发所致,患者可出现尿频、尿急、尿痛、排尿困难、尿道有烧灼感等症状,部分患者还可伴有下腹部不适和腰痛等症状。孕妇患了泌尿系统感染后,应采取综合的治疗方式,如多喝水、多排尿、睡觉时采取侧卧位、注意保持外阴清洁和加强营养等,同时要合理地应用抗生素来控制感染。一般来说,此类孕妇应先做尿菌培养或药敏试验等检查,然后根据检查的结果来选择有效且对胎儿无影响的抗生素进行治疗。而没有条件做上述检查的此类孕妇,应选用广谱的、无肾毒性和对胎儿无致畸作用的抗生素进行治疗。阿莫西林和呋喃坦丁就属于这样的药物。阿莫西林又叫羟氨苄青霉素,属于青霉素类药物,可用于治疗各种泌尿系统感染,而且对胎儿无影响。呋喃坦丁属于合成类抗生素,对革兰阳性菌和革兰阴性菌均有杀灭作用。该药可影响女性乳汁的成分,但不会影响胎儿的发育,故适合患有泌尿系统感染的孕妇在怀孕的早、中期使用。
由此可见,患有泌尿系统感染的孕妇使用阿莫西林和呋喃坦丁进行治疗是安全的,不会对胎儿的生长发育产生影响。不过需要注意是,此类孕妇在使用这两种药物治疗时一定要用足疗程,以将泌尿系统感染彻底治愈,同时要预防该病的复发。另外,孕妇在分娩前两周及哺乳期间不可使用呋喃坦丁。
呋喃树脂 篇12
1 实验部分
1.1 试剂
钠基蒙脱土(MMT),阳离子交换容量为90 mmol/100 g,上海试剂四厂赫维化工有限公司;十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),丙烯酸,过硫酸钾,乳化剂OP-10,甲醛(37%~40%),三聚氰胺,双氰胺,亚硫酸氢钠,氢氧化钠(10%),硫酸(10%),均为分析纯,成都科龙化工试剂厂;尿素,工业级,重庆化学试剂总厂;硫酸化蓖麻油,青岛城阳鑫源化工助剂厂。
1.2 主要仪器
DW-2型多功能电动搅拌器(河南省巩义予华仪器有限公司);傅立叶红外光谱仪(美国PE公司);KS-90型超声波细胞粉碎机(宁波科声仪器厂);X射线衍射仪(日本Rigaku-D/max-r A型旋转阳极X光衍射仪)。
1.3 丙烯酸树脂-蒙脱土复合材料的制备
在250 m L三颈瓶中将一定量的蒙脱土用少量水分散,80℃时搅拌0.5 h,加入定量的过硫酸钾,搅拌0.5 h,缓慢滴加丙烯酸,在80℃保温反应2 h,降温到40℃,分别加入一定量的硫酸化蓖麻油、乳化剂OP-10、水,在40℃保温搅拌4 h,得到浅淡黄色粘稠状液体,即为丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。将得到的产物在110℃烘箱中烘干,测其固含量为30%左右。
1.4 氨基树脂的合成
称取一定量配比的三聚氰胺、双氰胺、尿素加入到带有搅拌器和温度计的250 m L三颈瓶中,加入适量水,升温到80℃搅拌0.5 h,用质量分数10%的氢氧化钠溶液调节p H值为8~9,滴加计量的甲醛控制羟甲基化反应在适当程度,在80~85℃进行羟甲基化反应1.5~2.0 h,加入定量亚硫酸氢钠,90℃进行磺化2 h,适当封闭羟甲基[7,8],得到无色透明的氨基树脂预聚体溶液。将预聚体在100℃烘箱中烘干,测其固含量为40%。
1.5 氨基树脂改性丙烯酸树脂-蒙脱土复合材料的制备
将一定量合成好的丙烯酸树脂/蒙脱土复合材料加入烧杯中用超声波分散处理1 h后倒入250m L三颈瓶,用氢氧化钠(10%)调节溶液的p H至不同值,加入氨基树脂预聚体(氨基树脂预聚体的固含量占整个混合溶液的10%)。在70℃保温搅拌4 h得到白色的液体产品,即为氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。
1.6 测试与表征
FTIR-800型红外光谱仪,KBr压片,在4000~400 cm-1范围内扫描,Perkin Elmer公司;X-射线衍射(XRD)测试,日本Rigaku-D/max-r A型X-射线衍射仪,连续记谱扫描,Cu Kα辐射(λ=0.154 nm),管电压40 k V,电流100 m A,扫描范围2θ=2.5°~10°,扫描速度1°/min;稳定性测试:带刻度试管观察产品沉淀物高度,考察产品体系稳定性。
2 结果与讨论
2.1 MMT插层复合方法对纳米复合材料稳定性的影响
实验探讨了MMT的两种添加程序,一种方法是在丙烯酸树脂基体合成好之前加分散均匀的MMT,即插层聚合法。另一种方法是在丙烯酸树脂基体合成之后添加分散均匀的MMT,即聚合插层法。结果表明,前一种方法合成的溶液能稳定存放,分散效果更好,后一种方法则在反应结束5 h后出现明显分层现象。
2.2 CTAB改性MMT对纳米复合材料稳定性的影响
一般情况下,其他有机阳离子可与硅酸盐结构单元晶层间吸附的阳离子进行交换作用而引入层间,使层间距增大,有利于增强聚合物分子链与MMT片层的相容性。因此,实验将CTAB插层改性MMT。结果表明,CTAB的加入使MMT的层间距由1.52 nm增加至2.45 nm,但是和氨基树脂反应后的复合体系溶液静置存放5 h后,出现明显分层,分散稳定性下降。这是因为CTAB改性剂对氨基树脂交联支化反应具有催化作用,易生成大分子不溶聚合物,进而影响产品的分散稳定性。因此,选用不加CTAB改性的MMT。
2.3 p H值对最终产品稳定性的影响
p H值直接影响体系缩聚反应速度和最终产品的稳定性。酸性反应体系中氢离子能催化支化和交联反应,由于丙烯酸树脂的p H为3~4,p H值较低,丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料与氨基树脂缩合反应速度快,不易控制,急剧缩聚为大分子不溶物且产物易分层;p H值过高,不利于缩合反应,速度慢,时间长。考查最终产品在不同p H条件下的稳定性结果如表1所示。由表1表明,最终产品在酸性条件下反应易分层,黏度变大,而在p H为7~9条件下反应最合适。
2.4 氨基树脂改性对纳米复合材料插层结构的影响
图1中曲线1、2和3分别是钠基蒙脱土、丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料和氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料的XRD图。制备复合材料时蒙脱土含量都为7%,温度70℃,反应时间4h。从图1中可以清晰地看到,曲线1在2θ=5.8°有一较大的衍射峰,曲线2的特征衍射峰向小角度方向偏移,曲线3中进一步向更小的角度偏移。根据Bragg方程2dsin2θ=λ可以算出,钠基蒙脱土中的层间距为1.52 nm,丙烯酸树脂/MMT纳米复合材料的层间距为2.05 nm,氨基树脂改性丙烯酸树脂/MMT纳米复合材料的层间距为2.45 nm。结果表明,丙烯酸树脂插层进入蒙脱土片层内,使层间距增大,氨基树脂进一步插入蒙脱土层内,使间距进一步增大,撑开形成了插层型的纳米复合材料。
2.5 MMT含量对纳米复合材料插层结构的影响
将MMT含量为1%~7%的氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料分别干燥研磨成粉末状,进行XRD测定,研究蒙脱土在树脂复合物中的剥离行为,结果如图3所示。如果蒙脱土片层间距增大到X射线衍射仪无法检测到的最小角度,此时XRD图中无特征衍射峰,则可认为得到的是剥离型的纳米复合材料。由图3可以看到,当MMT含量为1%~5%时,衍射峰完全消失,表明树脂单体在层间内部发生交联放热反应克服蒙脱土层间的范德华力,促使层间大大膨胀从而完全剥离,不再出现有序层状结构,生成了完全剥离的纳米复合材料。这说明低含量MMT能够在树脂单体的聚合反应中充分剥离,实现在复合材料中的均匀稳定复合。而当MMT含量为7%时,2θ角左移,在3.6°出现明显衍射峰,经计算层间距约2.45 nm。则表现出MMT层间距扩大,但并未导致片层结构实现充分剥离,易生成半剥离、半插层型氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。因此,确定质量分数1%~5%的MMT对树脂进行改性,可制得剥离型纳米复合材料。当蒙脱土的含量增加到7%时,丙烯酸树脂插层进入其中,由于蒙脱土的量大,不足以使片层完全撑开,加入氨基树脂也只能使蒙脱土层间距进一步增大,但并不能把层间距完全撑开得到剥离的纳米复合材料。
2.6 红外光谱分析
对丙烯酸树脂、氨基树脂以及氨基树脂改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料进行红外光谱检测分析(见图3、图4)。对比图3与图4可知,纳米复合材料的红外光谱图中出现了氨基树脂和丙烯酸树脂的特征峰,800 cm-1左右和1352.18 cm-1是三聚氰胺和甲醛缩合物中三嗪环的特征振动峰,2177.26 cm-1是双氰胺中C≡N的伸缩峰,1546.65cm-1为—NH2的伸缩峰,1722.51 cm-1是丙烯酸树脂-COO-的C=O伸缩振动吸收峰。还出现了蒙脱土的特征峰,617.55 cm-1、513.46 cm-1、470.20 cm-1处为Al-O和Si-O弯曲振动峰。蒙脱土没有改变氨基树脂预聚体与丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合的化学键合反应,而是在聚合反应过程中产生剥离,成为片状无机纳米材料。从红外光谱图对照分析可确证最终产品含有该物质分子结构,达到预期结果。
3 结论
(1)以蒙脱土、丙烯酸、硫酸化蓖麻油、OP-10、过硫酸钾为原料制得了具有良好稳定性、水溶性的丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。以三聚氰胺、双氰胺、尿素为主要原料与甲醛进行羟甲基化反应,用Na HSO3适当封闭羟甲基进行磺化反应,制得水溶性的氨基树脂预聚体。用氨基树脂预聚体对丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料进行改性制得一种稳定性好,兼具丙烯酸树脂鞣剂和氨基树脂鞣剂结构特点的新型改性丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。
(2)丙烯酸树脂单体聚合反应前加入钠基蒙脱土,可合成剥离型的聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料。MMT的用量为1%~5%时,层间剥离完全,大于7%只能得到插层型的纳米复合材料。CTAB改性剂虽有利于MMT的插层行为,但与氨基树脂发生反应,影响最终产品的稳定性。p H值为7~9时反应得到的最终产品溶液稳定。
摘要：用丙烯酸、硫酸化蓖麻油、乳化剂OP-10、过硫酸钾为原料进行水溶液聚合制得丙烯酸树脂。将丙烯酸树脂与蒙脱土通过插层聚合制备了丙烯酸树脂/蒙脱土纳米复合材料。选用三聚氰胺、双氰胺、尿素为主要原料,制得了良好水溶性的氨基树脂预聚体,用预聚体对丙烯酸树脂-蒙脱土纳米复合材料改性制得最终产品。研究了蒙脱土的加入方式及用量、体系pH值、氨基树脂预聚体合成工艺条件等对最终产品的影响。结果表明:加入钠基蒙脱土,其用量为丙烯酸树脂固体份质量的1%～5%,氨基树脂预聚体固含量占整体混合溶液固含量的10%,pH值为7～9,产品的稳定性好,制备得到的主要是插层型或剥离型的纳米复合材料。
关键词：丙烯酸树脂,氨基树脂,蒙脱土,纳米复合材料
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