呋喃树脂生产工艺规程

树脂砂工艺

第一章 / 概论

1 — 1 自硬呋喃树脂砂的概念

自硬呋喃树脂砂的命名来源于英语的 Furan No-Bake

process，它表示以呋喃树脂为粘结剂，并加入催化剂混制出型砂，不需烘烤或通硬化气体，即可在常温下使砂型自行固化的造型方法。通常被简称为“冷硬树脂砂”，甚至“树脂砂”。以下介绍两个基本概念。

一、呋喃树脂的概念

由碳原子和其它元素原子 (如 O、 S、 N等

)共同组成的环叫做杂环、组成杂环的非碳原子叫杂原子。含有杂环的有机化合物叫做杂环化合物。所谓“呋喃”，是含有一个氧原子的五员杂环有机化合物，它是表示一族化合物的基本结构总称。在呋喃系中不带取代基的杂环作为母体，叫做“呋喃”，它的衍生物则根据母体来命名。呋喃本身在互业上并无什么用途，但它的衍生物——糠醛和糠醇，却是互业上的重要原料，它们是最重要的呋喃衍生物，糠醛学名叫α——呋喃甲醛，糠醇学名叫呋喃甲醇。它们的分子结构如下：含有糠醇的树脂称为呋喃树脂。作为铸造粘结剂用的呋喃树脂一般是用糠醇 (FA)与尿素、甲醛或苯酚等缩合而成的 ,如尿醛呋喃树脂（

UF/FA）、酚醛呋喃树脂 (PF/FA)、酚脲醛呋喃树脂（ UPF－ FA)和甲醛——糠醇树脂 (F/FA)等。

二、呋喃树脂的硬化机理

根据呋喃树脂的组成不同，分别可以通过加热、通入硬化气体或添加酸催化剂等方法使其固化。酸催化（即“自硬”）的呋喃树脂一般糠醇含量都超过

50%。其硬化机构很复杂，现在还未完全弄清楚，但基本的树脂化反应包括了糠醇的第一醇基和呋喃环的第五位氢之间的脱水缩合，此外呋喃环的断裂生成乙酰丙酸，第一醇基间脱水生成醚和醛等等的反应。

呋喃树脂胶泥施工方法

一、 YJ呋喃树脂胶泥组成及用途

组成；YJ呋喃树脂胶泥是由呋喃液和YJ—1型呋喃树脂组成，使用时在现场混合拌匀。两者的混合比例如下：

YJ呋喃液；1公斤或1立升

YJ呋喃粉：~4公斤或~立升

用途：YJ呋喃树脂胶泥主要用于衬砌各种耐酸砖、板和天然耐酸石材，如花岗石块材；也可用作各种耐酸块材衬里的勾缝。

二、 YJ呋喃树脂胶泥的技术指标和试验方法

1、 YJ呋喃树脂胶泥

（1）外观 棕黑色

（2）容重 公斤/立升 约

（3）施工性能

使用时间（20℃）45分钟

指硬时间（20℃）不迟于12小时

（4）力学性能

抗压强度 700公斤/平方厘米

抗拉强度 60公斤/平方厘米

粘结强度 （与磁砖）不小于10公斤/平方厘米

20%HC1（常温~70℃） 耐

15%~30%H2 SO49常温） 耐

60%H2 SO4（常温） 耐

20—40%NaOH（常温） 耐

水 耐

（6）最高使用温度140℃

（7）线膨胀系数×10-51/℃

（8）抗渗性：大于20公斤/平方厘米

2、主要项目的试验方法：

（1） 抗压与压强度测定

抗压试验用3×3×3平方厘米试块，抗拉试验用8字型试块。成型时用跳桌震动25次（亦可用人工分两层捣实）。于20℃养护一天，脱膜后于40℃2小时，于60℃22小时，冷却至室温后，测定抗压于抗拉强度，取三个试块的平均值。

（2） 粘结强度（与磁砖）

按“ASTM C321—64（71）”方法

（3）使用时间

按“ASTM C308—71”方法

呋喃树脂生产工艺规程

1、产品说明

名称：呋喃树脂; 分子式：C5H7-〔C7H11N2O〕n-C5H7O

结构式：

分子量：289-845

物理性质：黄棕色透明液体，有轻微的刺激性气味，无毒。粘度（200C）15-30CP，比重（200C）1.19g/ml , pH值，对皮肤 有轻微刺激作用。

化学性质：与酸类物质能发生剧烈的放热反应，生成不溶性的沥青状固体物。

质量标准：JB/T 7527-94

包装与储运要求：铁桶包装，净重240Kg/桶。密闭储存于阴凉干燥处，不能暴晒，远离热源，严禁接触酸性物质，按一般化学品规定运输。

主要用途：在铸造行业用作自硬树脂砂的粘结剂。

2、原料质量标准及包装要求

甲醛：2.1.1质量标准GB9009-88

2.1.2理化性质：无色透明液体，有刺激性气味，相对密度，反应活性强，易聚合。工业品中一般加8-12%的甲醇作阻聚剂。 2.1.3包装要求：不锈钢卧式贮罐储存，罐外保温，罐内设加热管，冬季适当加温，防止结晶。

尿素

2.2.1质量标准：GB2440-2001

2.2.2理化性质：商品尿素为白色、无味的颗粒状固体，密度1.355g/cm3，熔点132.70C，易吸湿潮解，易溶于水和液氨，能与大多数直链有机物发生化学反应。

2.2.3包装要求：塑编袋内衬塑料薄膜包装，40Kg/袋。

糠醇

2.3.1质量标准：GB97B/

2.3.2理化性质：无色易流动液体，暴露在空气或日光中会变成棕色或深红色，可燃，有苦味，能与水混溶，但在水中不稳定，易溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿，不溶于石油烃。相对密度，凝固点-14.60C，沸点（100kPa）1710C,折光率，自燃点490.50C，闪点750C。

2.3.3包装要求：碳钢立式贮罐储存，罐体要接地良好，防日光直晒。

3、工艺沿革及技术依据

呋喃树脂生产工艺、配方、方法

传统的呋喃制备方法有糠酸脱羧法,糠醛氧化法和丁二烯氧化法,前两者因催化剂污染严重,稳定性差,能耗高而逐渐被淘汰,丁二烯法因其活性不高也存在应用的瓶颈.糠醛脱羰法因其原料的易得性,催化剂无污染,活性高和稳定性好等优点而成为目前呋喃制备的研究重点.该文系统考察了固定床连续流反应器中,Pt-K/Al2O3-TiO2催化剂上的糠醛临氢脱羰制呋喃反应的工艺条件,确定了最佳工艺条件为:过40~60目催化剂颗粒;装填量为6ml;温度:300℃;压力:0.3MPa;空速:1h<'-1;氢醛比(mol):2.此工艺条件下。

首先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，通过对数据的分析，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％.为了验证工艺的好坏，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。

在前期研究的基础上,对以共沉淀法制备的糠醛气相加氢催化剂所用沉淀剂进行了改进,去掉了催化剂制备过程中复杂的水洗工序.实验证明,以NH4HCO3取代Na2CO3做沉淀剂是可行的.同时,作者还通过XRD、TPR、BET、TEM等技术手段探讨了Cu/Zn比、助剂、铝组分引入形式、制备温度、制备方法等对催化剂物化结构及活性的影响.结果表明：催化剂最佳Cu/Zn比为1～1.2;助剂镁的加入对催化剂活性组分起到了很好的分散作用,提高了催化剂活性;在铝组分的引入形式上,用Al（OH）3形式引入铝组分要比用Al（NO3）3好。