酚醛树脂粘度特性对覆膜砂性能影响

热塑性覆膜砂专用树脂（酚醛树脂）的研究与应用中国化学化工网王燕燕摘要：叙述了壳型覆膜砂的研究现状及应用，着重介绍了原砂、酚醛树脂、固化剂和润滑剂对覆膜砂性能影响的研究工作，最后对覆膜砂的研究和应用提出了建议。

关键词：覆膜砂；热塑性酚醛树脂；壳型；化学化工酚醛树脂是最早人工合成的树脂，由于其优异的性能在100多年来得到了广泛的关注。

自从 1940年Johannes Croning发明壳法铸造以来，作为壳法铸造中型砂的粘结剂就成为酚醛树脂的重要应用之一。

热塑性酚醛树脂在铸造工业中的用量逐年增加。

我国自上世纪50年代中期开始使用壳型(芯)法，60年代初曾一度停用，到60年代中期，壳型 (芯)法才又获得生产应用。

随着铸造技术的发展，铸件出口量的增长，尤其是汽车工业的发展，对铸件质量的要求日益提高，我国应用覆膜砂壳法铸造工艺的范围也越来越广。

90年代初全国各地的覆膜砂厂迅速发展起来，新产品、新技术不断涌现，90年代末我国覆膜砂年产量已达20万吨，目前我国覆膜砂年产量已经超过90万吨，且还在逐年增长。

1.原砂原砂是影响覆膜砂性能的主要因素之一。

原砂中的泥和细粉、原砂的粒型、二氧化硅含量、粒度大小和分布等均对覆膜砂性能有影响。

(1)当原砂中的泥和细粉含量比较高时，因其无效占有大量粘结剂，降低了覆膜砂的强度，还影响了其透气性和耐火度。

(2)通常认为原砂粒型最好的是圆形。

颗粒越圆时，由于表面积小，能够紧密堆积，因此覆膜砂的强度越高。

(3)原砂的二氧化硅含量增加，耐火度增加，可增加覆膜砂型芯的高温强度。

(4)砂粒越细，单位体积内覆膜砂的接触点增加，均匀程度提高，树脂膜的厚度减薄，增加的界面使砂粒的热膨胀均匀地释放，因而采用细砂可降低覆膜砂热膨胀率。

(5)原砂的粒度分布对覆膜砂的强度有较大的影响。

两种常用的三筛砂(即50/100目和 70/140目)用树脂覆膜时强度基本一致，但同时使用这两种三筛砂时(特别是两种三筛砂各占一半时)强度明显提高，这是由于细砂粒能填充粗砂粒间的空隙，增加粘结桥的数量，从而提高强度。

覆膜砂简介科技名词定义中文名称：覆膜砂英文名称：precoated sand定义：砂粒表面在造型前即覆有一层树脂膜的型砂或芯砂。

所属学科：机械工程（一级学科）；铸造（二级学科）；铸造用原辅材料（三级学科）百科名片产品名称：覆膜砂—1200rmb/t高温抗压强度（1000℃，1分钟）0.2-0.35%热膨胀率（1000℃）1.2-1.45%热抗拉强度（232±2℃，3分钟）1.3-2.1Mpa发气量（850℃，3分钟）12-20ml/g规格:普通型（高强度低发气型）集装箱角专用覆膜砂高强度低发气覆膜砂耐高温低膨胀覆膜砂易溃散型用室湿抗弯强度4.5-7.0Mpa途:铸铁铸钢件有色合金铸件质量指标:室温抗拉强度2.8-6.0Mpa覆膜砂规格:普通型（高强度低发气型）集装箱角专用覆膜砂高强度低发气覆膜砂耐高温低膨胀覆膜砂易溃散型用途:铸铁铸钢件有色合金铸件质量指标:室温抗拉强度2.8-6.0Mpa室湿抗弯强度4.5-7.0Mpa热抗拉强度（232±2℃，3分钟）1.3-2.1Mpa高温抗压强度（1000℃，1分钟）0.2-0.35%热膨胀率（1000℃）1.2-1.45%发气量（850℃，3分钟）12-20ml/g覆膜砂precoatedsand。

砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。

有冷法和热发两种覆膜工艺：冷法用乙醇将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇挥发，得覆膜砂；热法把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。

用于铸钢件、铸铁件。

目录主要特点主要原料发展历史生产现状原辅材料生产工艺及设备主要产品检测•展开编辑本段主要特点1、振动清砂、高强度、低发气、低膨胀；2、涣散性好、铸件表面光洁度高；3、壳型不起层、热稳定性好、导热性好、流动性好；4、.壳型不起层、.热稳定性好、.铸件表面平整、导热性好；5、高强度、耐高温、低膨胀、.脱模性好、抗粘砂性好；6、壳层均匀不脱壳、固化速度快；编辑本段主要原料覆膜砂原料覆膜砂主要采用优质精选天然石英砂为原砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品及增强剂为原料。

覆膜砂铸造工艺过程要点膜砂铸造在铸造领域已有相当长的历史，铸件的产量也相当大；但采用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。

如何解决这些问题有待于我们去进一步探讨。

一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机粘结剂型、芯砂）（1）覆膜砂的特点：具有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容易清理。

（2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用于热法离心铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合金铸件的生产，还可以用于铸钢件的生产。

二、覆膜砂的制备1．覆膜砂组成一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。

（1）耐火材料是构成覆膜砂的主体。

对耐火材料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。

一般选用天然擦洗硅砂。

对硅砂的要求是：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量规定小于；粒度①分布在相邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素应不大于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘结剂普遍采用酚醛树脂。

（3）固化剂通常采用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性。

添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。

（4）覆膜砂的基本配比成分配比（质量分数，%）说明：原砂100 擦洗砂，酚醛树脂1.0～3.0 占原砂重，乌洛托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。

1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙5～7 占树脂重，添加剂0.1～0.5 占原砂重。

２．覆膜砂的生产工艺覆膜砂的制备工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。

酚醛树脂在涂附磨具应用中的几个问题酚醛树脂在涂附磨具应用中的几个问题众所周知，酚醛树脂是最早工业化的合成树脂，从1872年德国化学家拜耳发现酚与醛的缩合反应至今，经过一百多年的研究和发展，成为当今最重要的三大合成树脂之一。

由于它原料易得，台成方便，再加上苯酚、甲醛的活性较大，可以发生许多化学反应，产生许多不同结构、不同性能的酚醛树脂，从而满足不同的使用要求。

不仅广泛应用于塑料、膜压制品、胶粘剂、涂料、绝缘材料等传统行业，而且作为瞬时耐高温和烧蚀的复合材料，用于航天工业和军事工业(空间飞行器、火箭、导弹等)。

酚醛树脂可根据其加热过程中有无化学反应分为热塑性和热固性树脂，又根据树脂的特性，分为水溶性和溶剂型酚醛树脂，而涂附磨具用的胶粘剂是用碱作催化剂而制备的水溶性热固性酚醛树脂。

随着苯酚与甲醛的配比以及催化剂的不同，可以制备出不同性能的树脂．以满足涂附磨具不同工序的各种要求。

1.酚醛树脂的特性合成树脂在除附磨具用粘结剂中占有主导的地位，而水溶性热固化酚醛树脂在各种树脂中占有绝对的地位，尤其是在高档涂附磨具的制造中占有80％以上的用量，这是由于它具有一系列独有的特性：①原材料价格便宜，生产制造工艺简单而成熟，具有很高的性价比；②刚性大，耐热性高，这是因为酚醛树脂由大量苯环组成，且交联成体型网络结构；③极性大，粘结力强，酚醛树脂固化后坚硬耐磨、机械强度高，与磨料和基材有超强的粘结力，甚至与金属都具有较好的粘结性能；④耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌、耐老化，制成的磨具可以在多种介质和气候下工作；⑤与多种填料和胶乳混溶性良好，与磨料和基材的浸润性好；⑥热固性树脂，不需添加固化剂和促进剂，操作简单，具有很好的可操作性。

当然，酚醛树脂也有缺陷：①固化周期长，固化温度高；②树脂固化后脆性人，剥离强度低；③固化时易起泡，固化后颜色变深，不能生产色洋鲜艳的磨具：④干燥同化时，游离有害气体挥发，对人体和环境有一定的危害；⑤储存周期有限，尤其受储存温度的影响较大。

酚醛树脂胶粘剂资料一、酚醛树脂胶粘剂的基本介绍酚醛树脂胶粘剂是由酚醛树脂、填料和胶粘剂等组分组成的。

酚醛树脂是一种合成的热固性树脂，主要由酚和醛的缩聚反应得到。

酚醛树脂胶粘剂呈乳白色或浅黄色，具有流动性好、粘结强度高、固化速度快等特点。

它可以通过加热或添加催化剂来触发固化反应，形成牢固的胶结。

二、酚醛树脂胶粘剂的特性1.耐热性：酚醛树脂胶粘剂具有较高的耐热性能，可以在高温环境下保持稳定性，不会熔化或变形。

2.化学稳定性：酚醛树脂胶粘剂对常见的化学物质具有较好的抵抗性，不易受到腐蚀和溶解。

3.绝缘性能：酚醛树脂胶粘剂具有优异的绝缘性能，可用于电气设备和电子产品的粘结和封闭。

4.强度高：酚醛树脂胶粘剂具有较高的粘结强度，可以牢固地粘结各种材料。

5.耐水性：酚醛树脂胶粘剂具有一定的耐水性，可以在潮湿环境下保持粘结性能。

三、酚醛树脂胶粘剂的应用领域1.木材粘结：酚醛树脂胶粘剂在家具制造、木地板生产等领域广泛应用，能够实现木材与木材之间的牢固粘结，提高产品的稳定性和耐久性。

2.纸张粘结：酚醛树脂胶粘剂用于纸张、卡纸、纸箱等纸制品的粘结，具有快速固化、高粘结强度和耐水性好的特点。

3.金属粘结：酚醛树脂胶粘剂用于金属材料的粘结，可使金属件之间形成牢固的连接，提高产品的稳定性和耐腐蚀性。

4.橡胶粘结：酚醛树脂胶粘剂在橡胶制品的粘接和修补中得到广泛应用，可以实现橡胶件的快速修复和加固。

5.塑料粘结：酚醛树脂胶粘剂可用于各种塑料材料的粘结和修补，提高塑料制品的强度和耐热性。

四、酚醛树脂胶粘剂的固化过程总结：酚醛树脂胶粘剂是一种重要的工业胶粘剂，具有耐热性、化学稳定性、绝缘性能和高强度等特点。

它广泛应用于木材、纸张、金属、橡胶和塑料等材料的粘结和封闭。

酚醛树脂胶粘剂的固化过程是通过酚醛树脂中的醛基与酚基之间的缩聚反应发生的。

热塑性酚醛树脂在砂轮的应用
酚醛树脂是由苯酚和甲醛在不同的酸碱值条件下缩合而成的；在酸性条件下合成的树脂为热塑性，成品为粉状树脂；在碱性条件下合成的树脂为热固性，成品为液体树脂。

下面主要介绍下酚醛树脂的一些常规指标及对砂轮生产的影响：
热塑性树脂（粉状树脂）
流动度：
流动度是我们接触最多，关注最多的一个指标，是关系到树脂与砂轮生产厂家工艺匹配性的重要指标。

一般情况下，砂轮烧制时升温较快的厂家应该选用流动度较短的树脂，升温较慢的厂家应该选用流动度较长树脂。

当然，这还要有配套的树脂液才行。

流动度较短的树脂粉应该选用润湿性好的树脂液，相反，流动度较长的树脂粉应该选用润湿性相对弱一点的树脂液。

当然，砂轮生产中添加的一些辅料也会影响树脂粉的流动度。

游离酚：
树脂粉中的游离酚是树脂合成过程中未参与反应的苯酚，各个厂家根据应用行业或产品性能要求不同，一般控制在树脂粉重量的0.5-5%。

游离酚的存在可以在一定程度上增加与树脂液的相容性，但是它却影响砂轮烧制时树脂的固化，对砂轮的衰减也有很大影响，所以现在一般树脂生产厂家都把游离酚控制在2.5%以内，以保证树脂的固化交联密度。

较高的游离酚在炎热的夏季，也会引起混料工人过敏。

华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文摘 要在夏季高温潮湿的环境中，低软化点的壳法用热塑性酚醛树脂经常出现粘连结块现象，它往往造成树脂性能大幅度下降，进而导致用此类树脂制备的覆膜砂也会出现粘连结团而报废的问题。

壳法用热塑性酚醛树脂在贮存过程的粘连结块问题在国内外普遍存在。

为解决上述问题，目前我国覆膜砂生产企业采取的权宜之计是选用软化点为90℃甚至100℃以上的树脂，但这又带来了树脂用量增加而导致生产成本增加以及须大幅提高覆膜温度的问题。

而提高覆膜温度，会大幅度增加能量消耗，也不符我国倡导的节能降耗、可持续发展的政策方针。

在国外发达国家，解决上述问题的办法为，一是建立恒温恒湿贮存库房；二是生产改性的抗粘连结块树脂。

但由于其技术高度保密，尚未有抗粘连结块树脂的文献问世。

为此，本文在系统深入研究热塑性酚醛树脂粘连结块现象及其产生的主要原因的基础上，结合我国国情，开发出了一种软化点较低但在高温潮湿环境下不会粘连结块的壳法用热塑性酚醛树脂。

本文的主要内容如下：一、提出了一种可准确快速地检测和评定树脂抗粘连结块性能的实验检测方法。

将树脂出现粘连结块的温度定义为粘连结块温度，此温度越高，其树脂的抗粘连结块性能越好。

该检测法的确立，为分析国内外已有壳法用热塑性酚醛树脂的粘连结块的主要原因、进而评价新开发树脂的抗粘连结块性能等，提供了可靠的检测手段。

二、对国产、进口和自行合成的热塑性酚醛树脂发生粘连结块的主要原因进行了较全面的研究，结果表明，随环境温度和相对湿度的增加，树脂的粘连结块温度降低；树脂的吸湿量和软化点对普通壳法用树脂的粘连结块现象有决定性影响，吸湿量的增加会降低树脂的粘连结块温度，而软化点的提高会增加树脂的粘连结块温度。

当树脂的软化点达到100℃以上时，其粘连结块温度高于普通贮存环境的最高温度，此时，树脂不会出现粘连结块现象。

三、试验研究了树脂出现粘连结块现象前后的玻璃化转变温度和含水量的变化状况，结果表明，热塑性酚醛树脂在高温潮湿环境下出现粘连结块的关键原因在于树脂大量吸湿，使得树脂表层的玻璃化转变温度显著下降；发现树脂在高含水量时，玻璃化转变温度和粘流转变温度基本相同，因此树脂的粘连结块现象实质为树脂大量吸湿、在较低温度下发生了玻璃化转变兼粘流转变。

酚醛树脂注塑固化成型及流动特性的研究酚醛树脂作为一种重要的热固性塑料，在众多领域都有着广泛的应用。

注塑固化成型是酚醛树脂常见的加工方式之一，而了解其流动特性对于优化成型工艺、提高制品质量具有至关重要的意义。

酚醛树脂的注塑固化成型过程是一个复杂的物理化学变化过程。

在注塑过程中，酚醛树脂熔体被注入模具型腔，随后在一定的温度和压力条件下发生固化反应，逐渐从液态转变为固态。

这个过程中，树脂的化学结构和分子量分布会对固化行为产生显著影响。

酚醛树脂的分子量及其分布对注塑固化成型有着重要作用。

分子量较低的酚醛树脂具有较低的熔体粘度，在注塑过程中更容易流动填充模具型腔，但可能会导致固化后的制品力学性能相对较弱。

相反，分子量较高的酚醛树脂熔体粘度较大，流动性能较差，但固化后的制品往往具有更好的力学性能和热稳定性。

注塑工艺参数如注塑温度、注塑压力、注塑速度和保压时间等，对酚醛树脂的固化成型效果也有着直接的影响。

较高的注塑温度可以降低树脂熔体的粘度，改善其流动性能，有助于充满复杂形状的模具型腔，但温度过高可能会导致树脂提前固化或发生热分解。

注塑压力的增加能够推动树脂熔体快速填充型腔，减少制品中的空隙和缺陷，但过高的压力可能会引起模具的磨损和制品的内应力增加。

酚醛树脂在注塑过程中的流动特性也是一个关键因素。

其流动行为不仅受到树脂本身的化学性质和分子量的影响，还与模具的结构和注塑工艺条件密切相关。

在模具设计中，合理的浇口位置和尺寸、流道形状和尺寸等都能够优化树脂的流动路径，减少流动阻力，提高填充效率和制品质量。

酚醛树脂的流动前沿通常呈现出非等温、非牛顿流体的特性。

这意味着在注塑过程中，树脂熔体的粘度会随着温度和剪切速率的变化而发生改变。

在靠近模具壁面的区域，由于温度较低和剪切速率较高，熔体粘度较大，流动速度较慢；而在型腔中心区域，温度较高且剪切速率较低，熔体粘度较小，流动速度较快。

这种不均匀的流动分布可能会导致制品内部产生残余应力、翘曲变形等缺陷。

酚醛树脂粘度温度酚醛树脂是一种重要的合成树脂材料，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。

它具有优良的绝缘性能、耐热性能和机械强度，被广泛用于电器、航空、汽车等领域。

在酚醛树脂的生产和使用过程中，粘度是一个重要的物性参数，它与树脂的适用性、加工性能以及最终产品的质量有着密切的关系。

而粘度受温度的影响也是非常显著的。

酚醛树脂的粘度可以理解为树脂在一定温度下流动的阻力大小，可以用来评估树脂的粘流特性。

其粘度的测量通常使用粘度计进行，根据粘度计上标示的温度和时间来获得树脂的粘度值。

同时，树脂的粘度还可通过熔融指数的测定或相对分子质量来间接估计。

粘度是一个与温度密切相关的物性参数。

一般来说，随着温度的升高，酚醛树脂的粘度会下降。

这是因为随着温度的升高，树脂分子内部的热运动增强，分子间的相互作用减弱，从而使得树脂的粘度降低。

然而，当温度超过一定范围后，粘度的下降速度会变慢，并趋于稳定。

这是由于高温下，树脂分子内部的热运动已经足够激烈，分子间的作用力几乎可以被忽略，树脂的粘度达到了最低值。

在实际应用中，控制酚醛树脂的粘度是非常重要的。

首先，在树脂的生产过程中，粘度的调整可以控制树脂的流动性，使得树脂更容易进行加工。

在成型过程中，粘度的控制能够使得树脂在熔融状态下更好地填充模具，并保持所期望的形状。

此外，根据不同的应用需求，适当地调整树脂的粘度还可以改善树脂涂层的平整度、提高电器的绝缘性能等。

在实际生产和应用中，粘度的测试和调整可以通过多种方式进行。

最常见的方法是使用粘度计进行实验测量，根据不同的温度和时间条件，得到酚醛树脂的粘度值。

与此同时，还可以通过添加溶剂或稀释剂来改变树脂的稠度，从而达到调整粘度的目的。

此外，采用高分子量的酚醛树脂也可以提高树脂的粘度。

总之，酚醛树脂是一种重要的合成树脂材料，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。

粘度作为树脂的重要物性参数，对于树脂的加工和使用具有重要影响。

温度对粘度的影响是显著的，适当地控制粘度可以改善树脂的加工性能、形态稳定性以及最终产品的质量。

覆膜砂铸造工艺过程要点参数可收覆膜砂铸造工艺过程要点参数可收!覆膜砂铸造在铸造领域已有相当长的历史，铸件的产量也相当大；但采用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）.冷隔、气孔。

如何解决这些问题有待于我们去进一步探讨。

一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机粘结剂型、芯砂）（1）覆膜砂的特点：具有适宜的强度性能；流动性好,制出的砂型.砂芯轮廓清晰,组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3 ~ 12.5pm ,尺寸精度可达CT7 ~ CT9级；溃散性好，铸件容易清理。

（2 ）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用于热法离心铸造；不仅可以用于铸铁.非铁合金铸件的生产，还可以用于铸钢件的生产。

二、覆膜砂的制备I .覆膜砂组成心•.en般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成(1)耐火材料是构成覆膜砂的主体。

对耐火材料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。

一般选用天然擦洗硅砂。

对硅砂的要求是：SiO2含量高(铸铁及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于97% );含泥量不大于0.3% (为擦洗砂)--［水洗砂含泥量规定小于；粒度①分布在相邻3〜5 个筛号上；粒形圆整，角形因素应不大于 1.3;酸耗值不小于5ml。

(2)粘结剂普遍采用酚醛树脂。

(3)固化剂通常采用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性。

添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。

(4)覆膜砂的基本配比成分配比(质量分数，% )说明：原砂100擦洗砂，酚醛树脂1.0〜3.0占原砂重，乌洛托品(水溶液2) 10〜15占树脂重，硬脂酸钙5〜7占树脂重，添加剂0.1〜0.5占原砂重。

1: 2) 10〜15占树脂重，硬脂酸钙5〜7占树脂重，添加剂0.1〜0.5占原砂重。