自硬呋喃树脂砂的硬化机理及特征分析

自硬呋喃树脂砂硬化过程实际上是低分子交联成体形网状高分子的过程。

实验结果和分析表明,酸在呋喃树脂的硬化过程中并未参与交联反应,而是作为催化剂,起催化作用。即在酸作用下,主要发生两种类型的反应:羟基与羟基或活性氢原子之间的失水缩聚,以及呋喃环破裂然后进一步加成聚合的反应。

失水缩聚反应进行的程度对砂芯的终强度有一定影响,但砂芯的固化速度和强度建立的快慢主要取决于呋喃环破裂和加成反应的速度。(www.xing528.com)

就硬化特征而言,实验研究发现,呋喃树脂硬化过程可以分为两个阶段:混砂结束后强度缓慢上升的“初期固化”阶段和随后强度快速上升的“后期固化”阶段。两个阶段强度发展速度不同的原因在于:树脂粘结剂分子是线性结构,呈无规线团状态,分子中大部分活性基团如活性羟甲基、活性氢原子等往往被包裹在内部,与另外树脂分子的活性基团相隔离；加入酸后,在酸的作用下,树脂分子首先伸展成一定程度的有序排列,故此时表现为强度增长极其缓慢,但这种有序排列却为随后各分子间活性基团互相交联反应,提供了极其有利的条件,故当预固化期结束以后,交联反应迅速进行,强度显著增长。因而初期固化过程中的一些影响因素,如液态树脂分子的聚合度、催化剂的浓度和加入量、温度和湿度的控制等对于后来强度的大小有较大的影响,较长的初期固化阶段往往对应着较高的终强度。所以那些能够延长初期固化阶段的方法,诸如密闭试样、适当降低酸加入量等,对于获得较高的终强度都是有利的。在后期固化阶段,情况则大不一样,这时固化速度越快,强度越高,例如在后期固化阶段敞开试样就很有利。