玻璃纤维增强呋喃树脂砂及制备和应用.pdf

玻璃纤维增强呋喃树脂砂及其制备与应用







重庆大学硕士学位论文
(专业学位)


学生姓名:沈珍珍
指导教师:谢卫东教授
兼职导师:曾庆文高工
学位类别:工程硕士(材料工程领域)


重庆大学材料科学与工程学院
二 O 一四年五月
The Preparation and Application of Furan Resin
Reinforced by Glass Fiber





A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for for
Professional Degree
By
Shen Zhenzhen

Supervised by Prof. XIE Weidong
Specialty:ME(Materials Engineering Field)


College of Material Science and Engineering of
Chongqing University Chongqing, China
May 2014
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

呋喃树脂砂是以呋喃树脂为粘接剂,并加入催化剂混制的型(芯)砂。呋喃树脂
砂铸造工艺有很多优点,如:铸件表面光洁、棱角清晰、尺寸精度高;造型效率
高,提高了生产效率和场地利用率,缩短了生产周期;减轻劳动强度大大改善了
劳动条件和工作环境,尤其是减轻了噪声、硅尘等,减少了环境污染;节约能源,
提高了铸件的成品率;旧砂回收再生容易等。呋喃树脂砂铸造工艺广泛应用于铸
铁、铸钢、有色金属铸造生产等方面。
本文研究基于通过连续玻璃纤维增强,提升呋喃树脂砂强度的新思路。试验
方案的设计上采用了正交试验设计方法,分三步探索了连续纤维增强呋喃树脂砂
工艺:①连续纤维增强呋喃树脂砂工艺的初步探索试验,验证连续纤维对呋喃树
脂砂的抗弯性能确实起到了增强效果,并对配方及固化工艺条件进行了初步考察;
②对除纤维以外的工艺条件,进行更深一步的考察、优化得到了适宜于现有实验
室条件的基本工艺条件范围;③在得到的基本工艺条件范围内,考察可能存在交
互作用的因素之间的关系,最终确定具体的工艺条件。然后以纤维量为单因素,
考察其对呋喃树脂砂抗弯性能的影响。最后,观察连续纤维/树脂/砂粒间的粘接效
果,从微观方面对连续纤维增强树脂砂的原因进行探讨。研究结果表明:
1) 连续玻璃纤维对呋喃树脂砂有明显增强作用。
2) 除纤维因素外,配方和基本工艺条件的最优组合为:①树脂量为原砂质量
的 %。当树脂量从占原砂质量的 %增加到 %,抗弯强度的增大幅度增
加;当树脂量由 %增加到 %时,抗弯强度并未有太大变化。②固化剂量
为树脂质量的 15%。当固化剂用量由占树脂量的 15%增加到 20%时,抗弯强度呈
下降趋势。③固化温度为 130℃。在区间 130℃~150℃,抗弯强度呈现上升趋势;
在区间 150℃~240℃,抗弯强度呈现下降趋势。④固化时间为 10min。在区间
10min~40min 区间内,固化时间对抗弯强度的影响并不显著。
3) 连续玻璃纤维的数量及铺设方式对试样强度有很大影响,最优的纤维铺设
方式:1 层,最佳的纤维铺放量:4 束。铺放层数为 1,纤维束数量为 1~4 束时,
抗弯强度呈现上升趋势,纤维束数量为 4~7 束时,抗弯强度逐渐下降。铺放 2 层
纤维时,当纤维束数量 1~7 束时,抗弯强度呈现下降趋势。
4) SQG-550 呋喃树脂对 ECG75 1/0 型玻璃纤维的接触角为 °,而且润
湿良好。
5) 抗弯试样断面的 SEM 测试结果表明,ECG75 1/0 型玻璃纤维通过
SQG-550 呋喃树脂可以很好的与砂粒进行粘接。
I
重庆大学硕士学位论文中文摘要
关键词:呋喃树脂;玻璃纤维;抗弯性能;界面性能;接触角
II
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Furan resin sand used furan resin as its binder, and the mold and core sand was
mixed out by adding catalyst. There were many advantages of fur