自硬酚脲烷树脂砂的固化机理分析

1.固化机理

酚脲烷树脂砂的固化机理是，先将反应性组分Ⅰ（酚醛树脂）溶解于溶剂中，形成低粘度的树脂溶液，然后与同样溶解于溶剂中的组分Ⅱ（聚异氰酸酯）混合，酚醛树脂含有活性基团——羟基（OH），聚异氰酸酯含有活性基团——异氰酸根（NCO）。当两种树脂混合后，在液态胺催化剂存在的条件下，迅速发生加成聚合反应，生成固态的氨基甲酸乙酯（脲烷树脂），使原来的线型结构交联形成网状结构，从而粘住砂粒。其聚合反应式如下

聚异氰酸酯分子中的异氰酸根的两个双键R—NCO，其化学性质异常活泼，易被亲核试剂（如酚醛树脂分子上的羟基）所攻击，使氢原子转移到氮原子上去，并使OR′与碳原子相联。这种氢原子的转移反应就是形成聚氨酯树脂的固化过程，这种交联反应不产生小分子的副产物。组分I中酚醛树脂的结构不同于自硬用热固性酚醛树脂，后者富含羟甲基，结构支化，一般水的质量分数都在10%以上，而组分Ⅰ含有少于1%（质量分数）的水，组分Ⅱ和催化剂中是无水的。

2.固化特性

自硬酚脲烷树脂粘结剂体系的固化特性是：(www.xing528.com)

1）酚脲烷树脂粘结剂体系由于采用了特定的叔胺催化剂，因此混砂初期不发生化学反应，要待一小段时间后才开始固化，它的流动性一直很好，可以用射芯机高速制芯。一旦固化反应开始，强度增长很快，砂型内外几乎是瞬间完成，可在很短的固化时间内起模，其可使用时间和起模时间之比为0.75～0.85∶1。而酸催化呋喃树脂和油脲烷自硬树脂都是一与砂混合就开始固化（图3-15）。这说明酚脲烷自硬砂具有更高的生产率和芯盒周转率。固化后的砂型（芯）可立即浇注金属液。

图3-15 三种自硬砂的固化特性

1—酚脲烷树脂 2—呋喃树脂 3—油脲烷树脂

2）在固化反应过程中不产生小分子副产物，型砂在敞开或封闭条件下的固化曲线几乎重叠，其固透性很好。而酸催化呋喃树脂会产生有害的可能延缓固化的副产品——水，油脲烷自硬树脂则需要暴露在空气中进一步氧化，才能完全固化。