双氨基硅烷杂质成分对铸造树脂砂强度影响研究

发表时间:2019/1/10   来源:《防护工程》2018年第30期   作者:陈峰 孙佳丽 李亚洲
[导读] 采用ZBJ31006中的抗拉实验法研究了双氨基硅烷中杂质成分乙二胺、-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、双氨基二烷基硅氧烷含量对铸造呋喃树脂砂强度的影响。结果表明:在常压、25 ℃的条件下乙二胺、-氯丙基甲基二甲氧基硅烷含量增加导致树脂砂强度降低,双氨基二烷基硅氧烷结构可在一定程度上增强树脂砂的强度

陈峰  孙佳丽  李亚洲
        安徽硅宝有机硅新材料有限公司  安徽马鞍山  238251
        摘要:采用ZBJ31006中的抗拉实验法研究了双氨基硅烷中杂质成分乙二胺、-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、双氨基二烷基硅氧烷含量对铸造呋喃树脂砂强度的影响。结果表明:在常压、25 ℃的条件下乙二胺、-氯丙基甲基二甲氧基硅烷含量增加导致树脂砂强度降低,双氨基二烷基硅氧烷结构可在一定程度上增强树脂砂的强度。
        关键词:硅烷 呋喃树脂砂 强度 杂质
       
       
第一章  绪论
        1.1铸造树脂砂、硅烷偶联剂概念
        呋喃树脂砂铸造[1]是以呋喃树脂为粘结剂,并加入固化剂以及硅烷偶联剂,脱模剂等混制出型砂,不需要烘烤或通入硬化气体,及在常温下使型砂自行固化的造型方法。
        硅烷偶联剂[2]其结构式一般为:,SiOR:具有与无机物反应的特性,Y:则有对无机物的反应性或相溶性[3],因此硅烷偶联剂大多数情况下介于有机与无机界面之间形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的稳定结合层进而提高整个形体的强度。硅烷偶联剂在FRP、FRTP[4]、无机填料表面处理剂[5]、密封剂[6]、EPM、EDPM、、玻璃纤维、交联性聚乙烯[7]等方面有着广泛的应用。
        1.2实验的背景
        树脂砂既要有树脂粘结剂内部的高内聚力,还要有树脂膜-沙粒界面的高附着力才能获得高强度。在一般的情况下,树脂膜-沙粒界面的附着力远远小于树脂膜本身的内聚力,研究表明[8]:硬化后的树脂砂型和砂芯的破坏主要由符合断裂和附着断裂引起的。石英砂与树脂两者的物化性质相差较大,因此两者之间无法以化学联接桥的方式结合,也不会渗透或溶解。靠界面分子间吸引力的联接方式并不牢固,就需要一种物质能够充当无机物与有机物之间的“桥梁”,硅烷偶联剂就应运而生,具有独特的双重化学性质,不仅能与沙粒表面很好的结合,也能将树脂很好的“偶联”起来,使树脂砂的强度得到明显的提高。
        双氨基硅烷成品中会带有含氨基、双氨基二烷基硅氧烷等一些杂质而这些杂质的含量会对树脂砂的强度产生影响。利用抗拉强度实验测试法研究杂质对树脂砂固化强度的影响,为车间生产高质量的双氨基硅烷以及提高树脂砂型砂强度提供理论依据与技术支持。
     、

-氯丙基甲基二甲氧基硅烷作为合成硅烷偶联剂中间体,其中的可水解基团为氯基、甲氧基等生成硅醇与无机物质结合形成硅氧烷增强与无机界面的结合性,但缺少与有机物结合的Y基团,故在增强无机物与有机物强度方面的能力想对较差。而N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷不仅含有甲氧基这些能生成硅醇的可水解基团同时还具有与有机物反应
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 的氨基的反应基在增强有机物和无机物强度的方面较强。随着-氯丙基甲基二甲氧基硅烷含量的增多呋喃树脂砂强度表现出逐渐降低的趋势如表4所示。另外-氯丙基甲基二甲氧基硅烷对酸碱的敏感性特别强,在酸碱的环境中会发生水解交联反应更不利于无机物与有机物的“偶联”。
        3.3双氨基二烷基硅氧烷对树脂砂的影响
        以N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、呋喃树脂、配套固化剂、及原砂为原料,制作“8”字型砂,按ZBJ31006标准中检测标准,考察了双氨基二烷基硅氧烷含量分别为0 %、0.1 %、0.15 %、0.2 %、0.25 %对呋喃树脂砂的影响,结果如下表所示。
      合成车间在实际的生产过程中收取成品是根据时间来收取产品前段,成品以及遗留的釜残液,成品中有时会带一些二烷基的硅氧烷或者多烷基的硅氧烷,这些物料对于树脂砂的强度具有较强影响,N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为双官能团,其二聚体或多聚体则为四官能团或更多的官能团,则会大大增强有机材料对无机基底材料的黏结能力,因此随着二烷基硅烷含量的增高呋喃树脂与型砂之间的“偶联”程度随之增强,强度表现出增强性如表5所示。但在车间的实际生产过程中副产的二烷基硅氧烷量较低且由于其沸点相对单烷基较高因此大量的二烷基硅氧烷存在于釜残液中。极微量釜残加成品表现出对呋喃树脂砂强度的微增强性,釜残含量较高对成品的稀释效果远远大于二聚体或多聚体对树脂砂强度的增强效果,树脂砂表现出的强度出现降低。
        3.4结论
        含氨物料和合成偶联剂的中间体的含量会对偶联剂在提高铸造呋喃树脂砂的强度有较大的影响,且含量越高强度降低越快。双氨基二烷基硅氧烷可增加硅烷对呋喃树脂砂的作用效果。
       
        参考文献:
        [1]吴殿杰,章舟. 呋喃树脂砂铸造生产及应用实例[p]. 铸造技术,2008
        [2]陈世容,瞿晚星. 硅烷偶联剂的应用进展[J]. 有机硅材料,2003,17(5):28-31.
        [3]高红云,张招贵. 硅烷偶联剂的偶联机理及研究现状[J]. 江西化工,2003(2):30-34.
        [4]廖俊,陈圣云,等. 硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用[J]. 化工新型材料,2001,29(9):26-28.
        [5]苏瑞彩,李文芳,等. 硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性[J]. 化工进展,2009,28(9):1596-1599.
        [6]张建安,杨建军,等. 硅烷偶联剂在聚氨酯密封胶中的应用[J]. 化工进展,2005,24(3):260-264.
        [7]张启勋,汪宝堂. 树脂膜厚度与树脂砂强度的关系[J]. 铸造技术,1998(2):44-45.

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