铸造生产冷芯盒制芯加工工艺中,通常采用的是三乙胺法冷芯盒,但三乙胺法有毒,对身体有害,并且容易污染环境。因此,研发新型高效、节能、环保的冷芯盒制芯工艺是当前实现绿色铸造的迫切需求。CO₂气体无毒无味,绿色环保。本文对双组分CO₂硬化碱性酚醛树脂粘结剂的制备工艺及机理的研究的目的是节能环保。对于研究工作本文分为以下几部分:首先通过探究性试验,确定了酚醛树脂的基本合成工艺:将反应原料苯酚、甲醛倒入三口烧瓶中,NaOH固体加入到三口烧瓶中。将反应物缓慢升温到90℃,保持这一温度反应20-30分钟,迅速冷却使反应物降至50℃后,向三口烧瓶中投入一定量的KOH固体,再将反应物升温至95℃,计时反应至粘度为20s-22s,冷却到室温。然后在此基础上,通过对苯酚甲醛分子比、苯酚氢氧化钠分子比、保温时间、催化剂等影响因素进行逐一的单因素试验,再利用正交试验来确定酚醛树脂的最佳合成工艺:苯酚:甲醛=1.0:2.2,苯酚:KOH=1.0:0.8,苯酚:NaOH=1.0:0.08,升温至90℃,保温反应25分钟。试验标准砂的即时强度为0.32MPa,24h抗拉强度为0.55MPa。将得到的性能最优酚醛树脂,用来制备CO₂硬化碱性酚醛树脂粘结剂,在制备过程中,KOH作为分散剂,硼砂作为交联剂,硅烷作为偶联剂,以常温抗拉强度作为主要考察指标,通过正交试验对粘结剂的各组分进行优化,最终得出CO₂硬化酚醛树脂粘结剂的最优配比为酚醛树脂:KOH:硼砂:硅烷:A剂=100:24:15.2:1:8.4。通过在粘结剂中添加有机活性助剂C剂,初强度可以达到0.39MPa以上,终强度可达0.96MPa以上,C剂的加入量为12%。CO₂硬化酚醛树脂粘结剂的粉状促硬剂是本文的重点。以抗拉强度为主要指标,通过试验得出促硬剂的优化配比为微硅粉4g:铝酸盐水泥4g。促硬剂加入量占树脂的30%左右时,效果最佳。当粘结剂加入量为砂量的2.5%时,加入适量促硬剂,初强度可以达到0.63MPa以上,终强度可以达到1.4MPa以上。最后,对其进行了生产验证及经济性分析。用研制成的CO₂硬化碱性酚醛树脂粘结剂来制成砂芯,砂芯硬化速度快,抗拉强度高。得到的铸件能够满足铸造生产要求。采用该双组分硬化碱性酚醛树脂粘结剂的制芯成本比三乙胺冷芯盒法低很多,具有推广应用前景。