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不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。——《韩非子》

树脂砂铸造车间烟气产生机理及治理措施

郝占喜1

引言

树脂粘结砂，简称树脂砂。自从20世纪40年代中期人工合成树脂用于铸

造生产以来，作为型砂粘结剂的树脂，品种不断增多，品质也不断改善。目

前，使用树脂砂的工艺方法，经不断发展之后，也日渐臻于完善，为大量生

产薄壁、光洁、加工余量小的复杂铸件创造了条件。树脂砂已成为大量生产

优质铸件的基本条件之一、甚至作为首选工艺方法。

我公司为扩大规模、生产高端精密铸件，特引入呋喃树脂、碱酚醛树脂

砂生产线各一条。该工艺生产过程中使用含树脂的型芯粘合剂在固化、浇注

时会产生某些有害的热分解产物。本文目的在于针对呋喃树脂、碱酚醛树脂

粘合剂在混砂、固化、浇注、冷却等工段时产生有害物质种类、数量及其热

分解产物对工人健康的危害的分析，为评价作业环境和制定防护对策提供依

据。

研究显示树脂砂铸造车间在造型、浇注中主要有害气体成分是：甲醛、苯酚、

二氧化硫、氨、一氧化碳、硫化氢、苯、甲苯、二甲苯、粉尘、糠醛、糠醇、氮

氧化物及氰化物。

1郝占喜（1988-），男，工程师，主要从事铸造技术、咨询工作。

不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。——《韩非子》

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第一章树脂成分及硬化机理

1.1呋喃树脂

自硬呋喃树脂砂的命名来源于英语的FuranNo-Bakeprocess，它表示以

呋喃树脂为粘结剂，并加入催化剂混制出型砂，不需烘烤或通硬化气体，即

可在常温下使砂型自行固化的造型方法。通常被简称为“冷硬树脂砂”，甚至

“树脂砂”。

1.1.1呋喃树脂的构成

由碳原子和其它元素原子(如O、S、N等)共同组成的环叫做杂环、

组成杂环的非碳原子叫杂原子。含有杂环的有机化合物叫做杂环化合物。所

谓“呋喃”，是含有一个氧原子的五员杂环有机化合物，它是表示一族化合物

的基本结构总称。

在呋喃系中不带取代基的杂环作为母体，叫做“呋喃”，它的衍生物则根

据母体来命名。呋喃本身在互业上并无什么用途，但它的衍生物——糠醛和

糠醇，却是互业上的重要原料，它们是最重要的呋喃衍生物，糠醛学名叫α—

—呋喃甲醛，糠醇学名叫呋喃甲醇。它们的分子结构如下：

含有糠醇的树脂称为呋喃树脂。作为铸造粘结剂用的呋喃树脂一般是用

糠醇（FA）与尿素、甲醛或苯酚等缩合而成的，如尿醛呋喃树脂（UF/FA）、

酚醛呋喃树脂（PF/FA）、酚脲醛呋喃树脂（UPF－FA）等。

1.1.2呋喃树脂的硬化机理

呋喃树脂在合成阶段只是得到具有一定聚合程度的树脂预聚物，而在树

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脂应用中的固化阶段，实际上是低分子交联成体形网状高分子的过程。

试验结果和分析表明，呋喃树脂在固化剂作用下的硬化是一个纯催化自

硬过程，固化剂不产生化学消耗，而是机械地包含在聚合物的结构中。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