呋喃树脂的应用

背景及概述^[1]

呋喃树脂是指以具有呋喃环的糠醇和糠醛为原料合成的树脂，其在强酸作用下固化为不溶、不熔的固形物，种类有糠醇树脂、糠醛树脂、糠酮树脂等。呋喃树脂由于分子结构中含有稳定的呋喃环，因而具有优良的耐酸、耐碱、耐溶剂性能。近年来，随着许多新型呋喃树脂的出现，扩大了呋喃树脂的使用领域。在木材、橡胶、金属、陶瓷等行业，呋喃树脂被广泛用作粘结剂；呋喃树脂在机械工业中也发挥着重要作用，尤其在铸造工艺中作砂芯粘结剂；在室温下，通过加入一定量的有机酸性固化剂，使其与呋喃树脂、铸造砂充分均匀混合而自行硬化的呋喃树脂自硬砂在机床行业中的应用，大大提高了铸件的质量。

特性^[2]

呋喃树脂是我国目前使用最广的树脂，它以糠醇为基础，并因糠醇结构上特有的呋喃环而得名。作为铸造粘结剂用呋喃树脂，一般是由糠醇与尿素、甲醛或苯酚等缩合而成的，其主要组分是糠醇、脲醛、酚醛。液态呋喃树脂遇热或遇酸都会产生缩合反应，形成体型结构而固化。

1）脲醛呋喃树脂是由尿素、甲醛和糠醇三种组分缩合而成的，其主要成分是羟甲基脲与糠醇的缩聚物脲醛呋喃树脂的含氮量大约为1~15%。适用于铸钢、铸铁、铸造非铁合金件的生产。脲醛呋喃树脂具有强度高、韧性好、塑性好、价格便宜等优点。

2）酚醛呋喃树脂即无氮树脂，它是由苯酚、甲醛和糠醇三种组分缩合成的呋喃树脂，主要成分是甲阶酚醛树脂与糠醇的缩聚物或共聚物。一般酚醛含量在30%为宜。酚醛呋喃树脂无氮、高温性能好和抗粘砂能力强等优点，是铸钢件普遍采用的一种树脂。

3）酚脲醛呋喃树脂是由尿素、苯酚、甲醛和糠醇四种组元缩合而成的，又名叫共聚物树脂，主要成分是羟甲基脲、甲阶酚醛树脂与糠醇的缩聚物或共聚物。由于含有尿素和苯酚，所以其兼有脲醛呋喃树脂与酚醛呋喃树脂的基本特性，又互补两者的不足，是一种含氮树脂。

4）甲醛糠醇树脂又称为呋喃聚合物，主要成分是甲醛与糠醇的缩聚物。甲醛糠醇树脂不含氮和酚，糠醇含量在90%以上，主要用于大型铸钢件上。

5）高糠醇呋喃树脂主要成分是糠醇自聚物或少量增强剂。高糠醇呋喃树脂不含氮和酚，糠醇含量在95%以上，是一种无醛树脂，多用于大型铸钢件上。

应用^[1]

按照在化学工业及其他行业中的应用，呋喃树脂可分为呋喃树脂玻璃钢、呋喃树脂胶泥、呋喃树脂石墨制品等几个方面。在呋喃树脂的应用中，主要有呋喃树脂玻璃钢和呋喃树脂胶泥。

1.呋喃树脂玻璃钢

研制开发了内衬使用呋喃树脂，结构层使用不饱和聚酯树脂的大型呋喃/聚酯玻璃钢储罐。该储罐具有良好的耐芳烃溶剂腐蚀的性能，扩大了玻璃钢储罐的应用领域。利用呋喃树脂和环氧树脂各自具备的优良性能，将呋喃树脂和环氧树脂以一定比例混合后，研制出环氧呋喃玻璃钢制品。该产品防腐性能增强，制品的弯曲、拉伸等力学性能得到了提高。研究发现以环氧∶呋喃＝70∶30配比耐蚀性能更优越。环氧呋喃玻璃钢在常温与80℃交替的腐蚀环境中有着更佳的耐蚀性能，为某些工业腐蚀较特殊的工作环境提供了耐蚀材料。葛茂宝等利用呋喃树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙二胺、丙酮等原料，研制开发出复合树脂玻璃钢。该玻璃钢与单一的树脂玻璃钢防腐相比，具有强度高、使用寿命长、耐温、耐腐蚀、抗渗透性能强的特点，可广泛用于工业建筑物和钢结构的防腐工程以及高层建筑地下室的防水、防潮工程。

2.呋喃树脂胶泥

在铅烟气制酸设备的两百多度高温的进气膨胀节被腐蚀穿孔后运用呋喃树脂胶泥在不停产的状态下成功进行防腐修补的情况，对拓宽呋喃树脂在高温环境下的应用具有一定的参考意义。研究发现：在水玻璃中掺入5～10%呋喃树脂可提高水玻璃的抗渗透、抗稀酸性能。该呋喃改性水玻璃混凝土应用在某硫酸生产装置的防腐蚀衬里中，效果良好。研究在呋喃树脂混凝土中掺入不同体积含量的杜拉纤维后，可提高其劈裂抗拉强度及抗折强度，其劈裂抗拉强度最高提高了15.5%，抗折强度最高提高了14.4%。提出了杜拉纤维的掺量为0.7～0.9kg/m3，并对杜拉纤维对呋喃树脂混凝土的增强机理进行了初步分析。研究发现：利用呋喃树脂来改性水玻璃胶泥能提高其渗透性。该胶泥应用于钛白水解釜衬中，效果良好。

主要参考资料

[1] 呋喃树脂的研究与应用

[2] 呋喃树脂及其在树脂砂中应用的研究进展