比较图4、图5可知，1 149 cm-1和1 151 cm-1处醚键 的伸缩振动吸收峰变化不大，说明在固化过程中很稳 定，未见醚键的分解。
CO2硬化碱性酚醛树脂粘结剂中存在着大量的硼酸 盐，由于碱的分散作用，硼酸盐以离子态稳定地分散 在树脂液中，当吹入CO2气体后，中和了溶液中的部分 碱，生成硼酸，硼酸在水溶液中会接受带负电荷氢氧根离子 （OH—），进而生成硼酸根离子B（OH）4-，反应 如下式所示。
B（OH）4-比硼酸具有更强的络合能力，因为它本身 即是四面体构型，形成络合物时基本上无键角的改变。 硼原子的共价性和价电子数少于价层轨道数的特点，决 定了硼原子是一个缺电子原子。根据硼氧键的键能和硼 的电负性，硼是一个亲氧元素，含有孤对电子的酚羟基 O原子能够与B（OH）4-中有空轨道的B原子配位，形成一 个含有酚基的硼酸根离子，实现了配位交联。B（OH）4- 相当于一个交联剂，这一反应发生后，使得粘结剂体系 发生固化。
2.3 粘结剂吹气硬化过程的放热反应
吹气硬化中酸碱中和反应的放热反应也促进硬化， 接下来通过吹气硬化过程的模拟试验 （图6） 来描述吹 气硬化过程的放热过程。
在室温情况下，称取30 g粘结剂，放入电磁搅拌 器上的小烧杯中，并以流量 0.1 m3/h通入CO2气体，实 际测量吹气硬化时间、温度、pH的变化，结果如表1 所示。
由表1可见，体系固化过程开始放热比较剧烈，热 平衡温度达到39 ℃，随后温度下降，直到凝胶。粘结 剂体系在固化过程中放热反应，粘结剂是碱性水溶液， 其原因是：在吹入CO2气体后生成碳酸，碳酸进一步与 粘结剂中的碱性物质发生中和反应生成盐，同时放出 热量使体系的温度升高。随着体系的温度不断升高， 粘结剂与周围的温差加大，散热加快，而且不断吹入 冷的CO2气体会带走一部分热量，所以在吹气6 min、 39 ℃的时候达到了热平衡。体系pH值不断下降，最后 凝胶固化时pH值为10.1，可见树脂粘结剂和硼酸盐的 配位反应是在弱碱性条件下进行的。当碱量小于稳定 粘结剂所需的最小碱量时，粘结剂的稳定性便遭到破 坏，失去平衡，酚醛树脂分子和硼酸根离子彼此靠拢 偏聚进而发生交联反应。体系中水分则被CO2气流带走 或在树脂放置过程中自然蒸发，随着粘结剂体系的进 一步失水，在后续的放置过程中，交联固化进行得更 彻底，强度也能进一步提高。
吹气硬化过程的体系放热反应的热作用对粘结剂 的硬化无疑是起到了很大的促进作用，既可促进树脂 胶凝，又可促进树脂与活性基团交联聚合，这种热效 应在砂芯的实际吹气硬化操作过程中也有所体现。
3 结论
（1） 通过核磁共振波谱分析对酚醛树脂本体的结构进行了测定，其中次甲基键—CH2—与二苄基醚键 —CH2—O—CH2—数量的比值为1.51。
（2） 通过红外光谱的测量，发现在粘结剂的配制过 程中，树脂中羟甲基已经参与了与硼砂的反应，羟甲基 与硼砂的反应活性比酚羟基与硼砂的反应活性要大得 多。在后续吹入CO2气体硬化后，有大量硼酯键的生 成，在这一阶段发生B—O配位反应的主要是酚羟基。
（3） 在吹入CO2后，使粘接剂体系的pH值降低， 在弱碱性条件下，硼酸盐的负离子与甲阶酚醛树脂的 酚羟基之间配位交联，从而获得粘结强度。