CN105234342A - 一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法,属于铸造生产中的造型材料技术领域。首先用乙醇将热塑性酚醛树脂溶解成溶液,再加入短切玻璃纤维和硅烷偶联剂;然后将烘干砂预热到120~135℃,加入热塑性酚醛树脂溶液进行混砂60~70s,再加入乌洛托品水溶液混砂50~55s,最后加入褐煤蜡混砂15~20s即可。上述覆膜砂组分:100份烘干砂、1~1.3份热塑性酚醛树脂、0.6~0.8份乙醇、0.8~1份短切玻璃纤维、0.04~0.06硅烷偶联剂、0.15~0.2份乌洛托品、0.9~1.1份蒸馏水、0.1~0.15份褐煤蜡。本发明覆膜砂制备方法简单,能解决现有覆膜砂在高温时热稳定性差、强度低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及铸造生产中的造型材料技术领域,具体涉及一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法。
背景技术
通过传统工艺制备的覆膜砂在被用于铸造生产中制芯时,由于在高温时的热稳定性差及强度低,使其在浇注生产铸件的过程中无法抵抗砂芯因膨胀产生的热应力,导致砂芯开裂金属液渗入使铸件产生裂纹,同时还易引起粘砂。这些影响轻者将增加铸件表面的清理工作,重者导致铸件报废,从而使铸造过程中的生产成本上升,生产效率下降。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足之处,本发明的目的在于提供一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法,本发明制备方法简单,可以解决现有覆膜砂在高温时热稳定差、强度低等问题。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种耐高温高强度覆膜砂,按重量份数计,该覆膜砂组成如下:
本发明所述覆膜砂组成中,所用硅砂规格为70/140的烘干砂;所述短切玻璃纤维的长度在0.1~0.3mm;所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。
本发明所述覆膜砂按照如下步骤进行制备:
(1)将热塑性酚醛树脂溶解于乙醇中,形成热塑性酚醛树脂溶液,再向其中加入短切玻璃纤维和硅烷偶联剂;
(2)将乌洛托品配成水溶液;
(3)将烘干硅砂预热到120~135℃,然后加入步骤(1)中热塑性酚醛树脂溶液(已加入短切玻璃纤维和硅烷偶联剂)进行混砂60~70s,再加入步骤(2)中乌洛托品水溶液混砂50~55s,最后加入褐煤蜡混砂15~20s即得到所述覆膜砂。
上述步骤(1)中,所得热塑性酚醛树脂溶液中加入短切玻璃纤维和硅烷偶联剂后,静置1~2h后再使用。
本发明设计原理如下:
本发明中,短切玻璃纤维作为一种增强相,可以加倍提高酚醛树脂粘结桥的热稳定性和强度;硅烷偶联剂的作用是促进短切玻璃纤维与酚醛树脂的界面相容性;褐煤蜡可以起到润滑剂的作用,增加覆膜砂的流动性,同时它对短切玻璃纤维具有良好的分散作用,可以提高整个复合体系的力学性能。
相比于现有技术,本发明覆膜砂及其制备方法的有益效果为:
1)本发明覆膜砂的制备工艺简单,所用增强材料来源广、性价比高。
2)本发明覆膜砂在高温下耐热时间长,膨胀率低。
3)本发明覆膜砂在高温下强度损失小,热稳定较好。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面结合具体实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中各成分都按重量份数计。
实施例1
先用0.6份乙醇将1.1份热塑性酚醛树脂溶解成溶液,再往溶液中加入0.8份长度为0.1mm的短切玻璃纤维和0.04份硅烷偶联剂,同时将0.15份乌洛托品与1份水溶液,将溶液静置1小时备用;然后将100份烘干砂预热到125℃,加入热塑性酚醛树脂溶液进行混砂60s,再加入乌洛托品水溶液混砂50s,最后加入0.12份褐煤蜡混砂16s即可,以上数据均为占硅砂的百分比。所得的覆膜砂用树脂砂高温性能测试仪进行测试,结果如下:
本实施例制作的覆膜砂在1200℃高温下,6秒时的高温强度为0.15MPa高温稳定性好,高温线膨胀率为0.112%。普通方法制备的覆膜砂在1200℃高温下,6秒时的高温强度为0.11MPa,高温线膨胀率为0.13%。高温强度提高了36%,高温膨胀率降低了14%。
实施例2
先用0.7份乙醇将1.2份热塑性酚醛树脂溶解成溶液,再往溶液中加入0.9份长度为0.2mm的短切玻璃纤维和0.05份硅烷偶联剂,将溶液静置1.5小时备用;同时将0.18份乌洛托品与1.1份水溶液,然后将100份烘干砂预热到130℃,加入热塑性酚醛树脂溶液进行混砂65s,再加入乌洛托品水溶液混砂53s,最后加入0.13份褐煤蜡混砂18s即可,以上数据均为占硅砂的百分比。所制备的覆膜砂进行常温抗拉强度测试和高温性能测试,结果如下:
本实施例制作的覆膜砂常温抗拉强度达到3.5MPa,1200℃高温下6秒的高温强度为0.162MPa,热膨胀率为0.115%。用传统的热法制备的普通覆膜砂,常温抗拉强度为2.43MPa,1200℃高温下6秒时的高温强度为0.12MPa,膨胀率为0.128%。常温强度提高了44%,高温强度提高35%,高温线膨胀率降低10.15%。
实施例3
先用0.8份乙醇将1.3份热塑性酚醛树脂溶解成溶液,再往溶液中加入1份长度为0.3mm的短切玻璃纤维和0.06份硅烷偶联剂,将溶液静置2小时备用;同时将0.2份乌洛托品与1.2份水溶液,然后将100份烘干砂预热到132℃,加入热塑性酚醛树脂溶液进行混砂70s,再加入乌洛托品水溶液混砂54s,最后加入0.15份褐煤蜡混砂20s即可,以上数据均为占硅砂的百分比。所得的覆膜砂用树脂砂常温抗弯强度和高温性能测试仪进行测试,结果如下:
本实施例制作的覆膜砂在1200℃高温下,6秒时的高温强度为0.180MPa高温稳定性好,高温线膨胀率为0.110%。常温抗弯强度为8.02MPa,普通方法制备的覆膜砂在1200℃高温下,6秒时的高温强度为0.128MPa,高温线膨胀率为0.126%。常温抗弯强度为4.5MPa高温强度提高了40.6%,高温膨胀率降低了12.7%,常温抗弯强度提高78%。
Claims (6)
1.一种耐高温高强度覆膜砂,其特征在于:按重量份数计,该覆膜砂组成如下:
2.根据权利要求1所述的耐高温高强度覆膜砂,其特征在于:所述硅砂规格为70/140的烘干砂。
3.根据权利要求1所述的耐高温高强度覆膜砂,其特征在于:所述短切玻璃纤维的长度在0.1~0.3mm。
4.根据权利要求1所述的耐高温高强度覆膜砂,其特征在于:所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的耐高温高强度覆膜砂的制备方法,其特征在于:该制备方法包括如下步骤:
(1)将热塑性酚醛树脂溶解于乙醇中,形成热塑性酚醛树脂溶液,再向其中加入短切玻璃纤维和硅烷偶联剂;
(2)将乌洛托品配成水溶液;
(3)将烘干硅砂预热到120~135℃,然后加入步骤(1)中热塑性酚醛树脂溶液进行混砂60~70s,再加入步骤(2)中乌洛托品水溶液混砂50~55s,最后加入褐煤蜡混砂15~20s即得到所述覆膜砂。
6.根据权利要求5所述的耐高温高强度覆膜砂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所得热塑性酚醛树脂溶液中加入短切玻璃纤维和硅烷偶联剂后,静置1~2h后再使用。
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