CN105234342B - 一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法 Download PDF

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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

一种耐高温高强度覆膜砂及其制备方法
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 (4)

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：所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
3.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。
4.根据权利要求3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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