CN110421115B - 一种低氨气覆膜砂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括如下步骤:称取原砂,加热,得到原砂A;向原砂A中加入酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入液体环氧树脂,混制,得到混合物B;向混合物B中加入功能粉体类辅剂,混制,得到混合物C;向混合物C中加入乌洛托品水溶液,混制,得到混合物D;向混合物D中加入润滑剂,混制,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。本发明提供的制备方法,将双酚A型环氧树脂与酚醛树脂混合,采用高分子化学的缩聚加成技术,有效的降低了氨气的排放量。并使双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和乌洛托品溶液完全反应,从而使所制备的覆膜砂在不需要额外添加增强剂的作用下也能达到较高的强度。

Description

一种低氨气覆膜砂的制备方法
技术领域
本发明涉及覆膜砂技术领域,具体涉及一种低氨气覆膜砂的制备方法。
背景技术
目前,热覆膜法是制备覆膜砂的主要生产方法,热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度,然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌,经冷却破碎和筛分而成。
在采用热法覆膜工艺制备的覆膜砂,由于覆膜砂中含有乌洛托品,在制芯时随着树脂加热固化而发生的物理化学变化,会向作业环境排放大量氨气等有害物质,严重地污染工作环境,严重的情况会对操作工人的身体造成危害。
现有技术中采用双酚A型环氧树脂与酚醛树脂的复配,有效降低了乌洛托品溶液的使用量。例如中国专利CN109317598采用双酚A型环氧树脂与酚醛树脂的复配,有效降低了乌洛托品溶液的使用量,但是其制备覆膜砂的过程中需要额外加入硅烷和聚二甲基硅氧烷来提高所制备的覆膜砂的强度。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题,本发明提供了一种低氨气覆膜砂的制备方法,有效的降低了覆膜砂的制芯氨气排放量,并通过控制原砂的加热温度以及原料的加入顺序和混制时间,使树脂与乌洛托品溶液完全反应,从而使所制备的覆膜砂在不需要额外加入其它添加剂的情况就能具有高强度。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取原砂,加热,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入液体环氧树脂,混制,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入功能粉体类辅剂,混制10-15s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入乌洛托品水溶液,混制,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入润滑剂,混制30-80s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
进一步的,原砂的加热温度为145-155℃。
进一步的,向原砂A中加入酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入液体环氧树脂,混制15-20s,得到混合物B。
进一步的,向混合物C中加入乌洛托品水溶液,混制30-40s,得到混合物D。
进一步的,一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取原砂,加热至150℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入液体环氧树脂,混制18s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入功能粉体类辅剂,混制10s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入乌洛托品水溶液,混制38s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入润滑剂,混制60s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
进一步的,一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括如下重量份的原料:原砂100份,酚醛树脂1-2份,液体环氧树脂1.1-2份,功能粉体类辅剂占树脂总质量的3-10%,乌洛托品水溶液占树脂总质量的6-13%,润滑剂占树脂总质量的3-8%。
进一步的,一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括如下重量份的原料:原砂100份,酚醛树脂1.2份,液体环氧树脂1.8份,功能粉体类辅剂占树脂总质量的5%,乌洛托品水溶液占树脂总质量的8%,润滑剂占树脂总质量的4%。
进一步的,液体环氧树脂可以为双酚A型环氧树脂。
进一步的,原砂为硅砂、石英砂、锆英砂中的一种或多种,原砂的粒度为50-200目。
进一步的,功能粉体类辅剂包括氧化铁和石墨粉,氧化铁和石墨粉的质量比为1:1-1:3。
进一步的,氧化铁和石墨粉的质量比为1:2。
进一步的,乌洛托品水溶液中乌洛托品的质量分数为33%。
进一步的,润滑剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明公开了一种低氨气覆膜砂的制备方法,本发明提供的制备方法中,利用双酚A型环氧树脂与酚醛树脂的混合,采用高分子化学的缩聚加成技术,减少了乌洛托品溶液的添加,有效的降低了覆膜砂制芯氨气的排放量。本发明通过控制原砂的加热温度、原料混合的顺序,以及原料的混制时间,使双酚A型环氧树脂、酚醛树脂和乌洛托品溶液完全反应,使所制备的覆膜砂在不需要额外添加增强剂的作用下也能达到较高的强度。
本发明在制备覆膜砂的过程中通过加入氧化铁和石墨粉作为功能类粉体辅剂,可以有效的提高覆膜砂的耐高温性能,并使所制备的砂芯表面光洁,减少橘皮。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明的实施例1-5和对比例1-8中所制备覆膜砂的热拉强度、抗拉强度和抗弯强度的测试结果。
具体实施方式:
下面将结合本发明中的实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。
本发明在覆膜砂的制备过程中,步骤(1)中采用原砂的加热温度为145-155℃,步骤(2)中加入双酚A型环氧树脂混制15-20s,步骤(4)中加入乌洛托品的反应时间为30-40s,通过上述温度和时间的控制可以保证树脂和乌洛托品溶液完全反应,使所制备的覆膜砂在保证低的制芯氨气发气量的同时达到较高强度。下面结合实施例和对比例进行详细的描述。
实施例1
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取硅砂100kg,粒径为50目,加热至145℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入1kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入2kg双酚A型环氧树脂,混制15s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.045kg氧化铁和0.045kg石墨,混制13s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.3kg乌洛托品水溶液,混制35s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.15kg硬脂酸钠,混制75s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
实施例2
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取硅砂100kg,粒径100目,加热至155℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入1.5kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入1.1kg双酚A型环氧树脂,混制20s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.065kg氧化铁和0.195kg石墨,混制10s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.156kg乌洛托品水溶液,混制40s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.078kg硬脂酸钠,混制30s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
实施例3
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取石英砂100kg,粒径为140目,加热至148℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入2kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入1.4kg双酚A型环氧树脂,混制17s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.0595kg氧化铁和0.1785kg石墨,混制14s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.442kg乌洛托品水溶液,混制30s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.238kg硬脂酸钠,混制70s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
实施例4
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取锆英砂100kg,粒径为200目,加热至153℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入1.2kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入1.8kg双酚A型环氧树脂,混制19s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.05kg氧化铁和0.1kg石墨,混制15s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.4kg乌洛托品水溶液,混制32s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.12kg硬脂酸钠,混制80s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
实施例5
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取石英砂100kg,粒径180目,加热至150℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入1.7kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入1.3kg双酚A型环氧树脂,混制18s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.12kg氧化铁和0.12kg石墨,混制10s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.36kg乌洛托品水溶液,混制38s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.24kg硬脂酸钠,混制60s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
对比例1
在实施例1的基础上,将原砂的加热温度设置为140℃,其他反应条件不变的情况下设置了对比例1。
对比例2
在实施例1的基础上,将原砂的加热温度设置为160℃,其他反应条件不变的情况下设置了对比例2。
对比例3
在实施例2的基础上,将制备方法步骤(2)中加入双酚A型环氧树脂后的混制时间设置为10s,其他反应条件不变的情况下设置了对比例3。
对比例4
在实施例2的基础上,将制备方法步骤(2)中加入双酚A型环氧树脂后的混制时间设置为25s,其他反应条件不变的情况下设置了对比例4。
对比例5
在实施例3的基础上,将制备方法步骤(4)中加乌洛托品水溶液后的混制时间设置为25s,其他反应条件不变的情况下设置了对比例5。
对比例6
在实施例3的基础上,将制备方法步骤(4)中加乌洛托品水溶液后的混制时间设置为45s,其他反应条件不变的情况下设置了对比例6。
对比例7
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取硅砂100kg,粒径为180目,加热至140℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入1.2kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入1.8kg双酚A型环氧树脂,混制8s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.05kg氧化铁和0.1kg石墨,混制15s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.4kg乌洛托品水溶液,混制20s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.12kg硬脂酸钠,混制80s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
对比例8
一种低氨气覆膜砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取硅砂100kg,粒径为180目,加热至160℃,得到原砂A;
(2)向原砂A中加入1.2kg酚醛树脂,待酚醛树脂完全融化后加入1.8kg双酚A型环氧树脂,混制32s,得到混合物B;
(3)向混合物B中加入0.05kg氧化铁和0.1kg石墨,混制15s,得到混合物C;
(4)向混合物C中加入0.4kg乌洛托品水溶液,混制50s,得到混合物D;
(5)向混合物D中加入0.12kg硬脂酸钠,混制80s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成低氨气覆膜砂。
对实施例1-5和对比例1-8按照GB/T8583-2008标准进行检测,测试结果如下表1所示,实施例1-5和对比例1-8中所制备覆膜砂的热拉强度、抗拉强度和抗弯强度的测试结果如图1所示。
表1覆膜砂性能测试结果
Figure BDA0002159213450000071
综上所述,本发明提供的低氨气覆膜砂的制备方法,采用酚醛树脂与双酚A型环氧树脂的混合,减少了乌洛托品溶液的添加,使所制备的覆膜砂的制芯NH3发气量小于等于98ppm。
本发明通过大量的实验得出,原砂的加热温度小于145℃会导致树脂融化不完全,且原砂加热温度小于145℃会导致加入乌洛托品时砂温低于105℃,不利于树脂固化;原砂的加热温度高于155℃会导致部分树脂分子被破坏,反应炉内会有烟冒出,会导致覆膜砂强度降低。步骤(2)中酚醛树脂在145-155℃融化需要大约20s,加入双酚A型环氧树脂混制15-20s,步骤(3)中加入功能性粉体混制10-15s后,总计树脂加入后共混制45-50s为加入乌洛托品的最佳时间。步骤(4)中树脂在乌洛托品作用下进行加聚反应,使覆膜砂存在强度,在步骤(4)中加入乌洛托品水溶液后,砂温骤降,为了保证树脂脱水进行缩聚反应,经过大量的实验得出,反应时间为30-40s时最佳。由测试结果可知,本发明实施例中所制备的覆膜砂抗弯强度大于等于8Mpa,抗拉强度大于等于4.2Mpa,热拉强度大于等于2.9Mpa,本发明对比例中所制备覆膜砂的抗弯强度、抗拉强度和热拉强度均有所下降。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述,但是应该理解的是,这里具体的描述,不应理解为对本发明的实质和范围的限定,本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改,都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种低氨气覆膜砂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)称取原砂,加热145-155℃,得到原砂A;
(2)向所述原砂A中加入酚醛树脂,待所述酚醛树脂完全融化后加入液体环氧树脂,混制15-20s,得到混合物B;
(3)向所述混合物B中加入功能粉体类辅剂,混制10-15s,得到混合物C;
(4)向所述混合物C中加入乌洛托品水溶液,混制30-40s,得到混合物D;
(5)向所述混合物D中加入润滑剂,混制30-80s,得到混合物E,混合物E经破碎筛分即制成所述低氨气覆膜砂;
所述原砂100份,所述酚醛树脂1-2份,所述液体环氧树脂1.1-2份,所述功能粉体类辅剂占所述树脂总质量的3-10%,所述乌洛托品水溶液占所述树脂总质量的6-13%,所述润滑剂占所述树脂总质量的3-8%。
2.根据权利要求1所述的一种低氨气覆膜砂的制备方法,其特征在于,包括如下重量份的原料:所述原砂100份,所述酚醛树脂1.2份,所述液体环氧树脂1.8份,所述功能粉体类辅剂占所述树脂总质量的5%,所述乌洛托品水溶液占所述树脂总质量的8%,所述润滑剂占所述树脂总质量的4%。
3.根据权利要求1所述的一种低氨气覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述原砂为硅砂、石英砂、锆英砂中的一种或多种;所述原砂的粒度为50-200目。
4.根据权利要求1所述的一种低氨气覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述功能粉体类辅剂包括氧化铁和石墨粉,氧化铁和石墨粉的质量比为1:1-1:3。
5.根据权利要求 1所述的一种低氨气覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述乌洛托品水溶液中乌洛托品的质量分数为33%。
6.根据权利要求1所述的一种低氨气覆膜砂的制备方法,其特征在于,所述润滑剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙。
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