一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法，属于芯模材料技术领域。本发明专利技术技术方案采用黄原胶、丙烯酸等制备凝胶材料并静电纺丝制备高吸水凝胶纤维材料，通过将凝胶纤维材料负载至淀粉材料中，通过高吸水材料吸水后在淀粉内部发生体积膨胀并有效缠结形成交织的三维网状结构，有效形成加强筋在淀粉颗粒内部，使其进一步改善淀粉材料机械性能和力学强度；且通过对淀粉材料进行有效的改性，通过对淀粉引入了羟丙基基团，羟丙基本身具有较强的亲水性，起到了保护淀粉糊中水分作用，基团能够与直链淀粉脱水葡萄糖羟基形成分子内氢键，阻碍了淀粉分子间重排和缔合，糊液分散体系稳定，结构不易破坏，进一步改善了材料的稳定性能和强度结构。

【技术实现步骤摘要】
一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法
本专利技术涉及一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法，属于芯模材料

技术介绍
水溶性芯模材料，是指通过各种水溶性胶粘剂将一些填料粘结在一起，并根据使用要求制成具有一定形状的，在使用温度范围内具有一定的力学性能并可保持形状的，在脱模时使用水等溶剂使其溃散然后脱模获得产品的一种复合材料。水溶性芯模材料由于成型精度高、成本低、效率高、易脱模等特点，在各种高标准严要求的铸造和复合材料制造工业中获得了广泛的应用。随着现代工业技术的迅速发展，尤其是航空航天事业的突飞猛进，铸件的形状日益复杂对其内腔的复杂程度、尺寸精度及表面光洁度等方面要求越来越高。水溶性高分子化合物，又称水溶性树脂或水溶性聚合物，是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。水溶性高分子的亲水性，主要来自于其分子中含有的亲水基因。常见的亲水基团包括羧基、羟基、酰胺基、胺基、醚基等。这些亲水基团不仅使高分子具有亲水性，而且使高分子具有许多其它宝贵的性能，例如良好的粘接性、成膜性、润滑性、成胶性、整合性、分散性、絮凝性、减磨性、增稠性等等。这些性能使得水溶性高分子化合物在许多方面都取得了广泛应用。水溶性高分子的分子量可以通过不同方法进行调节，高到数千万，低到几百。同时，其分子上所含的亲水基团的强弱和数量也可以根据要求进行调节。由于这些亲水基团往往具有一定的化学活性，还可以进行再反应，生成具有不同新官能团的化合物。水溶性芯模材料自问世以来，经历了不同的发展阶段，在其整个发展过程中，基本上是围绕着水溶性胶粘剂的不断发展而展开的。虽然目前有许多不同种类的水溶性胶粘剂，但是由于它们自身结构带来的一些缺陷，例如存在粘接强度不高，水溶性难以满足生产要求，水溶处理过程复杂等等问题，难以满足现在高
对芯模材料用胶粘剂的严格要求，限制了水溶性芯模材料的应用范围。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有水性芯模材料强度低，粘结性能不佳的问题，提供了一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）按重量份数计，分别称量45～50份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10～15份黄原胶、0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，收集反应液并静置冷却；（2）按重量份数计，分别称量45～50份反应液、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3～5份偏高岭土置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，待通入完成后，保温反应，静置冷却至室温，收集得混合液；（3）将混合液置于静电纺丝装置注射器中，静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割，收集得改性切割纤维；（4）按重量份数计，分别称量45～50份质量分数10％乙醇溶液、10～15份玉米淀粉、6～8份改性切割纤维和3～5份环氧氯丙烷置于烧杯中，调节pH至8.5，保温反应6～8h，静置冷却至室温得基体液；（5）按体积比1:15，将质量分散1％四硼酸钠溶液滴加至基体液中，待滴加完成后，搅拌混合并超声分散，收集分散浆液并浇注至模具中，在室温下自然晾干后再在45～50℃下干燥6～8h，脱模即可制备得所述的高强稳定性水性芯模材料。步骤（2）所述的氮气通入速率为25～30mL/min。步骤（3）所述的静电纺丝处理为控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理。步骤（5）所述的四硼酸钠溶液滴加速率为3～5mL/min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术技术方案采用黄原胶、丙烯酸等制备凝胶材料并静电纺丝制备高吸水凝胶纤维材料，通过将凝胶纤维材料负载至淀粉材料中，通过高吸水材料吸水后在淀粉内部发生体积膨胀并有效缠结形成交织的三维网状结构，有效形成加强筋在淀粉颗粒内部，使其进一步改善淀粉材料机械性能和力学强度；（2）本专利技术技术方案对淀粉材料进行有效的改性，通过对淀粉引入了羟丙基基团，羟丙基本身具有较强的亲水性，起到了保护淀粉糊中水分作用，进一步交联改性处理后，淀粉分子通过共价键联系在一起，促使淀粉分子形成了三维空间网络结构，基团的接入也使得淀粉分子间的氢键变弱，不易将水分排挤出来，基团能够与直链淀粉脱水葡萄糖羟基形成分子内氢键，阻碍了淀粉分子间重排和缔合，糊液分散体系稳定，结构不易破坏，进一步改善了材料的稳定性能和强度结构。具体实施方式按重量份数计，分别称量45～50份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10～15份黄原胶、0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于55～65℃下保温反应3～5h，收集反应液并静置冷却至35～40℃，按重量份数计，分别称量45～50份反应液、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3～5份200目偏高岭土置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25～30mL/min，待通入完成后，再在65～75℃下保温反应3～5h，静置冷却至室温，收集得混合液；将混合液置于静电纺丝装置注射器中，控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割至0.5～0.8mm长度的纤维段，收集得改性切割纤维；按重量份数计，分别称量45～50份质量分数10％乙醇溶液、10～15份玉米淀粉、6～8份改性切割纤维和3～5份环氧氯丙烷置于烧杯中，用质量分数1％氢氧化钠溶液调节pH至8.5，在55～65℃、氮气气氛下保温反应6～8h，静置冷却至室温得基体液，按体积比1:15，将质量分散1％四硼酸钠溶液滴加至基体液中，控制滴加速率为3～5mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并超声分散，收集分散浆液并浇注至模具中，在室温下自然晾干后再在45～50℃下干燥6～8h，脱模即可制备得所述的高强稳定性水性芯模材料。按重量份数计，分别称量45份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10份黄原胶、0.1份过硫酸铵置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于55℃下保温反应3h，收集反应液并静置冷却至35丙烯酰胺和3份200目偏高岭土置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25mL/min，待通入完成后，再在65℃下保温反应3h，静置冷却至室温，收集得混合液；将混合液置于静电纺丝装置注射器中，控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割至0.5mm长度的纤维段，收集得改性切割纤维；按重量份数计，分别称量45份质量分数10％乙醇溶液、10份玉米淀粉、6份改性切割纤维和3份环氧氯丙烷置于烧杯中，用质量分数1％氢氧化钠溶液调节pH至8.5，在55℃、氮气气氛下保温反应6h，静置冷却至室温得基体液，按体积比1:15，将质量分散1％四硼酸钠溶液滴加至基体液中，控制滴加速率为3mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并超声分散，收集分散浆液并浇注至模具中，在室温下自然晾干后再在45℃下干燥6h，脱模即可制备得所述的高强稳定性水性芯模材料。按重量份数计，分别称量47份0.5mol/L氢氧化钠溶液、12份黄原胶、0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于57℃下保温反应4h，收集反应液并静置冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称量45～50份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10～15份黄原胶、0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，收集反应液并静置冷却；（2）按重量份数计，分别称量45～50份反应液、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺和3～5份偏高岭土置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，待通入完成后，保温反应，静置冷却至室温，收集得混合液；（3）将混合液置于静电纺丝装置注射器中，静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割，收集得改性切割纤维；（4）按重量份数计，分别称量45～50份质量分数10％乙醇溶液、10～15份玉米淀粉、6～8份改性切割纤维和3～5份环氧氯丙烷置于烧杯中，调节pH至8.5，保温反应6～8h，静置冷却至室温得基体液；（5）按体积比1:15，将质量分散1％四硼酸钠溶液滴加至基体液中，待滴加完成后，搅拌混合并超声分散，收集分散浆液并浇注至模具中，在室温下自然晾干后再在45～50℃下干燥6～8h，脱模即可制备得所述的高强稳定性水性芯模材料。

【技术特征摘要】
1.一种高强稳定性水性芯模材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称量45～50份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10～15份黄原胶、0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，收集反应液并静置冷却；（2）按重量份数计，分别称量45～50份反应液、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3～5份偏高岭土置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，待通入完成后，保温反应，静置冷却至室温，收集得混合液；（3）将混合液置于静电纺丝装置注射器中，静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割，收集得改性切割纤维；（4）按重量份数计，分别称量45～50份质量分数10％乙醇溶液、10～15份玉米淀粉、6～8份改性切割纤维和3～5份环氧氯丙烷置于烧杯中，调节pH至8.5，保温反应6～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菊花，韩桂林，
申请(专利权)人：佛山朝鸿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44