一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法技术

本发明专利技术涉及机械铸造技术领域，具体涉及一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法。本发明专利技术以改性石英砂粉末为原砂，改性热塑性酚醛树脂、改性混合物和改性共聚物作为补强剂，乌洛托品和润滑物质作为促进辅助料制备得到抗压裂吸附型覆膜砂，首先利用硅烷偶联剂对石英砂粉末进行改性，提高树脂和无机颗粒间界面结合能力，形成的Si‑O‑Si网络结构，有利于提高覆膜砂的抗压裂性能，再利用天然植物油和钛酸酯偶联剂对酚醛树脂改性，起到内增韧的作用，改善了酚醛树脂的脆性，通过活性炭对铁泥和硬壳进行改性，有利于覆膜砂的吸附性得到提高，自制共聚物分子吸附在石英砂表面，形成了致密的高分子膜，进一步提高覆膜砂的抗压裂性能，具有广泛的应用前景。

Preparation of a kind of compression cracking adsorbent coated sand

The invention relates to the field of mechanical casting technology, in particular to a preparation method of compression cracking adsorption type resin coated sand. The modified quartz sand powder is used as the original sand, the modified thermoplastic phenolic resin, the modified mixture and the modified copolymer are used as reinforcing agents. The acrobin and the lubricating substances are used as the auxiliary materials to prepare the compression cracking adsorption coated sand. First, the silane coupling agent is used to modify the quartz sand powder, and the resin and the inorganic are improved. The Si O Si network structure can improve the compressive cracking performance of the coated sand, and then use natural vegetable oil and titanate coupling agent to improve the toughening of the phenolic resin, improve the brittleness of the phenolic resin, and modify the iron mud and hard shell by activated carbon, which is beneficial to the overlaying. The adsorbability of membrane sand is improved. The self-made copolymer molecules are adsorbed on the surface of quartz sand, forming a dense polymer film, which can further improve the compressive cracking performance of the coated sand, which has a wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法
本专利技术涉及机械铸造
，具体涉及一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法。
技术介绍
树脂覆膜砂通常是指用于模具制芯热固化工艺使用的，骨料为耐高温无机天然石英砂或人工砂，骨料表面裹覆了一层有机高分子树脂的铸造材料。覆膜砂一般由热塑性酚醛树脂、固化剂、原砂、润滑剂和添加剂组成。壳法覆膜砂工艺过程是在砂粒表面覆盖一层树脂膜，造型（芯）时加热固化。覆膜砂受热时，砂粒表面的树脂膜熔融，在固化剂作用下，树脂由线性结构迅速转变为体型结构，使覆膜砂固化成型。覆膜砂具有以下优点：1、可以适当地调控强度，满足铸铁、铸钢对型砂的必要工艺强度要求；2、流动性好，充型能力强，可以制造复杂的砂芯，如内燃机缸体、缸盖的水套、气道砂芯等；3、铸件尺寸精度达CT7～8级，表面粗糙度Ra可达6.3～12.5微米；4、溃散性较好，铸件比较容易清理等。因此，被广泛应用于各种铸钢、铸铁和其他合金铸件的生产。但是，目前的覆膜砂还存在以下缺陷：1、气味大，不仅在覆膜砂的制备阶段会有气味，而且在应用覆膜砂造型时，砂型受热固化，更易散发出难闻的气味，同时会产生大量的烟雾，导致生产现场环境很差，严重伤害工人的身体健康；2、有机树脂覆膜砂的耐高温性能差，高温强度低，在铸造结构比较复杂的铸件时，易发生破裂，尤其是在铸造薄壁铸件时更易破裂；3、覆膜砂再生回用性能差；4、只能现制作现使用，中间停留时间不得超过4小时，在高温高湿的环境中保存不能超过半小时，否则就会结块不能使用。并且在制出砂芯后，由于吸湿性，性能衰减巨大，从而不易保存，保存时间短等。因此，研制出一种能够解决上述性能问题的覆膜砂非常有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前普通覆膜砂存在吸附性较差和抗压裂性能较低的缺陷，提供了一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将三氯化铁溶液和氢氧化钠溶液按等体积比混合搅拌，搅拌结束后静置，再倒入蒸发皿中，并将蒸发皿放入烘箱中烘干，烘干结束后取出，刮去上层硬壳，将硬壳、铁泥和活性炭混合放入窑炉中煅烧，得到改性混合物；（2）将聚苯乙烯、正硅酸乙酯和去离子水混合置于烧杯中，在氮气保护下搅拌，得到搅拌物，再将搅拌物、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH-560和过硫酸铵混合放入烧杯中，并将烧杯置于恒温水浴锅中搅拌反应，得到反应产物，用无水乙醇洗涤反应产物，离心抽提，分离去除下层液相，干燥出料，得到自制共聚物；（3）称取20～30g石英砂研磨后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6％的甜菜油和混合物质量0.5％的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末；（4）将酚醛树脂、钛酸酯偶联剂TC-201和亚麻油混合置于烧杯中搅拌反应，得到改性酚醛树脂；（5）称取100～200g改性石英砂粉末放入混砂机中搅拌，再添加30～40g改性酚醛树脂、20～30g改性混合物和16～20g自制共聚物，继续保温搅拌，待其覆膜后，自然降温，继续放入35～45mL乌洛托品溶液和3～5g硬酯酸钙混合搅拌，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得抗压裂吸附型覆膜砂。步骤（1）所述的三氯化铁溶液的浓度为2.4mol/L，氢氧化钠溶液的浓度为6mol/L，搅拌时间为12～16min，静置时间为6～8min，烘干温度为100～120℃，烘干时间为6～8h，硬壳、铁泥和活性炭的质量比为1：2：3，煅烧温度为240～320℃，煅烧时间为2～4h。步骤（2）所述的聚苯乙烯、正硅酸乙酯和去离子水的质量比为2：1：3，搅拌时间为20～30min，搅拌物、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH-560和过硫酸铵的质量比为3：1：2：1，搅拌反应温度为45～50℃，搅拌反应时间为2～4h，洗涤次数为2～4次。步骤（3）所述的研磨时间为8～10min，过筛粉末和硅烷偶联剂KH-550的质量比为1：2，搅拌时间为16～20min，发酵温度为30～42℃，发酵时间为9～11天。步骤（4）所述的酚醛树脂、钛酸酯偶联剂TC-201和亚麻油的质量比2：1：3，搅拌反应温度为50～65℃，搅拌反应时间为45～60min。步骤（5）所述的搅拌温度为100～120℃，搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为1～2h，降温温度为80～100℃，乌洛托品溶液的质量分数为20％，混合搅拌温度为60～80℃，混合搅拌时间为12～16min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以改性石英砂粉末为原砂，改性热塑性酚醛树脂、改性混合物和改性共聚物作为补强剂，乌洛托品和润滑物质作为促进辅助料制备得到抗压裂吸附型覆膜砂，首先利用硅烷偶联剂对石英砂粉末进行表面改性，将其与植物油和酸奶共同发酵，再利用酸奶中微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下将亲油性酯基接枝到石英砂粉末表面，从而提高石英砂粉末和其它填料的相容性，提高树脂和无机颗粒间界面结合能力，其中石英砂含有丰富的二氧化硅，有效填充在覆膜砂内部孔隙中，容易形成了坚韧的Si-O-Si网络结构，有利于覆膜砂的抗压裂性能得到提高，再利用天然植物油和钛酸酯偶联剂对酚醛树脂共同改性，由于天然植物油分子结构中含有双键或共轭三键的柔性长链，可以通过双键或三键参与酚醛树脂合成的反应过程，将柔顺长链引入到刚性酚醛分子链上，起到内增韧的作用，从而改善了酚醛树脂的脆性，有利于覆膜砂的抗压裂性能得到提高；（2）本专利技术通过活性炭对铁泥和硬壳进行改性，并将三种物质在高温下煅烧活化，容易形成多孔结构，有利于覆膜砂的吸附性得到提高，在静电相互作用、配位交换、表面络合作用和疏水作用下，促使铁泥和硬壳具有吸附性，继续通过聚苯乙烯和正硅酸乙酯在乳化剂、硅烷偶联剂和引发剂的作用下制备得到自制共聚物，均匀分散在砂粒表面，形成单层分子膜，使分子膜在γ射线作用下进行原位聚合，进一步生成了具有较强疏水性能的界面膜，由于较强的疏水作用，紧密排列后形成的毛细孔隙产生强大的阻水作用，对覆膜砂内部进行填充和支撑，另外自制共聚物分子具有优良的柔韧性，通过静电吸附在石英砂表面，形成了致密的高分子膜，修补了石英砂粒表面的缺陷，使其在高压下难以发生应力开裂等破坏现象，进一步提高覆膜砂的抗压裂性能，具有广泛的应用前景。具体实施方式将浓度为2.4mol/L的三氯化铁溶液和浓度为6mol/L的氢氧化钠溶液按等体积比混合搅拌12～16min，搅拌结束后静置6～8min，再倒入蒸发皿中，并将蒸发皿放入烘箱中，在温度为100～120℃的条件下烘干6～8h，烘干结束后取出，刮去上层硬壳，按质量比为1：2：3将硬壳、铁泥和活性炭混合放入窑炉中，在温度为240～320℃下煅烧2～4h，得到改性混合物；将聚苯乙烯、正硅酸乙酯和去离子水按质量比为2：1：3混合置于烧杯中，在氮气保护下搅拌20～30min，得到搅拌物，再按质量比为3：1：2：1将搅拌物、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH-560和过硫酸铵混合放入烧杯中，并将烧杯置于恒温水浴锅中，在温度为45～50℃下搅拌反应2～4h，得到反应产物，用无水乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将三氯化铁溶液和氢氧化钠溶液按等体积比混合搅拌，搅拌结束后静置，再倒入蒸发皿中，并将蒸发皿放入烘箱中烘干，烘干结束后取出，刮去上层硬壳，将硬壳、铁泥和活性炭混合放入窑炉中煅烧，得到改性混合物；（2）将聚苯乙烯、正硅酸乙酯和去离子水混合置于烧杯中，在氮气保护下搅拌，得到搅拌物，再将搅拌物、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH‑560和过硫酸铵混合放入烧杯中，并将烧杯置于恒温水浴锅中搅拌反应，得到反应产物，用无水乙醇洗涤反应产物，离心抽提，分离去除下层液相，干燥出料，得到自制共聚物；（3）称取20～30g石英砂研磨后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末和硅烷偶联剂KH‑550混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6％的甜菜油和混合物质量0.5％的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末； （4）将酚醛树脂、钛酸酯偶联剂TC‑201和亚麻油混合置于烧杯中搅拌反应，得到改性酚醛树脂；（5）称取100～200g改性石英砂粉末放入混砂机中搅拌，再添加30～40g改性酚醛树脂、20～30g改性混合物和16～20g自制共聚物，继续保温搅拌，待其覆膜后，自然降温，继续放入35～45mL乌洛托品溶液和3～5g硬酯酸钙混合搅拌，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得抗压裂吸附型覆膜砂。...

【技术特征摘要】
1.一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将三氯化铁溶液和氢氧化钠溶液按等体积比混合搅拌，搅拌结束后静置，再倒入蒸发皿中，并将蒸发皿放入烘箱中烘干，烘干结束后取出，刮去上层硬壳，将硬壳、铁泥和活性炭混合放入窑炉中煅烧，得到改性混合物；（2）将聚苯乙烯、正硅酸乙酯和去离子水混合置于烧杯中，在氮气保护下搅拌，得到搅拌物，再将搅拌物、十二烷基硫酸钠、硅烷偶联剂KH-560和过硫酸铵混合放入烧杯中，并将烧杯置于恒温水浴锅中搅拌反应，得到反应产物，用无水乙醇洗涤反应产物，离心抽提，分离去除下层液相，干燥出料，得到自制共聚物；（3）称取20～30g石英砂研磨后过100目筛，收集过筛粉末，将过筛粉末和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量6％的甜菜油和混合物质量0.5％的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末；（4）将酚醛树脂、钛酸酯偶联剂TC-201和亚麻油混合置于烧杯中搅拌反应，得到改性酚醛树脂；（5）称取100～200g改性石英砂粉末放入混砂机中搅拌，再添加30～40g改性酚醛树脂、20～30g改性混合物和16～20g自制共聚物，继续保温搅拌，待其覆膜后，自然降温，继续放入35～45mL乌洛托品溶液和3～5g硬酯酸钙混合搅拌，自然冷却至室温，研磨出料，即可制得抗压裂吸附型覆膜砂。2.根据权利要求1所述的一种抗压裂吸附型覆膜砂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的三氯化铁溶液的浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷洪伍，杨亚生，张建初，
申请(专利权)人：常州思宇知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32