一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及覆膜砂铸造技术领域，具体为一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺，其中覆膜砂由原砂、改性热塑性酚醛树脂、热固性酚醛树脂、固化剂、超支化氧化石墨烯、润滑剂混合通过热覆法工艺制成，本发明专利技术中添加超支化氧化石墨烯，增强了覆膜砂的表面拉伸强度，使用聚甲醛作为固化剂，降低了覆膜砂制备过程中的氨气发气量，达到了环保低污染低成本的效果；利用间二苯酚将热塑性酚醛树脂改性，降低了覆膜砂的制作成本，提高了热塑性酚醛树脂和原砂的粘合强度，使覆膜砂具有良好的力学强度。使覆膜砂具有良好的力学强度。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及覆膜砂铸造
，具体为一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺。

技术介绍

[0002]砂型铸造是目前为止应用最多的铸件生产方式，覆膜砂因其生产成本低、流动性好、便于操作、能够制得精密砂芯的特点，主要应用于铸铁件、零部件等复杂的精密铸件，常见的覆膜砂制作有热覆膜法：和冷覆膜法，具体步骤分别为将原砂加热后加入树脂混合使树脂包裹原砂和将树脂溶解到相应的溶剂中后与砂共混再使溶剂挥发得到覆膜砂。
[0003]热覆膜法中，常规覆膜砂使用热塑性酚醛树脂包裹原砂砂粒，再添加固化剂、润滑剂、加工助剂等进行加工得到热塑性酚醛树脂覆膜砂，其中，固化剂为乌洛托品，覆膜砂的制备工艺为将砂粒和树脂投入混砂机中熔融共混，通过加热使添加的固化剂发生固化反应成型，得到铸件；采用热塑性酚醛树脂作为覆膜砂表面树脂层时，需额外添加固化剂使之在铸造时固化成型，且在覆膜砂加热过程中，树脂熔融会与固化剂乌洛托品反应，通过亚甲基桥将线型的树脂分子链连接起来，使热塑性酚醛树脂交联成为三维网状结构，分解产生有害气体，影响操作人员身体健康，且污染环境，不符合国家自然环境保护的要求，产生的废气也无法回收利用，制作成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种低成本环保型覆膜砂，主要由原砂、包裹原砂的热塑性酚醛树脂组成，覆膜砂的组成成分为：按质量份数计，原砂100～110份、热塑性酚醛树脂5～10份、热固性酚醛树脂1～1.5份、超支化氧化石墨烯5～10份、固化剂0.5～0.8份、润滑剂1～1.2份；
[0007]所述固化剂为聚甲醛，润滑剂为硬脂酸钙，所述热固性酚醛树脂为PF
‑
1201型热固性酚醛树脂。
[0008]进一步地，热塑性酚醛树脂的组成成分为：按质量份数计，甲醛3～5份、苯酚2.5～5份、间二苯酚1～1.5份、草酸3～5份、硫化钾2～4份。
[0009]进一步地，超支化氧化石墨烯的组成成分为：按质量份数计，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8～10份、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷6～8份、四氢呋喃30～40份、氧化石墨烯1～1.2份。
[0010]本专利技术还提供一种低成本环保型覆膜砂的加工工艺，具体包括以下步骤：
[0011](1)制备热塑性酚醛树脂：取苯酚、间二苯酚、草酸和硫化钾混合并搅拌均匀，加热至100～120℃保温，然后缓慢加入甲醛溶液，控制温度为90～100℃进行缩聚反应，反应完成后减压蒸馏，得到热塑性酚醛树脂；
[0012](2)制备超支化氧化石墨烯：取浓硫酸搅拌冷却至0～4℃，加入石墨粉、碳酸钠、高
锰酸钾，控温35～40℃搅拌，90min后缓慢加入双氧水，加热至70～90℃，然后移入离心机离心洗涤，40℃下烘干，得到氧化石墨烯；
[0013]将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷混合后加入四氢呋喃溶液，50～60℃下反应12～13h，减压蒸馏脱除四氢呋喃，加入氧化石墨烯，反应完成后离心洗涤、真空干燥，得到超支化氧化石墨烯；
[0014](3)制备覆膜砂：将原砂加热至140～150℃投入混砂机，加入热塑性酚醛树脂混砂1～2min，冷却至110～120℃，加入热固性酚醛树脂、超支化氧化石墨烯、固化剂，混砂1～2min，冷却至90～95℃，再加入润滑剂，混合2～3min至混合物温度为70～80℃时出料，将出料破碎、分筛，得到低成本环保型覆膜砂。
[0015]进一步地，步骤(1)中苯酚、间二苯酚、甲醛的摩尔比为1：(0.7～0.9)：1.2。
[0016]进一步地，步骤(2)中，制备超支化氧化石墨烯的工作条件为：超声30～40min，然后在50～60℃下反应12～14h。
[0017]进一步地，步骤(3)中原砂为石英砂。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：覆膜砂由原砂、改性热塑性酚醛树脂、热固性酚醛树脂、超支化氧化石墨烯、固化剂、润滑剂混合通过热覆法工艺制成，本专利技术中添加超支化氧化石墨烯，本专利技术中超支化氧化石墨烯为乙烯基超支化聚合物，增强了覆膜砂的表面拉伸强度，使用聚甲醛作为固化剂，降低了覆膜砂制备过程中的氨气发气量，达到了环保低污染的效果。
[0019]同时，对包覆原砂的酚醛树脂进行改性，用间二苯酚代替部分苯酚，增大了酚醛树脂的粘合度，提高了改性热塑性酚醛树脂的拉伸强度，减少了生产成本，本专利技术制备工艺中，控温条件下分批次加入改性热塑性酚醛树脂、超支化氧化石墨烯、热固性酚醛树脂、固化剂、润滑剂进行熔融共混，使包覆原砂的酚醛树脂层厚度分布更加均匀。
具体实施方式
[0020]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本实施例中，原砂购买自广西兰科资源再生利用有限公司；热固性酚醛树脂购买自新乡红福防腐材料有限公司；聚甲醛购买自湖北巨胜科技有限公司；硫化钾购买自济南创世化工有限公司；硬脂酸钙购买自上海泰坦化学有限公司；甲醛购买自济南汇丰达化工有限公司；苯酚购买自济南创世化工有限公司；间二苯酚购买自南京化工有限公司；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯购买自湖北万得化工有限公司；3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷购买自湖北万得化工有限公司；四氢呋喃购买自济南创世化工有限公司；石墨粉、草酸、碳酸钠、过氧化氢购买自湖北巨胜科技有限公司；高锰酸钾购买自云南群星化工有限公司。
[0022]实施例1
[0023](1)制备热塑性酚醛树脂：按质量份数计，取苯酚2.5份、间二苯酚1份、草酸3份和硫化钾2份混合并搅拌均匀，加热至100℃保温，然后缓慢加入3份甲醛溶液，控制温度为90℃进行缩聚反应，反应完成后减压蒸馏，得到热塑性酚醛树脂；
[0024](2)制备超支化氧化石墨烯：按质量份数计，取浓硫酸搅拌冷却至0℃，加入石墨粉80份、碳酸钠5份、高锰酸钾2份，控温35℃搅拌，90min后缓慢加入4份双氧水，加热至70℃，然后移入离心机离心洗涤，40℃下烘干，得到氧化石墨烯；
[0025]将8份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和6份3
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氨丙基三乙氧基硅烷混合后加入30份四氢呋喃溶液，50℃下反应12h，减压蒸馏脱除四氢呋喃，加入1份氧化石墨烯，反应完成后离心洗涤、真空干燥，得到超支化氧化石墨烯；
[0026](3)制备覆膜砂：将原砂加热至140℃投入混砂机，加入8份热塑性酚醛树脂混砂1min，冷却至110℃，加入1份PF
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1201型热固性酚醛树脂、8份超支化氧化石墨烯、0.5份聚甲醛，混砂1min，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本环保型覆膜砂，其特征在于：低成本环保型覆膜砂主要由原砂、包裹原砂的热塑性酚醛树脂组成，覆膜砂的组成成分为：按质量份数计，原砂100～110份、热塑性酚醛树脂5～10份、热固性酚醛树脂1～1.5份、超支化氧化石墨烯5～10份、固化剂0.5～0.8份、润滑剂1～1.2份；所述固化剂为聚甲醛，润滑剂为硬脂酸钙。2.根据权利要求1所述的一种低成本环保型覆膜砂，其特征在于：热塑性酚醛树脂的组成成分为：按质量份数计，甲醛3～5份、苯酚2.5～5份、间二苯酚1～1.5份、草酸3～5份、硫化钾2～4份。3.根据权利要求1所述的一种低成本环保型覆膜砂，其特征在于：超支化氧化石墨烯的组成成分为：按质量份数计，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯8～10份、3
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氨丙基三乙氧基硅烷6～8份、四氢呋喃30～40份、氧化石墨烯1～1.2份。4.一种根据权利要求1
‑
3任一项所述的低成本环保型覆膜砂的加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：(1)制备热塑性酚醛树脂：取苯酚、间二苯酚、草酸和硫化钾混合并搅拌均匀，加热至100～120℃保温，然后缓慢加入甲醛溶液，控制温度为90～100℃进行缩聚反应，反应完...

【专利技术属性】
技术研发人员：任文强，任文虎，
申请(专利权)人：柳州柳晶环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：