[发明专利]一种改性酚醛树脂基覆膜砂的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性酚醛树脂基覆膜砂的制备方法，属于铸件材料制备技术领域。首先将硅藻土研磨粉碎得到硅藻土粉末，并利用十二烷基苯磺酸钠对硅藻土粉末进行表面改性，提高树脂和无机颗粒间界面结合能力，接着利用硼酸、硅粉和硼粉对酚醛树脂进行共同改性，显著地降低了酚醛树脂中碳的损失量，另外硅粉和硼粉这些耐高温填料的添加，使酚醛树脂的主链中引入新的耐热结构，继续将玻璃纤维加入到混合料中，玻璃纤维之间就会有交错的酚醛树脂分子链连接，在受到弯曲、拉伸、压缩等载荷作用时，酚醛树脂在玻璃纤维之间传递应力，使玻璃纤维与酚醛树脂共同承载，将其作为填料对原料进行有效改性，进一步提高覆膜砂的强度，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种改性酚醛树脂基覆膜砂的制备方法，属于铸件材料制备技术领域。

背景技术

覆膜砂砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。覆膜砂主要采用优质精选天然石英砂为原砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品及增强剂为原料。根据用户的不同技术需求，在固化速度、脱膜性、流动性、溃散性、铸件表面光洁度、储存等方面适当调整配比。有冷法和热法两种覆膜工艺：冷法用乙醇将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇挥发，得覆膜砂；热法把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。

覆膜砂是由德国克洛宁博士于二次大战期间发明的，其工艺过程是将粉状的热固性酚醛树脂与原砂机械混合，加热时固化。后发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂（乌洛托品）和润滑剂通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂，当覆膜砂受热时包覆在砂粒表面的树脂熔融，在乌洛托品分解出的亚甲基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构，从而使覆膜砂固化成型。进入80年代，由于汽车工业的迅速发展和机械产品出口的需要，对铸件的质量提出了更高的要求，从而促进了覆膜砂生产和应用技术的快速发展。伴随发动机技术的进步，近年出现的一些新型缸体，携带工艺难度较大的结构。比如水腔侧面没有出砂孔，油道腔贯通整个缸体而且曲率大，水腔内有窄细过水结构，甚至出现了缸筒、缸盖一体化铸造的铸件。

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。因此，发明一种改性酚醛树脂基覆膜砂对铸件材料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常见覆膜砂存在耐高温性差和强度低，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的缺陷，提供了一种改性酚醛树脂基覆膜砂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种改性酚醛树脂基覆膜砂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将苯酚和氨水混合置于烧杯中，密封搅拌，得到溶解液，再将溶解液和甲醛溶液混合，加热升温，继续密封搅拌反应，得到反应液，并取出反应液；

（2）将反应液、硼酸、硅粉和硼粉混合搅拌反应，加热升温，并保温处理，冷却出料，得到预处理反应液，再将预处理反应液进行减压蒸馏，去除水分，并置于烘箱中干燥，冷却出料，得到改性酚醛树脂；

（3）称取24～32g硅藻土研磨粉碎，得到硅藻土粉末，再将硅藻土粉末、十二烷基苯磺酸钠和去离子水混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7％的芝麻油和混合物质量0.8％的河底淤泥，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；

（4）按重量份数计，分别称取32～35份改性酚醛树脂、15～18份改性硅藻土粉末和10～12份玻璃纤维混合置于混炼机中混炼，待其覆膜后，自然降温，再添加3～5份乌洛托品溶液和1～3份硬酯酸钙，继续保温混合搅拌，自然冷却至室温，研磨出料，即得改性酚醛树脂基覆膜砂。