[发明专利]一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本环保型覆膜砂及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

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；

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。

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。

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。

本发明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：

(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；

(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；

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；