[發明專利]一種纖維-酚醛樹脂混合物

無效

• 申請號: 201110009543.6
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN102133615A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 謝衛東;楊浩邈;李文娟;汪浩;彭曉東;魏群義
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22C1/22
• 分類號: B22C1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鑄造生產用材料，具體涉及一種用于制造鑄型及砂芯(簡稱“型芯”)的纖維增強樹脂砂的原材料。

背景技術

用酚醛樹脂砂制備型芯，澆鑄鑄件具有一系列優點，如：鑄件形狀及尺寸精度高、鑄件內在質量較好、舊砂再利用性能好、綜合生產成本低等。是現代砂型、砂芯制造的主要材料之一。

常規酚醛樹脂砂以熱塑性酚醛樹脂為粘結劑，輔以固化劑、助劑等，制成干砂狀或者濕態的覆膜砂等，然后采用殼法、熱芯盒法、烘焙法等制成型芯。常規的熱塑性酚醛樹脂砂制成的型芯強度、剛度較低，而且不完全固化時受熱易變形，完全固化又易脆，有時不能很好地滿足鑄造生產的要求，尤其難于同時滿足低發氣量、高強度、高剛度、高熱性能等性能，給鑄件結構設計、鑄造廢品率控制等造成困難。

纖維與樹脂結合而成的纖維增強樹脂基復合材料能集合纖維的高強和樹脂的柔韌等優點，性能上互相取長補短并有協同效應，綜合性能可優于原組成的各單一材料。

如果將纖維引入熱塑性酚醛樹脂中，可望顯著改善酚醛樹脂砂型芯力學性能、發氣量、熱性能，為開發、生產高強度、高剛度、耐熱、低發氣的新型酚醛樹脂砂提供原材料支持。

發明內容

本發明將纖維加入到熱塑性酚醛樹脂中，獲得纖維-酚醛樹脂混合物，主要用于制備纖維增強酚醛樹脂砂。

本發明的纖維-酚醛樹脂混合物中，纖維彌散在熱塑性酚醛樹脂中，纖維質量與熱塑性酚醛樹脂質量的比值為0.01-100。本發明的纖維-酚醛樹脂混合物中的纖維為玻璃纖維、礦物纖維、碳纖維、有機纖維、氧化鋁纖維、陶瓷纖維中的一種或它們的二元、多元混合物；纖維的直徑為0.005mm-0.5mm，長度為0.05mm-20mm；纖維的長度與直徑之比為1.5-1000。

本發明的纖維-酚醛樹脂混合物用于制備酚醛樹脂砂時，將砂粒相互粘接的實際上是纖維增強酚醛樹脂復合材料。用于制備酚醛樹脂砂時，相同樹脂用量下，型芯力學性能提高，更適于制備薄壁、復雜、精密型芯；相近力學性能要求下，所需樹脂量更低、樹脂砂發氣量更低、制造成本更低。當使用耐熱的纖維時，型芯的熱性能較好，長時間高溫服役狀況下，優勢明顯。

具體實施方式

獲得本發明的纖維-酚醛樹脂混合物的主要方式有：

(1)將短纖維加入到制備熱塑性酚醛樹脂的反應體系中，生成混合有纖維的熱塑性酚醛樹脂；

(2)將短纖維與熔融的熱塑性酚醛樹脂混合均勻，然后冷凝并分散為顆粒狀、長條狀等形狀的纖維-酚醛樹脂混合物；

(3)將連續纖維浸漬熔融的熱塑性酚醛樹脂，然后短切為顆粒狀或者長條狀；

(4)將短纖維加入熱塑性酚醛樹脂中，形成纖維-酚醛樹脂懸濁液。

使用本發明的纖維-酚醛樹脂混合物制備酚醛樹脂砂的方法與制備常規酚醛樹脂砂的方法相似。由于纖維的引入，樹脂的粘接效率提升，樹脂用量相應減小，具體的樹脂砂配方需根據原材料特性、使用要求等分析、實驗確定。

以下結合實施例，進一步說明本發明的實施方式。

實施例1

原料及配方：樹脂：熱塑性酚醛樹脂100(質量份數，下同)；纖維：平均直徑0.01mm、平均長度0.5mm的玻璃纖維50。

制備方法：將玻璃纖維與熔融的熱塑性酚醛樹脂混合均勻，采用落滴-冷卻法制成顆粒狀、長條狀的玻璃纖維-熱塑性酚醛樹脂混合物。

實施例2

原料及配方：樹脂：熱塑性酚醛樹脂100；纖維：平均直徑0.008mm、平均長度1mm的礦物纖維100。

制備方法：將礦物纖維加入合成熱塑性酚醛樹脂的反應體系中，反應完成后，獲得礦物纖維-熱塑性酚醛樹脂混合物，冷凝后破碎為顆粒狀的礦物纖維-熱塑性酚醛樹脂混合物。

實施例3

原料及配方：樹脂：熱塑性酚醛樹脂100；纖維：平均長度2mm的麻纖維1。

制備方法：將麻纖維與熔融的熱塑性酚醛樹脂混合均勻，冷凝后破碎為顆粒狀的麻纖維-熱塑性酚醛樹脂混合物。

實施例4

原料及配方：樹脂：熱塑性酚醛樹脂100；纖維：平均直徑0.005mm的連續碳纖維10000。

制備方法：將連續碳纖維浸漬熱塑性酚醛樹脂醇溶液(溶液濃度依據浸漬工藝酌定)，待纖維表面的樹脂液中的醇溶劑揮發后，將覆有熱塑性酚醛樹脂的碳纖維短切為平均長度為0.5mm的碳纖維-熱塑性酚醛樹脂混合物。

實施例5