[發(fā)明專利]一種速硬化型覆膜砂

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107913978A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 張顯旺;徐晶;鄧世遠
• 申請（專利權）人: 寧波新天陽新材料科技有限公司
• 主分類號: B22C1/02
• 分類號: B22C1/02;B22C1/22
• 代理公司: 寧波智翔專利代理有限公司33255
• 代理人: 朱萍

發(fā)明領域

本發(fā)明涉及一種覆膜砂，具體涉及一種速硬化型覆膜砂，屬于覆膜砂材料領域。

背景技術

傳統(tǒng)的模具制造采用普通的河砂，制成的模型比較松散，強度低，且模砂的利用率較低，廢棄的模砂帶有大量的有害物質，無法有效回收，對環(huán)境造成了污染。覆膜砂是指造型前在砂粒表面覆蓋一層固體樹脂的型砂或砂芯，因其強度高、發(fā)氣量低、生產(chǎn)鑄件尺寸精度高等優(yōu)點，近年來在機械制造領域得到大量的應用，但是現(xiàn)有的覆膜砂還存在著硬化速度慢的問題需要進一步的改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，提出了一種速硬化型覆膜砂。

本發(fā)明的目的通過如下技術方案來實現(xiàn)：一種速硬化型覆膜砂，所述速硬化型覆膜砂具體包括如下重量份數(shù)的組分：天然矽砂：80-90份，改性酚醛樹脂：15-20份，咪唑：2-5份，水楊酸：2-8份，水：5-8份，F(xiàn)e₃O₄:2-5份，硬脂酸鈣：5-10份。

在本發(fā)明速硬化覆膜砂中，本發(fā)明通過采用天然矽砂作為骨材，加入改性酚醛樹脂作為接連骨材的粘結劑，并加入六次甲基四胺水溶液取代烏洛托品作為改性酚醛樹脂的硬化劑。

在上述一種速硬化型覆膜砂中，通過采用天然矽砂作為骨料，天然矽砂中含有90％及以上的二氧化硅，且具有極高的耐火度，一般在1700℃以上，尤其是，天然矽砂的組成粒度均勻整齊，均勻率都在90％及以上，細率較低，透氣性優(yōu)良，作為覆膜砂的骨材使用，有利于制成的覆膜砂具有優(yōu)良性能。

另外，本發(fā)明采用改性酚醛樹脂作為接連骨材的粘結劑，所述改性酚醛樹脂的制備方法具體包括如下步驟：將苯酚、六次甲基四胺水溶液、質量為苯酚質量2.1-2.5％的改性劑加入到甲醛溶液中，機械攪拌3-4h，并加入氨水溶液，升溫回流1-1.5h，減壓脫水后加入乙二醇，攪拌后出料。在本發(fā)明速硬化型覆膜砂中，所述改性劑為麥草堿木質素與尿素的混合物，且質量比為(1.2-1.4)：1。

本發(fā)明速硬化型覆膜砂采用麥草堿木質素與尿素作為改性劑對酚醛樹脂進行改性。在進行反應后，羥甲基與羥甲基或酚核上的活潑氫之間的縮合，形成亞甲基或醚鍵連接，縮聚體之間主要是通過亞甲基鍵連接起來的。由于縮合過程產(chǎn)生少量的低分子物，低分子物揮發(fā)吸熱以及固化放熱共同作用，使固化曲線峰形較平緩，因此，在相同的溫度下，改性后的酚醛樹脂固化速度明顯更快。同時，改性后的酚醛樹脂中還含有共縮聚亞甲基橋鍵-CH₂NHCO-，說明改性后的酚醛樹脂固化速度遠遠高于未改性的酚醛樹脂。

在本發(fā)明速硬化型覆膜砂中，通過加入咪唑，能夠在低溫下發(fā)生固化反應，由于咪唑環(huán)內(nèi)有兩個氮原子，1位氮原子的孤電子對殘余環(huán)內(nèi)大芳香鍵π鍵的形成，而3位氮原子的孤電子對則沒有，因此3位氮原子的堿性比1位氮原子強，主要起催化作用，反應活性大。本發(fā)明通過加入咪唑，能加快固化反應的發(fā)生。

在本發(fā)明速硬化型覆膜砂中，通過加入水楊酸，能作為催化劑。由于酚醛樹脂的分子鏈上含有羧基，水楊酸催化作用下能使酚醛樹脂的固化作用加快，而且熱強度也比較高，能夠使制得的覆膜砂快固化且高強度。

在本發(fā)明速硬化型覆膜砂中，所述六次甲基四胺水溶液的濃度為75-79％。六次甲基四胺水溶液作為改性酚醛樹脂的硬化劑加入，不僅能取代烏洛托品，而且能夠促進酚醛樹脂的改性反應發(fā)生，有利于甲醛對苯酚的親電取代反應的發(fā)生，使樹脂聚合程度較大，固含量、殘?zhí)恐怠⒄扯鹊榷继岣摺?/p>

在本發(fā)明速硬化型覆膜砂中，所述甲醛溶液的加入量與苯酚的質量比為(1.2-1.4)：1，所述甲醛溶液的質量分數(shù)為37-45％。

在上述一種速硬化型覆膜砂中，加入少量水，能作為六亞甲基四胺的溶劑，使它均勻分布在樹脂膜上；同時能起降溫作用，縮短覆膜砂混合時間，提高生產(chǎn)率。

在上述一種速硬化型覆膜砂中，通過加入硬脂酸鈣，有利于改善或防止覆膜砂儲存過程中結塊，增加覆膜砂的流動性，使制出的殼芯表面致密，并能提高其強度，同時也有利于改善殼芯的起模性。

在上述一種速硬化型覆膜砂中，通過加入Fe₃O₄，有助于減少鑄件氣孔，同時減少鑄鋼件滲C，同時防止鑄件脈紋及鑄鋼件桔皮缺陷。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述速硬化型覆膜砂的制備方法，所述制備方法具體包括如下步驟：

稱量混煉：稱取矽砂，加熱至150-170℃，加入改性酚醛樹脂、咪唑、水、水楊酸、硬脂酸鈣和Fe₃O₄，混煉50-60s得混合物；