專利名稱：一種纖維-酚醛樹(shù)脂混合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造生產(chǎn)用材料，具體涉及一種用于制造鑄型及砂芯(簡(jiǎn)稱“型芯”) 的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂砂的原材料。
背景技術(shù)：
用酚醛樹(shù)脂砂制備型芯，澆鑄鑄件具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如鑄件形狀及尺寸精度高、 鑄件內(nèi)在質(zhì)量較好、舊砂再利用性能好、綜合生產(chǎn)成本低等。是現(xiàn)代砂型、砂芯制造的主要 材料之一。常規(guī)酚醛樹(shù)脂砂以熱塑性酚醛樹(shù)脂為粘結(jié)劑，輔以固化劑、助劑等，制成干砂狀或 者濕態(tài)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(guī)的熱塑性酚醛樹(shù)脂 砂制成的型芯強(qiáng)度、剛度較低，而且不完全固化時(shí)受熱易變形，完全固化又易脆，有時(shí)不能 很好地滿足鑄造生產(chǎn)的要求，尤其難于同時(shí)滿足低發(fā)氣量、高強(qiáng)度、高剛度、高熱性能等性 能，給鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鑄造廢品率控制等造成困難。纖維與樹(shù)脂結(jié)合而成的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料能集合纖維的高強(qiáng)和樹(shù)脂的柔 韌等優(yōu)點(diǎn)，性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短并有協(xié)同效應(yīng)，綜合性能可優(yōu)于原組成的各單一材料。如果將纖維引入熱塑性酚醛樹(shù)脂中，可望顯著改善酚醛樹(shù)脂砂型芯力學(xué)性能、發(fā) 氣量、熱性能，為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)高強(qiáng)度、高剛度、耐熱、低發(fā)氣的新型酚醛樹(shù)脂砂提供原材料支持。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將纖維加入到熱塑性酚醛樹(shù)脂中，獲得纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，主要用于 制備纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂砂。本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物中，纖維彌散在熱塑性酚醛樹(shù)脂中，纖維質(zhì)量與 熱塑性酚醛樹(shù)脂質(zhì)量的比值為0.01-100。本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物中的纖維為玻 璃纖維、礦物纖維、碳纖維、有機(jī)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(zhǎng)度為0. 05mm-20mm ；纖維的長(zhǎng)度與直徑之比為 1.5-1000。本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物用于制備酚醛樹(shù)脂砂時(shí)，將砂粒相互粘接的實(shí)際 上是纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料。用于制備酚醛樹(shù)脂砂時(shí)，相同樹(shù)脂用量下，型芯力學(xué)性能 提高，更適于制備薄壁、復(fù)雜、精密型芯；相近力學(xué)性能要求下，所需樹(shù)脂量更低、樹(shù)脂砂發(fā) 氣量更低、制造成本更低。當(dāng)使用耐熱的纖維時(shí)，型芯的熱性能較好，長(zhǎng)時(shí)間高溫服役狀況 下，優(yōu)勢(shì)明顯。
具體實(shí)施例方式獲得本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)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(shù)脂的反應(yīng)體系中，生成混合有纖維的熱塑性酚醛樹(shù)脂；(2)將短纖維與熔融的熱塑性酚醛樹(shù)脂混合均勻，然后冷凝并分散為顆粒狀、長(zhǎng)條 狀等形狀的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物；(3)將連續(xù)纖維浸漬熔融的熱塑性酚醛樹(shù)脂，然后短切為顆粒狀或者長(zhǎng)條狀；(4)將短纖維加入熱塑性酚醛樹(shù)脂中，形成纖維-酚醛樹(shù)脂懸濁液。使用本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物制備酚醛樹(shù)脂砂的方法與制備常規(guī)酚醛樹(shù) 脂砂的方法相似。由于纖維的引入，樹(shù)脂的粘接效率提升，樹(shù)脂用量相應(yīng)減小，具體的樹(shù)脂 砂配方需根據(jù)原材料特性、使用要求等分析、實(shí)驗(yàn)確定。以下結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施例1原料及配方樹(shù)脂熱塑性酚醛樹(shù)脂100(質(zhì)量份數(shù)，下同)；纖維平均直徑 0. 01mm、平均長(zhǎng)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(shù)脂混合均勻，采用落滴-冷卻法制 成顆粒狀、長(zhǎng)條狀的玻璃纖維-熱塑性酚醛樹(shù)脂混合物。實(shí)施例2原料及配方樹(shù)脂熱塑性酚醛樹(shù)脂100 ；纖維平均直徑0. 008mm、平均長(zhǎng)度Imm 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(shù)脂的反應(yīng)體系中，反應(yīng)完成后，獲得 礦物纖維-熱塑性酚醛樹(shù)脂混合物，冷凝后破碎為顆粒狀的礦物纖維-熱塑性酚醛樹(shù)脂混 合物。實(shí)施例3原料及配方樹(shù)脂熱塑性酚醛樹(shù)脂100 ；纖維平均長(zhǎng)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(shù)脂混合均勻，冷凝后破碎為顆粒狀的 麻纖維-熱塑性酚醛樹(shù)脂混合物。實(shí)施例4原料及配方樹(shù)脂熱塑性酚醛樹(shù)脂100 ；纖維平均直徑0. 005mm的連續(xù)碳纖維 10000。制備方法將連續(xù)碳纖維浸漬熱塑性酚醛樹(shù)脂醇溶液(溶液濃度依據(jù)浸漬工藝酌 定)，待纖維表面的樹(shù)脂液中的醇溶劑揮發(fā)后，將覆有熱塑性酚醛樹(shù)脂的碳纖維短切為平均 長(zhǎng)度為0. 5mm的碳纖維-熱塑性酚醛樹(shù)脂混合物。實(shí)施例5原料及配方樹(shù)脂熱塑性酚醛樹(shù)脂100 ；纖維平均直徑0. 015mm、平均長(zhǎng)度20mm 的玻璃纖維20，平均直徑0. 008mm、平均長(zhǎng)度3mm的礦物纖維20，平均直徑0. 01mm、平均長(zhǎng) 度0. 5mm的氧化鋁纖維10，平均直徑0. 01mm、平均長(zhǎng)度Imm的陶瓷纖維10。制備方法將幾種纖維與熔融的熱塑性酚醛樹(shù)脂混合均勻，冷凝后破碎為顆粒狀 的復(fù)合纖維-熱塑性酚醛樹(shù)脂混合物。實(shí)施例6原料及配方樹(shù)脂熱塑性酚醛樹(shù)脂100，用等質(zhì)量的乙醇溶解為熱塑性酚醛樹(shù)脂 醇溶液；纖維平均長(zhǎng)度Imm的棉、麻、化纖等紡織纖維中的一種或者它們的任意比例的混合物10。 制備方法將紡織纖維與熱塑性酚醛樹(shù)脂醇溶液混合均勻，得到紡織纖維-熱塑 性酚醛樹(shù)脂混合物。
權(quán)利要求
1.一種纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，其特征在于，纖維彌散在熱塑性酚醛樹(shù)脂中，纖維質(zhì)量 與熱塑性酚醛樹(shù)脂質(zhì)量的比值為0.01-100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，其特征在于，所述的纖維為玻璃纖 維、礦物纖維、碳纖維、有機(jī)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，其特征在于，所述的纖維的直徑為 0. 005mm-0. 5mm,長(zhǎng)度為 0. 05mm-20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，其特征在于，所述的纖維的長(zhǎng)度與直 徑之比為1. 5-1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，其特征在于，所述的混合物為固體或 者固-液混合物。
全文摘要
一種纖維-酚醛樹(shù)脂混合物，屬于用于制造鑄型及砂芯的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂砂的原材料。本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物中，纖維彌散在熱塑性酚醛樹(shù)脂中，纖維質(zhì)量與熱塑性酚醛樹(shù)脂質(zhì)量的比值為0.01-100。本發(fā)明的纖維-酚醛樹(shù)脂混合物用于制備酚醛樹(shù)脂砂時(shí)，相同樹(shù)脂用量下，型芯力學(xué)性能提高，更適于制備薄壁、復(fù)雜、精密型芯；相近力學(xué)性能要求下，所需樹(shù)脂量更低，樹(shù)脂砂發(fā)氣量更低、制造成本更低。當(dāng)使用耐熱的纖維時(shí)，型芯的熱性能較好，長(zhǎng)時(shí)間高溫服役狀況下，優(yōu)勢(shì)明顯。
文檔編號(hào)B22C1/22GK102133615SQ20111000954
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者彭曉東, 李文娟, 楊浩邈, 汪浩, 謝衛(wèi)東, 魏群義 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)