一種泵閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及樹脂砂技術領域，尤其涉及一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂及其制備方法。
【背景技術】
[0002]栗、閥門鑄件具有壁薄、形狀復雜等特點，在鑄造過程中對型砂的質量要求尤為嚴格，型砂的質量也是關系到鑄件質量的重要因素。型砂主要是由砂料、粘接劑以及輔助物等根據不同的比例混合制成的一類在鑄造中用來造型的材料，根據使用的粘接劑不同，可分為粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂等等，其中酚醛樹脂砂被廣泛應用于國內鑄造行業，其中自硬型酚醛樹脂砂因其混砂方便、準備簡單、分散速度快、粘接力強等優點在行業應用較多。
[0003]雖然自硬型酚醛樹脂砂具備其獨特的優點，但是其也存在一些較為突出的缺點，主要表現在粘度大、脆性大、發氣量高、鑄件易產生針孔、成本較高、不易回收再利用等方面，隨著栗閥鑄件向生產規模化和高精度化的方向發展，研制高效無污染、成本低、綜合性能優良的酚醛樹脂粘接劑是鑄造高質量鑄件的重要前提。
【發明內容】
[0004]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂及其制備方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂，該樹脂砂由以下重量份的原料制備得到:活性硅微粉20-30、細粒鎂砂40-50、莫來石砂15-20、納米氧化鋁0.5-0.6、聚乳酸短切纖維0.1-0.2、聚丙烯切片0.4-0.5、碳酸鈣0.01-0.02、改性酚醛樹脂粘接劑1-1.5、固化劑 0.3-0.4。
[0006]所述的改性酚醛樹脂粘接劑由以下重量份的原料制成:環氧硬脂酸辛酯0.2-0.3、有機硅表面活性劑0.1-0.2、納米氧化鋁1-2、三醋酸纖維素2-3、苯酚20-25、濃度為35-38%的甲醛溶液20-35、濃度為30%的氫氧化鉀溶液3-5、尿素1_2、硅烷偶聯劑0.1-0.2 ;其制備方法為:將苯酚、甲醛加入反應器中，加熱至60-80°C，攪拌混合20-30min后加入氫氧化鉀溶液，升溫至SO-1OOtC反應4-5h，隨后加入三醋酸纖維素、尿素、有機硅表面活性劑，繼續攪拌混合1.5-2h，反應結束后冷卻至室溫，隨后將反應液在0.5-0.6X105Pa條件下以S-1O0C /min的速率升溫進行減壓蒸餾脫水，當溫度達到105-110°C時停止減壓蒸餾，隨后加入其它剩余物料，攪拌混合均勻后冷卻至室溫即得。
[0007]所述的固化劑為有機酯類固化劑。
[0008]所述的一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂的制備方法為:
(O先將納米氧化鋁、碳酸鈣、聚丙烯切片攪拌混合均勻后熔融紡絲，制成長度為50-80 μ m，直徑為10-20 μ m的多孔短纖維備用； (2)將活性硅微粉、細粒鎂砂、莫來石砂混合均勻后過60-100目篩，過篩砂料投入混砂機中，隨后再加入步驟(I)所得物料及除固化劑和粘接劑外的其它剩余物料，高速混合均勻后加入固化劑，攪拌混合4-5min，接著加入改性酚醛樹脂粘接劑，繼續攪拌混合S-1Omin后出砂即得。
[0009]本發明制備得到的改性酚醛樹脂自硬砂具備以下優點:
(1)制備的改性酚醛樹脂粘接劑具有低粘度、高膠合強度、可塑性好、脆性低、游離苯酚和游離甲醛含量更低、用量更少、硬化速度放緩等優勢，可有效提高型砂使用和再使用性會K。
[0010](2)聚乳酸纖維和多孔聚丙烯纖維的添加使得在鑄件澆注過程中存在更長的熱塑性時間，緩解砂料受熱產生的應力，既能提高砂型的保持時間，同時也能防止鑄件產生裂紋，提高透氣性，同時在纖維低溫熔融引入瞬間液態，促進砂料的重排和致密化，提高栗閥鑄件精度。
【具體實施方式】
[0011]該實施例樹脂砂由以下重量份的原料制備得到:活性硅微粉20、細粒鎂砂40、莫來石砂15、納米氧化鋁0.5、聚乳酸短切纖維0.1、聚丙烯切片0.4、碳酸鈣0.01、改性酚醛樹脂粘接劑1、固化劑0.3。
[0012]其中改性酚醛樹脂粘接劑由以下重量份的原料制成:環氧硬脂酸辛酯0.2、有機硅表面活性劑0.1、納米氧化鋁1、三醋酸纖維素2、苯酚20、濃度為35%的甲醛溶液20、濃度為30%的氫氧化鉀溶液3、尿素1、硅烷偶聯劑0.1 ;其制備方法為:將苯酚、甲醛加入反應器中，加熱至60°C，攪拌混合20min后加入氫氧化鉀溶液，升溫至80°C反應4h，隨后加入三醋酸纖維素、尿素、有機硅表面活性劑，繼續攪拌混合1.5h，反應結束后冷卻至室溫，隨后將反應液在0.5X 105Pa條件下以8°C /min的速率升溫進行減壓蒸餾脫水，當溫度達到105°C時停止減壓蒸餾，隨后加入其它剩余物料，攪拌混合均勻后冷卻至室溫即得。
[0013]采用的固化劑為甘油三乙酸酯。
[0014]該實施例樹脂砂的制備方法為:
(O先將納米氧化鋁、碳酸鈣、聚丙烯切片攪拌混合均勻后熔融紡絲，制成長度為50 μ m，直徑為10 μ m的多孔短纖維備用；
(2)將活性硅微粉、細粒鎂砂、莫來石砂混合均勻后過60目篩，過篩砂料投入混砂機中，隨后再加入步驟(I)所得物料及除固化劑和粘接劑外的其它剩余物料，高速混合均勻后加入固化劑，攪拌混合4min，接著加入改性酚醛樹脂粘接劑，繼續攪拌混合Smin后出砂即得。
[0015]本實施例所制得的改性酚醛樹脂粘接劑的膠合強度為6.50MPa，游離酚含量(0.5%，游離醛含量< 0.1%，最大分解溫度可達540°C，該樹脂砂的起模時間多20min，24h抗拉強度為1.42MPa，型芯吸濕率低，發氣量較之傳統酚醛樹脂型砂降低34%，得到的鑄件表面質量高，尺寸精準，成品率可達95%以上，舊砂回用率可達85%。
【主權項】
1.一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂，其特征在于，該樹脂砂由以下重量份的原料制備得到:活性硅微粉20-30、細粒鎂砂40-50、莫來石砂15-20、納米氧化鋁0.5-0.6、聚乳酸短切纖維0.1-0.2、聚丙烯切片0.4-0.5、碳酸鈣0.01-0.02、改性酚醛樹脂粘接劑1-1.5、固化劑0.3-0.4。2.如權利要求1所述的一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂，其特征在于，所述的改性酚醛樹脂粘接劑由以下重量份的原料制成:環氧硬脂酸辛酯0.2-0.3、有機硅表面活性劑0.1-0.2、納米氧化鋁1-2、三醋酸纖維素2-3、苯酚20-25、濃度為35-38%的甲醛溶液20-35、濃度為30%的氫氧化鉀溶液3-5、尿素1_2、硅烷偶聯劑0.1-0.2 ;其制備方法為:將苯酚、甲醛加入反應器中，加熱至60-80°C，攪拌混合20-30min后加入氫氧化鉀溶液，升溫至SO-1OOtC反應4-5h，隨后加入三醋酸纖維素、尿素、有機硅表面活性劑，繼續攪拌混合1.5-2h，反應結束后冷卻至室溫，隨后將反應液在0.5-0.6X105Pa條件下以S-1O0C /min的速率升溫進行減壓蒸餾脫水，當溫度達到105-110°C時停止減壓蒸餾，隨后加入其它剩余物料，攪拌混合均勻后冷卻至室溫即得。3.如權利要求1所述的一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂，其特征在于，所述的固化劑為有機酯類固化劑。4.如權利要求1所述的一種栗閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂的制備方法，其特征在于，所述的制備方法為: (O先將納米氧化鋁、碳酸鈣、聚丙烯切片攪拌混合均勻后熔融紡絲，制成長度為50-80 μ m，直徑為10-20 μ m的多孔短纖維備用； (2)將活性硅微粉、細粒鎂砂、莫來石砂混合均勻后過60-100目篩，過篩砂料投入混砂機中，隨后再加入步驟(I)所得物料及除固化劑和粘接劑外的其它剩余物料，高速混合均勻后加入固化劑，攪拌混合4-5min，接著加入改性酚醛樹脂粘接劑，繼續攪拌混合S-1Omin后出砂即得。
【專利摘要】本發明公開了一種泵閥鑄件用高致密度改性堿性酚醛樹脂自硬砂，該樹脂砂中采用的改性酚醛樹脂粘接劑具有低粘度、高膠合強度、可塑性好、脆性低、游離苯酚和游離甲醛含量更低、用量更少、硬化速度放緩等優勢，可有效提高型砂使用和再使用性能；砂料中加入的聚乳酸纖維和多孔聚丙烯纖維的添加使得在鑄件澆注過程中存在更長的熱塑性時間，緩解砂料受熱產生的應力，既能提高砂型的保持時間，同時也能防止鑄件產生裂紋，提高透氣性，同時在纖維低溫熔融引入瞬間液態，促進砂料的重排和致密化，提高泵閥鑄件精度。
【IPC分類】B22C1/02, B22C1/00, B22C1/22
【公開號】CN105414451
【申請號】CN201510813758
【發明人】李諾
【申請人】合肥李諾新材料貿易有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月23日