[发明专利]一种纤维-酚醛树脂混合物

说明书

技术领域

本发明涉及铸造生产用材料，具体涉及一种用于制造铸型及砂芯(简称“型芯”)的纤维增强树脂砂的原材料。

背景技术

用酚醛树脂砂制备型芯，浇铸铸件具有一系列优点，如：铸件形状及尺寸精度高、铸件内在质量较好、旧砂再利用性能好、综合生产成本低等。是现代砂型、砂芯制造的主要材料之一。

常规酚醛树脂砂以热塑性酚醛树脂为粘结剂，辅以固化剂、助剂等，制成干砂状或者湿态的覆膜砂等，然后采用壳法、热芯盒法、烘焙法等制成型芯。常规的热塑性酚醛树脂砂制成的型芯强度、刚度较低，而且不完全固化时受热易变形，完全固化又易脆，有时不能很好地满足铸造生产的要求，尤其难于同时满足低发气量、高强度、高刚度、高热性能等性能，给铸件结构设计、铸造废品率控制等造成困难。

纤维与树脂结合而成的纤维增强树脂基复合材料能集合纤维的高强和树脂的柔韧等优点，性能上互相取长补短并有协同效应，综合性能可优于原组成的各单一材料。

如果将纤维引入热塑性酚醛树脂中，可望显著改善酚醛树脂砂型芯力学性能、发气量、热性能，为开发、生产高强度、高刚度、耐热、低发气的新型酚醛树脂砂提供原材料支持。

发明内容

本发明将纤维加入到热塑性酚醛树脂中，获得纤维-酚醛树脂混合物，主要用于制备纤维增强酚醛树脂砂。

本发明的纤维-酚醛树脂混合物中，纤维弥散在热塑性酚醛树脂中，纤维质量与热塑性酚醛树脂质量的比值为0.01-100。本发明的纤维-酚醛树脂混合物中的纤维为玻璃纤维、矿物纤维、碳纤维、有机纤维、氧化铝纤维、陶瓷纤维中的一种或它们的二元、多元混合物；纤维的直径为0.005mm-0.5mm，长度为0.05mm-20mm；纤维的长度与直径之比为1.5-1000。

本发明的纤维-酚醛树脂混合物用于制备酚醛树脂砂时，将砂粒相互粘接的实际上是纤维增强酚醛树脂复合材料。用于制备酚醛树脂砂时，相同树脂用量下，型芯力学性能提高，更适于制备薄壁、复杂、精密型芯；相近力学性能要求下，所需树脂量更低、树脂砂发气量更低、制造成本更低。当使用耐热的纤维时，型芯的热性能较好，长时间高温服役状况下，优势明显。

具体实施方式

获得本发明的纤维-酚醛树脂混合物的主要方式有：

(1)将短纤维加入到制备热塑性酚醛树脂的反应体系中，生成混合有纤维的热塑性酚醛树脂；

(2)将短纤维与熔融的热塑性酚醛树脂混合均匀，然后冷凝并分散为颗粒状、长条状等形状的纤维-酚醛树脂混合物；

(3)将连续纤维浸渍熔融的热塑性酚醛树脂，然后短切为颗粒状或者长条状；

(4)将短纤维加入热塑性酚醛树脂中，形成纤维-酚醛树脂悬浊液。

使用本发明的纤维-酚醛树脂混合物制备酚醛树脂砂的方法与制备常规酚醛树脂砂的方法相似。由于纤维的引入，树脂的粘接效率提升，树脂用量相应减小，具体的树脂砂配方需根据原材料特性、使用要求等分析、实验确定。

以下结合实施例，进一步说明本发明的实施方式。

实施例1

原料及配方：树脂：热塑性酚醛树脂100(质量份数，下同)；纤维：平均直径0.01mm、平均长度0.5mm的玻璃纤维50。

制备方法：将玻璃纤维与熔融的热塑性酚醛树脂混合均匀，采用落滴-冷却法制成颗粒状、长条状的玻璃纤维-热塑性酚醛树脂混合物。

实施例2

原料及配方：树脂：热塑性酚醛树脂100；纤维：平均直径0.008mm、平均长度1mm的矿物纤维100。

制备方法：将矿物纤维加入合成热塑性酚醛树脂的反应体系中，反应完成后，获得矿物纤维-热塑性酚醛树脂混合物，冷凝后破碎为颗粒状的矿物纤维-热塑性酚醛树脂混合物。

实施例3

原料及配方：树脂：热塑性酚醛树脂100；纤维：平均长度2mm的麻纤维1。

制备方法：将麻纤维与熔融的热塑性酚醛树脂混合均匀，冷凝后破碎为颗粒状的麻纤维-热塑性酚醛树脂混合物。

实施例4

原料及配方：树脂：热塑性酚醛树脂100；纤维：平均直径0.005mm的连续碳纤维10000。

制备方法：将连续碳纤维浸渍热塑性酚醛树脂醇溶液(溶液浓度依据浸渍工艺酌定)，待纤维表面的树脂液中的醇溶剂挥发后，将覆有热塑性酚醛树脂的碳纤维短切为平均长度为0.5mm的碳纤维-热塑性酚醛树脂混合物。

实施例5