[发明专利]一种环保耐高温覆膜砂及其制备工艺

说明书

本发明涉及覆膜砂领域，具体是一种环保耐高温覆膜砂及其制备工艺，采用邻甲酚醛环氧树脂代替热塑性酚醛树脂作粘结剂，用含有活泼氢的酸类固化剂代替乌洛托品，再添加其他助剂制备环保型覆膜砂；采用脲丙基三乙氧基硅烷作为硅烷偶联剂；引入复合纤维纳米晶气凝胶来提高覆膜砂的耐高温性；复合纤维纳米晶气凝胶是通过二价铜离子与羧基的离子交联和二价铜离子与均苯三甲酸有机配体配位键合的组装制备得到的具有核壳结构的球形材料；用3‑(苯并噻唑‑2‑巯基)丙烷磺酸为阴离子，用四丁基溴化磷为阳离子，制备了杂环磺酸盐离子液体，用离子液体为分散剂，对氮化碳、二硫化钼进行非共价化改性。

技术领域

本发明涉及覆膜砂领域，具体是一种环保耐高温覆膜砂及其制备工艺。

背景技术

目前应用最多的铸造方法是砂型铸造，且随着我国汽车工业的快速发展，铸造技术不断提高，覆膜砂壳法铸造工艺的应用越来越广泛。与粘土砂、树脂自硬砂等其他砂型材料相比，覆膜砂具有成本低，流动性好、易填充成型、不易吸潮、高精度等特点，制得的铸件主要用于生产铸铁件、泵类零件、汽车零部件等较为复杂的精密铸件。

现有市场制备覆膜砂多使用酚醛树脂，固化剂主要使用乌洛托品，即六次甲基四胺，在覆膜砂的制备过程中，经过加热，酚醛树脂熔融并与乌洛托品反应交联生成三维网状结构，但是乌洛托品也会分解产生氨气等刺激性有害气体，污染环境，同时也严重危害了从业者的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保耐高温覆膜砂及其制备工艺，以解决现有技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种环保耐高温覆膜砂的制备工艺，包括以下步骤：

将原砂干燥，加入脲丙基三乙氧基硅烷混合，升温至140-150℃转移到混砂机中，加入邻甲酚醛环氧树脂、复合纤维纳米晶气凝胶混砂；降温至125-130℃加入复合纳米流体、固化促进剂混合，降温至80-95℃加入固化剂，出砂、破碎、过筛，加入乙烯基硅油混合均匀，得到一种环保耐高温覆膜砂。

现有工艺采用非酚醛树脂体系制备覆膜砂，一般通过冷法和热法制备磷酸盐无机覆膜砂，降低了覆膜砂的发气量，但是生产工艺更复杂，存在射芯、成型过程不易控制等缺点；本发明中采用邻甲酚醛环氧树脂代替热塑性酚醛树脂作粘结剂，利用环氧基团的开环反应使树脂固化成型，反应过程不会放出氨气等小分子有害气体，符合环保要求；且用含有活泼氢的酸类固化剂代替乌洛托品，再添加其他助剂制备环保型覆膜砂。

邻甲酚醛环氧树脂的分子链中含有酚醛结构与占比很大的刚性的苯环结构，故其有较高的玻璃化转变温度，具有优异的耐热性、力学强度和加工工艺稳定性，且邻甲酚醛环氧树脂的熔融粘度较低，有利于覆膜工艺的进行。

进一步的，以质量份数计，环保耐高温覆膜砂的原料组成为：70-85份原砂、0.5-1份脲丙基三乙氧基硅烷、15-25份邻甲酚醛环氧树脂、1-3份复合纤维纳米晶气凝胶、6-12份复合纳米流体、0.4-1份固化促进剂、5-10份固化剂、0.5-1份乙烯基硅油。

采用脲丙基三乙氧基硅烷作为硅烷偶联剂，其分子中含有氨基和亚氨基结构，能与邻甲酚醛环氧树脂分子中的氧形成氢键，增强相互作用力，更好地与树脂结合，从而提高覆膜砂的热强度。

进一步的，固化促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，固化促进剂与固化剂的质量比为8-10％。

采用2-乙基-4-甲基咪唑作为固化促进剂，从而降低固化时间与温度。

进一步的，固化剂为硼酸、柠檬酸、硅酸以质量比1：1：1复配得到。

但固化剂采用柠檬酸，存在吸潮问题，用添加乙烯基硅油提高覆膜砂的防锈性。