CN108421953A - 一种覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆膜砂及其制备方法，涉及铸造工业技术领域，所述覆膜砂包括以下重量份的原料：原砂140‑160份、改性耐热酚醛树脂3‑5份、乌洛托品1‑3份、硬脂酸钙0.2‑0.5份、硅烷偶联剂0.02‑0.05份，铁红0.05‑0.1份、高岭土2‑5份、水10‑15份。本发明以原砂为基材，在其表面包覆一层改性耐热酚醛树脂，最后还在原砂表面在覆盖一层铁红和高岭土，提高其强度，制备的覆膜砂具有高强度、耐高温的性能，且制备方法简单，用于铸钢能够提高铸件的成品率。

Description

一种覆膜砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸造工业技术领域，具体涉及一种覆膜砂及其制备方法。
背景技术
覆膜原砂是指造型前在原砂粒表面附有一层固体树脂膜的型原砂或芯原砂。有冷法和热法两种覆膜工艺：冷法用乙醇将树脂溶解，并在混原砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在原砂粒表面，乙醇挥发，得覆原砂膜；热法是把原砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在原砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得到覆膜原砂，用于铸钢件、铸铁件。由于覆原砂膜具有强度高、发气量低、生产铸件尺寸精密度高、表面光洁、便于保存等优点，近年来应用日益广泛。
铸钢覆膜砂在生产过程中钢液的浇注温度较高，对覆膜砂原料的耐高温性能的要求也很高，现有的原料及生产工艺制得的覆膜砂耐高温性不能满足人们的需求，因此，亟需开发一种耐热性好的覆膜砂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐热性好的覆膜砂及其制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种覆膜砂，其包括以下重量份的原料：原砂140-160份、改性耐热酚醛树脂3-5份、乌洛托品1-3份、硬脂酸钙0.2-0.5份、硅烷偶联剂0.02-0.05份，铁红0.05-0.1份、高岭土2-5份、水10-15份。
优选地，包括以下重量份的原料：原砂150份、改性耐热酚醛树脂3.3份、乌洛托品1.65份、硬脂酸钙0.4份、硅烷偶联剂0.03份，铁红0.07份、高岭土3.4份、水12份。
优选地，所述改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚和氨水加入到反应釜中，预热，再加入甲醛，搅拌，加热反应，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸和萘甲酸，回流反应，真空干燥，即得。
优选地，所述改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚90-100份和25％氨水3-7份加入到反应釜中，预热至40-50℃，再加入甲醛35-40份，搅拌，加热至70-80℃，反应1-2h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸3-7份和和萘甲酸0.5-2份，回流反应1-2h，真空干燥，即得。
优选地，所述搅拌速率为600-800r/min。
优选地，所述真空干燥温度为75-80℃。
上述覆膜砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合20-30s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合50-60s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合30-40s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
优选地，所述S1中预热至120-150℃。
有益效果：本发明以原砂为基材，在其表面包覆一层改性耐热酚醛树脂，最后还在原砂表面在覆盖一层铁红和高岭土，提高其强度，制备的覆膜砂具有高强度、耐高温的性能，且制备方法简单，用于铸钢能够提高铸件的成品率。改性耐热酚醛树脂制备中，是采用4-羟甲基苯基硼酸3-7份和萘甲酸对酚醛树脂进行改性，4-羟甲基苯基硼酸中的硼羟基和萘甲酸中的羧基与酚醛树脂中的酚羟基发生反应，减少了酚醛树脂中活性基团的数目，生成稳定结构，并将硼和刚性萘环引入到酚醛树脂中，提高酚醛树脂的粘合性能，改进其脆性大、不耐水的缺点，增强其耐热性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种覆膜砂，其包括以下重量份的原料：原砂140份、改性耐热酚醛树脂3份、乌洛托品1份、硬脂酸钙0.2份、硅烷偶联剂0.02份，铁红0.05份、高岭土2份、水10份；
其中，改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚90份和25％氨水3份加入到反应釜中，预热至40℃，再加入甲醛35份，以600r/min的转速搅拌，加热至70℃，反应1h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸3份和和萘甲酸0.5份，回流反应1h，在75℃下真空干燥，即得。
上述覆膜砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热至120℃；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合20s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合50s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合30s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
实施例2：
一种覆膜砂，其包括以下重量份的原料：原砂150份、改性耐热酚醛树脂3.3份、乌洛托品1.65份、硬脂酸钙0.4份、硅烷偶联剂0.03份，铁红0.07份、高岭土3.4份、水12份；
其中，改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚92份和25％氨水4份加入到反应釜中，预热至40℃，再加入甲醛36份，以650r/min的转速搅拌，加热至75℃，反应1.5h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸4份和和萘甲酸0.8份，回流反应1h，在75℃下真空干燥，即得。
上述覆膜原砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热至130℃；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合25s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合55s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合35s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
实施例3：
一种覆膜砂，其包括以下重量份的原料：原砂152份、改性耐热酚醛树脂3.5份、乌洛托品2份、硬脂酸钙0.3份、硅烷偶联剂0.04份，铁红0.08份、高岭土3.7份、水13份；
其中，改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚95份和25％氨水5份加入到反应釜中，预热至45℃，再加入甲醛38份，以700r/min的转速搅拌，加热至75℃，反应1.5h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸5份和和萘甲酸1.4份，回流反应1.5h，在75℃下真空干燥，即得。
上述覆膜砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热至140℃；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合20s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合50s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合40s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
实施例4：
一种覆膜砂，其包括以下重量份的原料：原砂155份、改性耐热酚醛树脂4.2份、乌洛托品2.3份、硬脂酸钙0.4份、硅烷偶联剂0.04份，铁红0.07份、高岭土4.2份、水14份；
其中，改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚97份和25％氨水6份加入到反应釜中，预热至45℃，再加入甲醛37份，以750r/min的转速搅拌，加热至75℃，反应1h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸6份和和萘甲酸1份，回流反应1.5h，在80℃下真空干燥，即得。
上述覆膜原砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热至150℃；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合25s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合50s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合35s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
实施例5：
一种覆膜砂，其包括以下重量份的原料：原砂157份、改性耐热酚醛树脂4.5份、乌洛托品2.5份、硬脂酸钙0.5份、硅烷偶联剂0.04份，铁红0.08份、高岭土4.5份、水13份；
其中，改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚98份和25％氨水6.3份加入到反应釜中，预热至45℃，再加入甲醛38份，以750r/min的转速搅拌，加热至80℃，反应1.5h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸5.5份和和萘甲酸1.5份，回流反应1h，在80℃下真空干燥，即得。
上述覆膜原砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热至145℃；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合30s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合50s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合40s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
实施例6：
一种覆膜原砂，其包括以下重量份的原料：原砂160份、改性耐热酚醛树脂5份、乌洛托品3份、硬脂酸钙0.5份、硅烷偶联剂0.05份，铁红0.1份、高岭土4.6份、水15份。
其中，改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚100份和25％氨水7份加入到反应釜中，预热至50℃，再加入甲醛40份，以800r/min的转速搅拌，加热至80℃，反应2h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸7份和和萘甲酸2份，回流反应2h，在80℃下真空干燥，即得。
上述覆膜原砂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热至150℃；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合30s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合60s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合40s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种覆膜砂，其特征在于，包括以下重量份的原料：原砂140-160份、改性耐热酚醛树脂3-5份、乌洛托品1-3份、硬脂酸钙0.2-0.5份、硅烷偶联剂0.02-0.05份，铁红0.05-0.1份、高岭土2-5份、水10-15份。
2.根据权利要求1所述的覆膜砂，其特征在于，包括以下重量份的原料：原砂150份、改性耐热酚醛树脂3.3份、乌洛托品1.65份、硬脂酸钙0.4份、硅烷偶联剂0.03份，铁红0.07份、高岭土3.4份、水12份。
3.根据权利要求1或2所述的覆膜砂，其特征在于，所述改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚和氨水加入到反应釜中，预热，再加入甲醛，搅拌，加热反应，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸和萘甲酸，回流反应，真空干燥，即得。
4.根据权利要求3所述的覆膜砂，其特征在于，所述改性耐热酚醛树脂的制备工艺如下：将苯酚90-100份和25％氨水3-7份加入到反应釜中，预热至40-50℃，再加入甲醛35-40份，搅拌，加热至70-80℃，反应1-2h，抽真空脱水，然后向其中加入4-羟甲基苯基硼酸3-7份和和萘甲酸0.5-2份，回流反应1-2h，真空干燥，即得。
5.根据权利要求4所述的覆膜砂，其特征在于，所述搅拌速率为600-800r/min。
6.根据权利要求4所述的覆膜砂，其特征在于，所述真空干燥温度为75-80℃。
7.根据权利要求1-6所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、将原砂在加热炉中预热；
S2、将预热后的原砂加入到混砂机中，加入改性耐热酚醛树脂，混合20-30s；
S3、将乌洛托品溶于水中，得乌洛托品水溶液，然后加入到S2的混砂机中，混合50-60s；
S4、将硬脂酸钙、硅烷偶联剂和铁红加入到S3的混砂机中，混合30-40s，放砂，得混合砂；
S5、将混合砂粉碎、筛分，得覆膜砂。
8.根据权利要求7所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述S1中预热至120-150℃。
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