專利名稱：一種覆膜砂組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種覆膜砂組合物，以及該覆膜砂組合物的制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的覆膜砂是通過將粉狀的酚醛樹脂與原砂機械混合，然后進行加熱固化而制得，這種覆膜砂在鑄造業(yè)中用于制造鑄型和型芯的材料。之后，人們不斷地進行研究，開發(fā)出了具有高強度、耐高溫、易潰散、低發(fā)氣、激冷、濕態(tài)、離心鑄造等各種不同用途的酚醛樹脂覆膜砂。酚醛樹脂覆膜砂具有成本較低、操作簡便、工藝穩(wěn)定、型砂流動性好等特點。采用酚醛樹脂覆膜砂鑄造工藝，能大批量生產(chǎn)表面光潔、尺寸精度高的鋼、鐵及鋁合金鑄件，生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，且生產(chǎn)效率高。因此，酚醛樹脂覆膜砂特別適合于大批量生產(chǎn)汽車零部件等精度要求高的鑄件。然而，由于現(xiàn)有的酚醛樹脂覆膜砂需要在高溫(通常高于200°C )的條件下固化，并且固化時間比較長，需要消耗大量的能源，給工廠造成了較大的成本和環(huán)境壓力。雖然傳統(tǒng)的熱固性酚醛樹脂能夠?qū)崿F(xiàn)部分低溫固化，但是傳統(tǒng)的熱固性酚醛樹脂與砂子結(jié)合成為覆膜砂之后，覆膜砂在較低的固化溫度下不能完全固化而成型，從而會給后續(xù)的鑄造帶來一系列的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有的酚醛樹脂覆膜砂的固化溫度較高、固化時間較長的缺點，提供一種覆膜砂組合物以及該覆膜砂組合物的制備方法。本發(fā)明提供了一種覆`膜砂組合物，該組合物含有硅砂和改性酚醛樹脂，其中，所述改性酚醛樹脂含有式(I)和式(II)所示的重復(fù)單元，
權(quán)利要求
1.一種覆膜砂組合物，該組合物含有硅砂和改性酚醛樹脂，其特征在于，所述改性酚醛樹脂含有式(I)和式(II)所示的重復(fù)單元，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，R3為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述改性酚醛樹脂的平均聚合度為3-9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的組合物，其中，在所述改性酚醛樹脂中，所述式(I)所示的重復(fù)單元的含量為0. 1-60重量優(yōu)選為1-30重量％ ;所述式(II)所示的重復(fù)單元的含量為40-99. 9重量優(yōu)選為70-99重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，相對于100重量份的所述硅砂，所述改性酚醛樹脂的含量為0. 5-10重量份，優(yōu)選為2-8重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述組合物還含有以獨立組分存在的固化劑，且相對于100重量份的娃砂,所述固化劑的含量為0. 1-3重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中，所述固化劑為こニ胺、三甲基六亞甲基ニ胺、六亞甲基四肢、ニこ基三胺、羥甲基こニ胺、羥こ基こニ胺、ニ羥こ基こニ胺、羥こ基ニこ烯三胺、ニ羥こ基こニ胺、羥こ基ニこ烯三胺、ニ羥こ基ニこ烯三胺、羥こ基己ニ胺、一氰こ基こニ胺、ニ氰こ基こニ胺、ニ氰こ基己ニ胺、雙氰胺、環(huán)己ニ胺、孟烷ニ胺、胺こ基呱嗪、異佛爾酮ニ胺、ニ氨基環(huán)己烷、甲基四氫鄰苯ニ甲酸酐、甲基六氫苯酐、丁ニ酸酐和己ニ酸酐中的至少ー種。
8.一種覆膜砂組合物的制備方法，該方法包括以下步驟(1)在酚醛樹脂的合成條件下，將甲醛、苯酚和改性組分混合接觸，得到改性酚醛樹脂，所述改性組分為己內(nèi)酰胺與異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物和/或間苯ニ酚，所述異氰酸酯為脂肪族異氰酸酯和/或芳香族異氰酸酯； (2)將硅砂和所述改性酚醛樹脂混合，然后進行固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述改性組分為己內(nèi)酰胺與異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物，或者己內(nèi)酰胺與異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物和間苯ニ酚的混合物，己內(nèi)酰胺與異氰酸酯反應(yīng)的條件包括反應(yīng)溫度為50-110°C，反應(yīng)時間為1-20小時，己內(nèi)酰胺與異氰酸酯的摩爾比為1: 0.2-2。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述異氰酸酯為鄰甲基苯異氰酸酷。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述酚醛樹脂的合成條件包括 .溫度為50-140°C，優(yōu)選為60-120。。;時間為1-20小時，優(yōu)選為4-10小時。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，在步驟(I)中，苯酚與甲醛的摩爾比為I 0.5-1，優(yōu)選為1: 0.6-0. 9 ;且相對于100重量份的所述甲醛、苯酚和改性組分的總重量，所述改性組分的用量為0. 1-40重量份，優(yōu)選為1-30重量份。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述混合接觸在催化劑的存在下進行，且相對于100重量份的所述甲醛、苯酚和改性組分的總重量，所述催化劑的用量為0.1-5重量份，優(yōu)選為0. 2-2重量份；所述催化劑為選自酸性催化劑和金屬氧化物中的至少ー種。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述酸性催化劑為有機酸或無機酸，所述有機酸為甲酸、こ酸、草酸、水楊酸、甲苯磺酸和鹵代磺酸中的至少ー種，所述無機酸為磷酸、鹽酸和硫酸中的至少ー種；所述金屬氧化物為氧化鋁、ニ氧化錫、氧化鎂、氧化鋅、氧化鑰、氧化鈦和氧化鋪中的至少ー種。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟(2)中，相對于100重量份的所述硅砂，所述改性酚醛樹脂的用量為0. 5-10重量份，優(yōu)選為2-8重量份。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟(2)中，所述方法還包括在將硅砂和所述改性酚醛樹脂混合的過程中加入固化劑，且相對于100重量份的硅砂，所述固化劑的用量為0. 1-5重量份。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述固化劑為こニ胺、三甲基六亞甲基ニ胺、六亞甲基四肢、ニこ基三胺、羥甲基こニ胺、羥こ基こニ胺、ニ羥こ基こニ胺、羥こ基ニこ烯三胺、ニ羥こ基こニ胺、羥こ基ニこ烯三胺、ニ羥こ基ニこ烯三胺、羥こ基己ニ胺、一氰こ基こニ胺、ニ氰こ基こニ胺、ニ氰こ基己ニ胺、雙氰胺、環(huán)己ニ胺、孟烷ニ胺、胺こ基呱嗪、異佛爾酮ニ胺、ニ氨基環(huán)己烷、甲基四氫鄰苯ニ甲酸酐、甲基六氫苯酐、丁ニ酸酐和己ニ酸酐中的至少ー種。
18.根據(jù)權(quán)利要求8或16所述的方法，其中，所述固化條件包括固化溫度為150-200°C，固化時間為20-40秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種覆膜砂組合物，該組合物含有硅砂和改性酚醛樹脂，所述改性酚醛樹脂含有式(I)和式(II)所示的重復(fù)單元。本發(fā)明還涉及一種覆膜砂組合物的制備方法，該方法包括以下步驟(1)在酚醛樹脂的合成條件下，將甲醛、苯酚和改性組分混合接觸，得到改性酚醛樹脂，所述改性組分為己內(nèi)酰胺與異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物和/或間苯二酚，所述異氰酸酯為脂肪族異氰酸酯和/或芳香族異氰酸酯；(2)將硅砂和所述改性酚醛樹脂混合，然后進行固化。根據(jù)本發(fā)明的所述覆膜砂組合物能夠在低溫下實現(xiàn)快速固化，降低了固化過程的能耗，提高了生產(chǎn)效率，并降低了生產(chǎn)成本。式(I)式(II)
文檔編號B22C1/22GK103028694SQ20111030515
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者秦升益, 龍御云 申請人:北京仁創(chuàng)科技集團有限公司