本发明涉及铸造用型砂领域，具体涉及一种含硅砂的型砂及其制备方法。
背景技术：
砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30～50％，通常对型砂的要求有强度和热稳定性、流动性、可塑性等，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含硅砂的型砂及其制备方法，使得型砂具有很好的热稳定性、流动性、高强度等性能。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种含硅砂的型砂，它由以下重量份的原料组成：硅砂60-85份、高岭土40-55份、硼纤维10-18份、环氧树脂8-15份、硬脂酸钠5-10份、二盐基硬脂酸铅7-12份、改性聚苯乙烯12-16份、助剂25-35份；
所述助剂由以下重量份的物质组成：乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯8-12份、滑石粉3-6份、碳酸钙5-8份、二亚乙基三胺10-16份、助剂溶剂30-40份；
所述助剂溶剂由以下重量份的原料组成：水15-20份、乙醇25-35份、环己酮20-25份、氯仿15-20份；
所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将分子量为10-12万的聚苯乙烯加热到90-95℃，开始搅拌，边搅拌边加入纳米碳颗粒，纳米碳颗粒混匀后将聚苯乙烯快速冷却到60℃以下，制得改性聚苯乙烯。
优选的，所述型砂由以下重量份的原料组成：硅砂80份、高岭土40份、硼纤维15份、环氧树脂10份、硬脂酸钠10份、二盐基硬脂酸铅9份、改性聚苯乙烯14份、助剂35份。
优选的，所述纳米碳颗粒占改性聚苯乙烯的质量百分比为4-8％。
优选的，所述型砂制备方法如下：(1)将硅砂和高岭土混合均匀，粉碎，过300目筛，加热到800-950℃，放入混砂机中继续混合，冷却；(2)将硼纤维和环氧树脂加热到60-80℃，混合均匀；(3)将硬脂酸钠、二盐基硬脂酸铅和改性聚苯乙烯加到助剂中，搅拌均匀，依次加入步骤(1)和步骤(2)制备的混合物，球磨，过筛，制得型砂。
优选的，所述步骤(3)过筛过250目筛。
(三)有益效果
本发明提供了一种含硅砂的型砂及其制备方法，型砂原料组成中硅砂和高岭土起主要框架作用，硼纤维和环氧树脂配合作用能够增强型砂的强度和韧度，以及脱模性能，硬脂酸钠和二盐基硬脂酸铅能增加型砂的热稳定性，改性聚苯乙烯不仅能增加型砂的强度，还能增加型砂的流动性、热塑性、透气性，有利于型砂整体结构的完整性，不易崩塌、脱落，同时容易从铸件上脱落。
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：
一种含硅砂的型砂，它由以下重量份的原料组成：硅砂80份、高岭土40份、硼纤维15份、环氧树脂10份、硬脂酸钠10份、二盐基硬脂酸铅9份、改性聚苯乙烯14份、助剂35份。
所述助剂由以下重量份的物质组成：乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯8份、滑石粉5份、碳酸钙6份、二亚乙基三胺14份、助剂溶剂30份；
所述助剂溶剂由以下重量份的原料组成：水18份、乙醇25份、环己酮23份、氯仿18份；
所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将分子量为10万的聚苯乙烯加热到90℃，开始搅拌，边搅拌边加入纳米碳颗粒，纳米碳颗粒混匀后将聚苯乙烯快速冷却到60℃以下，制得改性聚苯乙烯。
优选的，所述纳米碳颗粒占改性聚苯乙烯的质量百分比为7％。
优选的，所述型砂制备方法如下：(1)将硅砂和高岭土混合均匀，粉碎，过300目筛，加热到800℃，放入混砂机中继续混合，冷却；(2)将硼纤维和环氧树脂加热到80℃，混合均匀；(3)将硬脂酸钠、二盐基硬脂酸铅和改性聚苯乙烯加到助剂中，搅拌均匀，依次加入步骤(1)和步骤(2)制备的混合物，球磨，过筛，制得型砂。
优选的，所述步骤(3)过筛过250目筛。
实施例2：
一种含硅砂的型砂，它由以下重量份的原料组成：硅砂60份、高岭土55份、硼纤维12份、环氧树脂15份、硬脂酸钠8份、二盐基硬脂酸铅10份、改性聚苯乙烯12份、助剂25份。
所述助剂由以下重量份的物质组成：乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯10份、滑石粉6份、碳酸钙5份、二亚乙基三胺16份、助剂溶剂35份；
所述助剂溶剂由以下重量份的原料组成：水20份、乙醇30份、环己酮25份、氯仿15份；
所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将分子量为12万的聚苯乙烯加热到92℃，开始搅拌，边搅拌边加入纳米碳颗粒，纳米碳颗粒混匀后将聚苯乙烯快速冷却到60℃以下，制得改性聚苯乙烯。
优选的，所述纳米碳颗粒占改性聚苯乙烯的质量百分比为8％。
优选的，所述型砂制备方法如下：(1)将硅砂和高岭土混合均匀，粉碎，过300目筛，加热到850℃，放入混砂机中继续混合，冷却；(2)将硼纤维和环氧树脂加热到70℃，混合均匀；(3)将硬脂酸钠、二盐基硬脂酸铅和改性聚苯乙烯加到助剂中，搅拌均匀，依次加入步骤(1)和步骤(2)制备的混合物，球磨，过筛，制得型砂。
优选的，所述步骤(3)过筛过250目筛。
实施例3：
一种含硅砂的型砂，它由以下重量份的原料组成：硅砂70份、高岭土50份、硼纤维10份、环氧树脂12份、硬脂酸钠5份、二盐基硬脂酸铅12份、改性聚苯乙烯14份、助剂32份。
所述助剂由以下重量份的物质组成：乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯12份、滑石粉3份、碳酸钙7份、二亚乙基三胺12份、助剂溶剂40份；
所述助剂溶剂由以下重量份的原料组成：水17份、乙醇35份、环己酮20份、氯仿20份；
所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将分子量为11万的聚苯乙烯加热到93℃，开始搅拌，边搅拌边加入纳米碳颗粒，纳米碳颗粒混匀后将聚苯乙烯快速冷却到60℃以下，制得改性聚苯乙烯。
优选的，所述纳米碳颗粒占改性聚苯乙烯的质量百分比为5％。
优选的，所述型砂制备方法如下：(1)将硅砂和高岭土混合均匀，粉碎，过300目筛，加热到900℃，放入混砂机中继续混合，冷却；(2)将硼纤维和环氧树脂加热到65℃，混合均匀；(3)将硬脂酸钠、二盐基硬脂酸铅和改性聚苯乙烯加到助剂中，搅拌均匀，依次加入步骤(1)和步骤(2)制备的混合物，球磨，过筛，制得型砂。
实施例4：
一种含硅砂的型砂，它由以下重量份的原料组成：硅砂85份、高岭土45份、硼纤维18份、环氧树脂8份、硬脂酸钠6份、二盐基硬脂酸铅7份、改性聚苯乙烯16份、助剂30份。
所述助剂由以下重量份的物质组成：乙酸-1-甲氧基-2-丙基酯8份、滑石粉4份、碳酸钙8份、二亚乙基三胺10份、助剂溶剂35份；
所述助剂溶剂由以下重量份的原料组成：水15份、乙醇32份、环己酮22份、氯仿18份；
所述改性聚苯乙烯的制备方法为：将分子量为10万的聚苯乙烯加热到95℃，开始搅拌，边搅拌边加入纳米碳颗粒，纳米碳颗粒混匀后将聚苯乙烯快速冷却到60℃以下，制得改性聚苯乙烯。
优选的，所述纳米碳颗粒占改性聚苯乙烯的质量百分比为4％。
优选的，所述型砂制备方法如下：(1)将硅砂和高岭土混合均匀，粉碎，过300目筛，加热到950℃，放入混砂机中继续混合，冷却；(2)将硼纤维和环氧树脂加热到60℃，混合均匀；(3)将硬脂酸钠、二盐基硬脂酸铅和改性聚苯乙烯加到助剂中，搅拌均匀，依次加入步骤(1)和步骤(2)制备的混合物，球磨，过筛，制得型砂。
通过上述各实施例制得的型砂的性能数据如下：
由上表可知，本发明制备的型砂强度高，热稳定性好，发气量小，对铸件影响小，适合多种铸件铸造。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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。