一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯，其是由下述重量份的原料制得：高岭土30?40，水滑石粉10?15，柠檬酸钠3?5，氯化钠5?10，纳米碳纤维0.5?1，水玻璃5?10，双十二碳醇酯0.2?0.4，异丙醇铝0.1?0.15，微晶蜡1?2，醋酸酯淀粉1?2，粘结助剂10?15。本发明的水溶性型芯具有良好的强度、稳定性和低吸湿性，不易发生开裂、缺陷，水溶溃散性好，易于清除，绿色环保，实用价值高。
【专利说明】
一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯及其制备方法。【背景技术】
[0002]在制造工业中存在大量构件，其内壁呈薄壁复杂的结构，部分内腔几乎封闭，有的连成一体。目前常用的树脂芯、金属芯等溃散性能差，铸件浇注后内腔很难清理，影响铸件内表面的光洁度和尺寸精度，无法满足此类铸件铸造的需求。因此，开发高性能的水溶性型芯十分必要。水溶性型芯是指以水溶性材料为粘结剂并添加填料，然后通过浇注、压制烧结成型等不同的成型方式制成的型芯。铸件浇注后，该型芯能在水中溶解溃散，达到清理型芯的效果。水溶性型芯具有不发气，可降低铸件缺陷、容易清除等特点，清理时不损伤铸件，尤其适用于带有复杂内腔及弯曲孔道的铸件。并且，水溶性型芯容易再回收利用，节能环保，是一种较为先进的制芯技术，有着良好的应用前景。目前，水溶性型芯的综合性能不佳，尚存在型芯强度差、易变形开裂、水溶溃散性不理想等缺陷，因此限制了其广泛应用。纳米碳纤维具有抗拉强度高、耐久性好等优良特性，在水溶性型芯材料中掺杂纳米碳纤维有利于使增强材料的抗裂或抗剪能力，提高材料的强度、刚度和抗裂性能，从而改善水溶性型芯的性能。
【发明内容】
[0003]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度、低吸湿、抗裂性能好的纳米碳纤维掺杂水溶性型芯及其制备方法。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯，其是由下述重量份的原料制得:高岭土30-40，水滑石粉10-15，柠檬酸钠3-5，氯化钠5-10，纳米碳纤维0.5-1，水玻璃5-10，双十二碳醇酯0.2-0.4,异丙醇铝0.1-0.15,微晶蜡1-2,醋酸酯淀粉1-2,粘结助剂10-15；所述粘结助剂由下列重量份的原料制成:瓜尔胶3-5，丙烯酸0.5-1，烯基琥珀酸酐0.3-0.5，过硫酸铵0.01-0.015，木质素磺酸钙1-2，硅烷偶联剂KH-570 0.1-0.2，水40-60;粘结助剂的制备方法是将瓜尔胶、烯基琥珀酸酐和木质素磺酸钙加入水中80_90°C搅拌l_2h，然后加入其余原料60-70°C、1000-1500r/min搅拌1 -2h，冷却后即得。
[0005]—种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯的制备方法，包括以下步骤:(1)按重量称取原料，先将高岭土、水滑石粉和柠檬酸钠共同研磨l_2h，再与水玻璃、氯化钠共同加入混料机高速混合10-15min，然后于600-700 °C烧结l_2h，冷却后研磨至200-300目，得A组分；(2)将异丙醇铝加入60-80倍重量的水中，将pH调至3-4后加入纳米碳纤维和双十二碳醇酯并于85-95°C搅拌2-4h，然后将温度调至40-60°C并加入其余原料搅拌l-2h，冷却后得B 组分；(3)将A组分与B组分加入混料机后高速混合10-20min，然后装填到模具中压实，待其固化后脱模，于200-250°C下烘干12-24h，最后根据需要对其外形进行进行机械加工，即得纳米碳纤维掺杂水溶性型芯。
[0006]本发明的优点是:本发明通过瓜尔胶、烯基琥珀酸酐、丙烯酸、木质素磺酸钙和硅烷偶联剂KH-570之间的复配及反应制得粘结助剂，有利于型芯的成型，并能有效改善型芯的抗拉性能和抗吸湿性； 同时通过纳米碳纤维等原料的添加，使制得的水溶性型芯具有良好的强度、稳定性和低吸湿性，不易发生开裂、缺陷，水溶溃散性好，易于清除，绿色环保，实用价值高。【具体实施方式】
[0007]—种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯，其是由下述重量份的原料制得:高岭土 30，水滑石粉10，柠檬酸钠3，氯化钠5，纳米碳纤维0.5，水玻璃5，双十二碳醇酯 〇.2，异丙醇铝0.1，微晶蜡1，醋酸酯淀粉1，粘结助剂10;所述粘结助剂由下列重量份的原料制成:瓜尔胶3，丙烯酸0.5，烯基琥珀酸酐0.3，过硫酸铵0.01，木质素磺酸钙1，硅烷偶联剂KH-570 0.1，水40 ;粘结助剂的制备方法是将瓜尔胶、烯基琥珀酸酐和木质素磺酸钙加入水中80°C搅拌lh，然后加入其余原料60°C、1000r/ min搅拌lh，冷却后即得。
[0008]—种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯的制备方法，包括以下步骤:(1)按重量称取原料，先将高岭土、水滑石粉和柠檬酸钠共同研磨lh，再与水玻璃、氯化钠共同加入混料机高速混合lOmin，然后于600°C烧结lh，冷却后研磨至200目，得A组分；(2)将异丙醇铝加入60倍重量的水中，将pH调至3后加入纳米碳纤维和双十二碳醇酯并于85°C搅拌2h，然后将温度调至40°C并加入其余原料搅拌lh，冷却后得B组分；(3)将A组分与B组分加入混料机后高速混合lOmin，然后装填到模具中压实，待其固化后脱模，于200°C下烘干12h，最后根据需要对其外形进行进行机械加工，即得纳米碳纤维掺杂水溶性型芯。
[0009]经检验，上述制得的水溶性型芯性能如下:抗拉强度:6.9MPa;溃散性能:在水中完全溃散时间< lOmin;抗吸湿性能:空气湿度80%的条件下放置24h，抗拉强度降低4.6%。
【主权项】
1.一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得: 高岭土 30-40，水滑石粉10-15，柠檬酸钠3-5，氯化钠5-10，纳米碳纤维0.5-1，水玻璃5-10，双十二碳醇酯0.2-0.4,异丙醇铝0.1-0.15,微晶蜡1-2,醋酸酯淀粉1-2,粘结助剂10-15；所述粘结助剂由下列重量份的原料制成:瓜尔胶3-5，丙烯酸0.5-1，烯基琥珀酸酐0.3-0.5，过硫酸铵0.01-0.015，木质素磺酸钙1-2，硅烷偶联剂KH-570 0.1-0.2，水40-60;粘结 助剂的制备方法是将瓜尔胶、烯基琥珀酸酐和木质素磺酸钙加入水中80_90°C搅拌l_2h，然 后加入其余原料60-70°C、1000-1500r/min搅拌1 -2h，冷却后即得。2.根据权利要求1所述的一种纳米碳纤维掺杂水溶性型芯的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤:(1)按重量称取原料，先将高岭土、水滑石粉和柠檬酸钠共同研磨l_2h，再与水玻璃、氯 化钠共同加入混料机高速混合10-15min，然后于600-700 °C烧结l_2h，冷却后研磨至200-300目，得A组分；(2)将异丙醇铝加入60-80倍重量的水中，将pH调至3-4后加入纳米碳纤维和双十二碳 醇酯并于85-95°C搅拌2-4h，然后将温度调至40-60°C并加入其余原料搅拌l_2h，冷却后得B 组分；(3)将A组分与B组分加入混料机后高速混合10-20min，然后装填到模具中压实，待其固 化后脱模，于200-250°C下烘干12-24h，最后根据需要对其外形进行进行机械加工，即得纳 米碳纤维掺杂水溶性型芯。
【文档编号】C04B28/26GK105967624SQ201610090145
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】张洪滨
【申请人】蚌埠市鸿安精密机械有限公司