本发明涉及铸造材料，具体为一种铸造用保温发热补贴片材料及其制备方法。
背景技术：
1、铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。随着科学技术的飞速发展，各种装置、设备不断涌现，在进行生产铸造的工艺过程中，经常遇到所需铸件的尺寸大小不一问题，铸件在成型过程中，由于尺寸大小的不同，钢液在冷凝时，其尺寸较大的区域内部凝固速度较慢，导致该区域内部极容易出现缩孔、缩松等缺陷，从而严重影响铸件的质量，无法适应市场的需求。
2、例如公告号为cn115283621a的发明专利公开了一种铸件的发热补贴、制备方法及应用，该发热补贴按照材料质量百分比包括：发热剂22％-27％、保温材料20％-25％、耐火骨料18％-23％、粘结剂20％-25％、助燃剂3.5％-4.5％及氧化剂3％-4％；该铸件的发热补贴满足铸件的补缩需求，浇注成型落砂后，发热补贴自行脱落，便于清理，显著地减少后序的毛坯清理、机加工的工作量，但是由于发热补贴中的发热剂是直接与其他原料进行混合，在使用时，长时间的高温环境容易导致发热剂在发热补贴中产生迁移运动，导致发热补贴中的发热剂容易迁移至材料表面并脱落，从而造成发热补贴材的使用时间有限，不能多次重复使用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种铸造用保温发热补贴片材料及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种铸造用保温发热补贴片材料，包括复合发热材料、高铝玻化微珠、高纯石英砂、酚醛树脂、固化剂和硅烷偶联剂；按重量份数计，所述复合发热材料的重量份数为80-120份，所述高铝玻化微珠的重量份数为5-10份，所述高纯石英砂的重量份数为15-30份，所述酚醛树脂的重量为复合发热材料与高纯石英砂重量总和的5-10％，所述固化剂的重量为酚醛树脂的20-28％，所述硅烷偶联剂的重量为酚醛树脂的1-3％。
4、作为本发明的进一步优选方案，所述复合发热材料的制备方法如下：
5、1)将硝酸铁、氟化铵以及尿素加入到去离子水中，室温下搅拌溶解后得到混合液，然后倒入水热反应釜中，加入硝酸镍并混合均匀，密封后在120-130℃下反应6-10h，待反应结束后，将产物用去离子水润洗干净，烘干后得到前驱体产物；
6、2)将硫化钠加入到去离子水中，室温下搅拌溶解后倒入水热反应釜中，再加入前驱体产物，密封后在100-110℃下反应8-12h，待反应结束后，将产物用去离子水润洗干净，烘干后得到花状纳米颗粒；
7、3)将发热剂加入到去离子水中，超声分散均匀得到分散液，将多孔碳纤维布材料浸入到分散液中，转移至真空浸渍罐中，抽真空至50-100pa，并在100-200w超声作用下浸渍30-50min，缓慢泄压至常压，重复操作2-5次，烘干后得到预处理碳纤维布材料；
8、4)将花状纳米颗粒超声分散在去离子水中，然后将预处理碳纤维布材料浸入其中，并转移至真空浸渍罐中，抽真空至10-50pa，并在200-300w超声作用下浸渍40-70min，缓慢泄压至常压，重复操作2-5次，烘干后进行裁剪，得到复合发热材料。
9、作为本发明的进一步优选方案，所述硝酸铁、氟化铵、尿素、去离子水、硝酸镍的用量比例为(1-3)g：(0.2-0.4)g：(0.7-0.9)g：(50-80)ml：(0.5-1.2)g。
10、作为本发明的进一步优选方案，所述硫化钠、去离子水、前驱体产物的用量比例为(2-4)g：(50-80)ml：(1-2)g。
11、作为本发明的进一步优选方案，所述发热剂由质量比为1：(1-2)：(2-4)的铝粉、硝酸钾和空心微珠混合而成；
12、所述发热剂、去离子水、多孔碳纤维布材料的用量比例为(6-10)g：(80-120)ml：(5-10)g；
13、作为本发明的进一步优选方案，所述花状纳米颗粒、去离子水、预处理碳纤维布材料的用量比例为(3-8)g：(100-150)ml：(10-18)g。
14、作为本发明的进一步优选方案，所述多孔碳纤维布材料的制备方法如下：
15、1)将聚丙烯腈粉末置于n,n-二甲基甲酰胺中，在60-65℃下磁力搅拌2-5h，待溶液澄清后，滴入二苯基甲烷二异氰酸酯，继续恒温搅拌1-2h，然后超声处理10-30min，经脱泡处理后得到纺丝液；
16、2)将纺丝液转入注射器中，纺丝速度为18-23mm/min，以蒸馏水为凝固浴，注射器到滚筒的距离为70-90cm，纺丝制得的纤维材料在转速为15-30r/min的滚筒上，所得到的纤维材料超声20-40min后，在蒸馏水中静置，待无气泡产出后放入60-70℃烘箱干燥除去水分，得到中空发泡纤维材料；
17、3)将中空发泡纤维材料放入烘箱中，先由室温加热至160-180℃，保温1-3h，再升温至220-240℃并保温1-3h，最后升温至270-280℃保温1-3h，然后降至室温，得到预氧化中空发泡纤维材料，然后浸入到氢氧化钾水溶液中，在95-100℃下浸泡3-7h，经洗涤烘干后，转移至高温管式炉中，通入高纯氮气，由室温加热至800-860℃并保温1-3h，降温至室温后，进行编织加工，得到多孔碳纤维布材料。
18、作为本发明的进一步优选方案，所述纺丝液中，聚丙烯腈粉末、n,n-二甲基甲酰胺、二苯基甲烷二异氰酸酯的用量比例为(3-6)g：(60-100)ml：(2-5)g。
19、作为本发明的进一步优选方案，所述烘箱中，升温速率为3-5℃/min；
20、所述氢氧化钾水溶液的浓度为2-3mol/l；
21、所述高温管式炉中，升温速率为5-10℃/min。
22、一种铸造用保温发热补贴片材料的制备方法，具体包括如下步骤：
23、将称量好的复合发热材料、高铝玻化微珠、高纯石英砂、酚醛树脂、固化剂和硅烷偶联剂在混砂机中混匀搅拌，搅拌3-8min，搅拌均匀后加入到预先制好的芯盒中，对其进行捣紧，之后静置10-20min，使其固化、成型即可。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25、本发明中，在聚丙烯腈和n，n二甲基甲酰胺的溶液中混入发泡剂二苯基甲烷二异氰酸酯，以水作为凝固浴进行湿法纺丝，利用二苯基甲烷二异氰酸酯与水的化学反应生成二氧化碳，在聚丙烯腈纤维内部制孔，得到中空发泡纤维材料，经高温下的氧化处理后，再对其进行氢氧化钾活化处理，氢氧化钾对碳纤维具有一定的刻蚀作用，可以使碳纤维上的微孔体积增大，再经高温炭化处理以及编织加工，从而得到多孔碳纤维布材料，该碳纤维布材料具有丰富的多孔结构，并且孔隙多为相互连通，从而具有很好的存储空间，为后续发热剂的负载提供充足的空间；然后，通过采用真空浸渍的方式，将由铝粉、硝酸钾和空心微珠混合得到的发热剂渗入到多孔碳纤维布材料的孔隙结构中，为了使提高多孔碳纤维布材料的负载率，在真空浸渍过程中伴有超声处理，在超声波作用下，可以加快发热剂向多孔碳纤维布材料的孔隙结构中渗透，从而可以显著提高其负载率，同时，发热剂中的硝酸钾作为供氧源，在高温的条件下释放氧，铝粉与释放的氧发生反应，为发热补贴接触区域持续供热，此外，为了保证所释放的热量不会快速散失，空心微珠对部分热量进行存储，进一步提高热量供应的持续性；并且，为了防止发热剂发生流失，本发明中以硝酸铁和硫化钠作为铁源和硫源，用硝酸镍作为镍源，通过水热法合成具有花状结构的纳米颗粒，再次通过真空浸渍以及超声辅助的方式，将花状结构的纳米颗粒向多孔碳纤维布材料的孔隙结构中渗透，由于孔隙结构中之前已经填充了大量的发热剂，因此纳米颗粒主要分布在孔隙的端口处，并且由于其具有大量外凸的花瓣状结构，外凸的花瓣状结构可以更好的嵌入在孔隙的端口处，并且通过相互间的堆叠嵌插从而将端口封住，从而将发热剂限固在孔隙中，有效避免了其在高温环境下发生迁移流失，从而有助于提高发热剂的稳定性。
26、本发明中，通过将发热剂牢固的限固在多孔碳纤维布材料中，得到复合发热材料，并添加到发热补贴片材料中，有助于提高发热剂的稳定性，保证拥有充足的热源，使得与发热补贴接触区域的铸件内的钢水处于液态，从而便于冒口对缺陷区域进行补缩，改善铸件成品的质量，同时可以防止长时间的高温环境下发热剂在发热补贴中产生迁移运动至材料表面并脱落，从而可以延长发热补贴材的使用时间，实现多次重复使用，从而提高其使用性能。