本发明涉及一种水溶性芯模材料的制备方法，属于芯模材料制备技术领域。
背景技术：
水溶性芯模材料，是指通过各种水溶性胶粘剂将一些填料粘结在一起，并根据使用要求制成具有一定形状的，在使用温度范围内具有一定的力学性能并可保持形状的，在脱模时使用水等溶剂使其溃散然后脱模获得产品的一种复合材料。水溶性芯模材料由于成型精度高、成本低、效率高、易脱模等特点，在各种高标准严要求的铸造和复合材料制造工业中获得了广泛的应用。作为传统的水溶性胶粘剂的淀粉类高分子，具有无毒害、无污染等特点，同时成膜性能好，具有优良的粘合性能，溃散性好，是一种应用前景广阔的天然水溶性胶粘剂。
作为传统的水溶性胶粘剂的淀粉类高分子，具有无毒害、无污染等特点，同时成膜性能好，具有优良的粘合性能，溃散性好，是一种应用前景广阔的天然水溶性胶粘剂。但是由于其力学性能的不足，使淀粉类高分子用做水溶性芯模材料的研究一度处于停滞状态。同时，以前对水溶性芯模材料的改进，主要是围绕着对使用的胶粘剂的开发进行的，而对芯模材料使用的填料的研究重视不够。这在一定程度上也限制了芯模材料的发展。传统使用的填料由于存在密度较大、形状不规则、易引起应力集中等问题，已经难以满足一些高性能芯模材料的使用要求因此，制备一种高强性能的芯模材料很有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有的水溶性淀粉芯模材料，力学性能较低、改性填料密度较大易引起应力集中的问题，提供了一种水溶性芯模材料的制备方法，本发明通过将玉米淀粉改性接枝氰乙基团，使其疏水改性，降低其淀粉交联强度，使其水溶性能增强，同时对其复合大豆分离蛋白，改性淀粉力学强度，随后通过空心微球进行复合填充，在有效改善淀粉基水溶性芯模材料的同时，降低填料填充应力集中的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按质量比1:5，将玉米淀粉与质量分数1%氢氧化钠溶液搅拌混合，在35～40℃下水浴加热25～30min，随后保温滴加氢氧化钠质量30%的丙烯腈单体，控制滴加速度为1mL/min，待滴加完成后，用冰醋酸调节pH至5.5，保温反应15～20min后，静置冷却至室温，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥20～24h，制备得改性接枝玉米淀粉，备用；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份质量分数20%氯化钠溶液、10～15份上述制备的改性接枝玉米淀粉、1～2份叠氮化钠和5～10份大豆分离蛋白置于三角烧瓶中，搅拌混合25～30min，抽真空至10～15Pa并置于0～5℃下静置20～24h，制备得混合改性液；
（3）按体积比1:1，将正己烷与上述制备的混合改性液搅拌混合并置于烧杯中，随后对烧杯中滴加正己烷质量5%失水山梨糖醇脂肪酸酯，搅拌混合并置于高速剪切乳化机中，剪切乳化10～15min后，对烧杯中添加正己烷质量3%的聚乙烯醇，在45～50℃下搅拌混合3～5h，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，在65～70℃下干燥6～8h，制备得交联空心微球；
（4）按重量份数计，分别称量25～30份交联空心微球、30～35份步骤（1）备用的改性接枝玉米淀粉和10～15份质量分数5%四硼酸钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下，将模具置于25～30MPa下压制45～60s，随后静置固化6～8h，再在65～70℃下干燥6～8h，自然冷却至室温即可制备得一种水溶性芯模材料。
本发明制备的水溶性芯模材料在室温下水溶速率为0.035g/min，抗压强度可达9.5～12.0MPa，密度为1.03g/cm3，热膨胀系数为3.85×10-6/℃-1。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的水溶性芯模材料压缩强度较同类产品提高25～30%，且填料结合度较高，水溶速率提高10～15%；
（2）本发明制备过程简单，通过淀粉进行制备，绿色安全无污染。
具体实施方式
首先按质量比1:5，将玉米淀粉与质量分数1%氢氧化钠溶液搅拌混合，在35～40℃下水浴加热25～30min，随后保温滴加氢氧化钠质量30%的丙烯腈单体，控制滴加速度为1mL/min，待滴加完成后，用冰醋酸调节pH至5.5，保温反应15～20min后，静置冷却至室温，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，在45～50℃下干燥20～24h，制备得改性接枝玉米淀粉，备用；按重量份数计，分别称量45～50份质量分数20%氯化钠溶液、10～15份上述制备的改性接枝玉米淀粉、1～2份叠氮化钠和5～10份大豆分离蛋白置于三角烧瓶中，搅拌混合25～30min，抽真空至10～15Pa并置于0～5℃下静置20～24h，制备得混合改性液；按体积比1:1，将正己烷与上述制备的混合改性液搅拌混合并置于烧杯中，随后对烧杯中滴加正己烷质量5%失水山梨糖醇脂肪酸酯，搅拌混合并置于高速剪切乳化机中，剪切乳化10～15min后，对烧杯中添加正己烷质量3%的聚乙烯醇，在45～50℃下搅拌混合3～5h，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，在65～70℃下干燥6～8h，制备得交联空心微球；按重量份数计，分别称量25～30份交联空心微球、30～35份步骤（1）备用的改性接枝玉米淀粉和10～15份质量分数5%四硼酸钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下，将模具置于25～30MPa下压制45～60s，随后静置固化6～8h，再在65～70℃下干燥6～8h，自然冷却至室温即可制备得一种水溶性芯模材料。
实例1
首先按质量比1:5，将玉米淀粉与质量分数1%氢氧化钠溶液搅拌混合，在35℃下水浴加热25min，随后保温滴加氢氧化钠质量30%的丙烯腈单体，控制滴加速度为1mL/min，待滴加完成后，用冰醋酸调节pH至5.5，保温反应15min后，静置冷却至室温，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3次，在45℃下干燥20h，制备得改性接枝玉米淀粉，备用；按重量份数计，分别称量45份质量分数20%氯化钠溶液、10份上述制备的改性接枝玉米淀粉、1份叠氮化钠和5份大豆分离蛋白置于三角烧瓶中，搅拌混合25min，抽真空至10Pa并置于0℃下静置20h，制备得混合改性液；按体积比1:1，将正己烷与上述制备的混合改性液搅拌混合并置于烧杯中，随后对烧杯中滴加正己烷质量5%失水山梨糖醇脂肪酸酯，搅拌混合并置于高速剪切乳化机中，剪切乳化10min后，对烧杯中添加正己烷质量3%的聚乙烯醇，在45℃下搅拌混合3h，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3次后，在65℃下干燥6h，制备得交联空心微球；按重量份数计，分别称量25份交联空心微球、30份改性接枝玉米淀粉和10份质量分数5%四硼酸钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下，将模具置于25MPa下压制45s，随后静置固化6h，再在65℃下干燥6h，自然冷却至室温即可制备得一种水溶性芯模材料。
实例2
首先按质量比1:5，将玉米淀粉与质量分数1%氢氧化钠溶液搅拌混合，在37℃下水浴加热27min，随后保温滴加氢氧化钠质量30%的丙烯腈单体，控制滴加速度为1mL/min，待滴加完成后，用冰醋酸调节pH至5.5，保温反应17min后，静置冷却至室温，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤4次，在47℃下干燥22h，制备得改性接枝玉米淀粉，备用；按重量份数计，分别称量47份质量分数20%氯化钠溶液、12份上述制备的改性接枝玉米淀粉、2份叠氮化钠和7份大豆分离蛋白置于三角烧瓶中，搅拌混合27min，抽真空至12Pa并置于2℃下静置22h，制备得混合改性液；按体积比1:1，将正己烷与上述制备的混合改性液搅拌混合并置于烧杯中，随后对烧杯中滴加正己烷质量5%失水山梨糖醇脂肪酸酯，搅拌混合并置于高速剪切乳化机中，剪切乳化12min后，对烧杯中添加正己烷质量3%的聚乙烯醇，在47℃下搅拌混合4h，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤4次后，在67℃下干燥7h，制备得交联空心微球；按重量份数计，分别称量27份交联空心微球、32份改性接枝玉米淀粉和12份质量分数5%四硼酸钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下，将模具置于27MPa下压制47s，随后静置固化7h，再在67℃下干燥7h，自然冷却至室温即可制备得一种水溶性芯模材料。
实例3
首先按质量比1:5，将玉米淀粉与质量分数1%氢氧化钠溶液搅拌混合，在40℃下水浴加热30min，随后保温滴加氢氧化钠质量30%的丙烯腈单体，控制滴加速度为1mL/min，待滴加完成后，用冰醋酸调节pH至5.5，保温反应20min后，静置冷却至室温，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤5次，在50℃下干燥24h，制备得改性接枝玉米淀粉，备用；按重量份数计，分别称量50份质量分数20%氯化钠溶液、15份上述制备的改性接枝玉米淀粉、2份叠氮化钠和10份大豆分离蛋白置于三角烧瓶中，搅拌混合30min，抽真空至15Pa并置于5℃下静置24h，制备得混合改性液；按体积比1:1，将正己烷与上述制备的混合改性液搅拌混合并置于烧杯中，随后对烧杯中滴加正己烷质量5%失水山梨糖醇脂肪酸酯，搅拌混合并置于高速剪切乳化机中，剪切乳化15min后，对烧杯中添加正己烷质量3%的聚乙烯醇，在50℃下搅拌混合5h，随后抽滤并收集滤饼，用去离子水洗涤5次后，在70℃下干燥8h，制备得交联空心微球；按重量份数计，分别称量30份交联空心微球、35份改性接枝玉米淀粉和15份质量分数5%四硼酸钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下，将模具置于30MPa下压制60s，随后静置固化8h，再在70℃下干燥8h，自然冷却至室温即可制备得一种水溶性芯模材料。