专利摘要

专利摘要

本发明提供一种选择性激光烧结用改性覆膜砂及其制备方法，该覆膜砂由改性二维TiC、石墨烯、砂粒、乌洛托品、酚醛树脂和硬脂酸钙按照(1～2)∶1～2∶100∶10～15∶1～5∶4～8的重量比例混合而成；先将改性二维TiC、石墨烯、砂粒倒入混砂机中搅拌加热至120～140℃，再加入酚醛树脂，混砂60～100s，温度下降到110℃，再加入乌洛托品水溶液和硬脂酸钙，混砂30s搅拌至散砂状态。该本发明制得的改性覆膜砂具有环保，烧结固化时间短，产品强度高的优点。

权利要求

1.一种选择性激光烧结用改性覆膜砂，其特征在于:由改性二维TiC、石墨烯、砂粒、乌洛托品、酚醛树脂和硬脂酸钙按照1~2∶1~2∶100∶10~15∶1~5∶4~8的重量比例混合而成；

所述砂粒为硅砂，粒径为70～140μm，所述酚醛树脂由PF8121型热塑性酚醛树脂和PF8122型热塑性酚醛树脂按照7∶5的重量比例混合而成；

所述改性二维TiC通过以下步骤制备而成:

（1）二维TiC与RMgCl溶液按照2∶1的重量比例混合成均匀溶液；

（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入KH溶液，溶液中KH与RMgCl的质量比为2∶1，搅拌混合均匀；

（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入有机硅烷偶联剂和溴乙烷，溶液中有机硅烷偶联剂、RMgCl、溴乙烷的重量比为1∶1∶2，混合搅拌均匀；

（4）对步骤（3）所得混合溶液进行过滤，将所得滤渣投入NaOH溶液中，滤渣与NaOH质量比为1∶2，之后依次进行过滤、清洗、烘干处理，得到表面负载镁离子的二维TiC；

（5）对尼龙、热塑性酚醛树脂和硅烷偶联剂按照1∶1∶1的质量比例进行熔融共混处理，之后加入步骤（4）所得的表面负载镁离子的二维TiC，搅拌分散处理30min，然后对所得产物依次进行冷却、破碎处理，得到直径为50~100μm的改性二维TiC；

所述步骤（1）中RMgCl溶液的浓度10~30mol/L，溶液温度为40~60℃；

所述步骤（2）中KH溶液的浓度为20~40 mol/L，溶液温度为40~60℃；

所述步骤（4）中NaOH溶液的浓度为20~40 mol/L，溶液温度为20~30℃；

所述步骤（5）中硅烷偶联剂为由KH550、KH560、KH570等比例混合而成；

所述步骤（1）和（2）中的搅拌时间为30min，搅拌转速为20r/min；

所述步骤（5）中的熔融温度为300℃，共混搅拌速度为20~40r/min，熔融共混时间为10min；所述步骤（5）中的搅拌分散处理时间为30min，冷却速度为10℃/min；

所述的选择性激光烧结用改性覆膜砂的制备方法，包括如下步骤:先对改性二维TiC、石墨烯、砂粒混合搅拌并加热至120~140℃，再加入酚醛树脂，混合处理60~100s，停止加热，待温度下降至110℃时加入乌洛托品水溶液和硬脂酸钙，混合搅拌至物料呈散砂状态。

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种选择性激光烧结用改性覆膜砂及其制备方法。

背景技术

在砂型铸造过程中，芯盒和模样的制备是至关重要的。传统的制备方法工艺复杂、成本高、周期长。特别是对于大型复杂薄壁铸件用砂型，常常有多个砂型组合而成，其相互间位置尺寸稍有差错就会导致铸件精度不高，表面质量差，切削加工量大，不仅浪费了大量金属材料，而且增加了加工费用，工作效率低，经济效果差。选择性激光烧结SLS技术属于3D打印技术的一种，它具备成型速度快，成型精度高，生产周期短，经济成本低的特点，采用SLS技术制备砂型将是以后砂型铸造的趋势。

覆膜砂是SLS成形的重要原材料，是指在砂粒上覆有树脂膜的一种型砂，具有耐高温、低膨胀、不脱壳等特性，是汽车缸体、缸盖、进气歧管，管件、泵体等复杂铸件的最佳造型材料之一。目前，SLS成形用的覆膜砂的缺点在于所得烧结产品强度低，固化时间较长，环保性差。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种选择性激光烧结用改性覆膜砂，经SLS烧结后，所得产品的综合机械性能优异。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种选择性激光烧结用改性覆膜砂，由改性二维TiC、石墨烯、砂粒、乌洛托品、酚醛树脂和硬脂酸钙按照(1～2)∶(1～2)∶100∶(10～15)∶(1～5)∶(4～8)的重量比例混合而成；

优选的，所述砂粒为硅砂，粒径为70～140μm，所述酚醛树脂由PF8121型热塑性酚醛树脂和PF8122型热塑性酚醛树脂按照7∶5的重量比例混合而成。

本发明的另一个目的在于提供一种如上所述的选择性激光烧结用改性覆膜砂得制备方法，先对改性二维TiC、石墨烯、砂粒混合搅拌并加热至120～140℃，再加入酚醛树脂，混合处理60～100s，停止加热，待温度下降至110℃时加入乌洛托品水溶液和硬脂酸钙，混合搅拌至物料呈散砂状态。

具体来说，所述改性二维TiC通过以下步骤制备而成：

(1)二维TiC与RMgCl溶液按照2∶1的重量比例混合成均匀溶液；

(2)向步骤(1)所得混合溶液中加入KH溶液，溶液中KH与RMgCl的质量比为2∶1，搅拌混合均匀；

(3)向步骤(2)所得混合溶液中加入有机硅烷偶联剂和溴乙烷，溶液中有机硅烷偶联剂、RMgCl、溴乙烷的重量比为1∶1∶2，混合搅拌均匀；

(4)对步骤(3)所得混合溶液进行过滤，将所得滤渣投入NaOH溶液中，滤渣与NaOH质量比为1∶2，之后依次进行过滤、清洗、烘干处理，得到表面负载镁离子的二维TiC；

(5)对尼龙、热塑性酚醛树脂和硅烷偶联剂按照1∶1∶1的质量比例进行熔融共混处理，之后加入步骤(4)所得的表面负载镁离子的二维TiC，搅拌分散处理30min，然后对所得产物依次进行冷却、破碎处理，得到直径为50～100μm的改性二维TiC。

优选的，所述步骤(1)中RMgCl溶液的浓度10～30mol/L，溶液温度为40～60℃。

优选的，所述步骤(2)中KH溶液的浓度为20～40mol/L，溶液温度为40～60℃。

优选的，所述步骤(4)中NaOH溶液的浓度为20～40mol/L，溶液温度为20～30℃。

优选的，所述步骤(5)中硅烷偶联剂为由KH550、KH560、KH570等比例混合而成。

优选的，所述步骤(1)和(2)中的搅拌时间为30min，搅拌转速为20r/min。

优选的，所述步骤(5)中的熔融温度为300℃，共混搅拌速度为20～40r/min，熔融共混时间为10min。

优选的，所述步骤(5)中的搅拌分散处理时间为30min，冷却速度为10℃/min

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的改性覆膜砂具有环保，烧结固化时间短，产品强度高的特点。

附图说明

图1是由改性覆膜砂选择性激光烧结成形的零件

具体实施方式

以下结合实施例1～3来对本发明作进一步的说明。

实施例1：

选择性激光烧结用改性覆膜砂及其制备方法步骤为：

(1)向RMgCl溶液中加入二维TiC，RMgCl溶液浓度10mol/L，温度40℃；二维TiC与RMgCl溶液重量比例为2∶1，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为30min，转速为20r/min；

(2)随后向RMgCl溶液中继续加入KH溶液，KH溶液的浓度为20mol/L，溶液温度为40℃；KH溶液与RMgCl溶液质量比2∶1，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为30min，转速为20r/min；

(3)随后继续加入有机硅烷偶联剂和溴乙烷，有机硅烷偶联剂与RMgCl溶液重量比为1∶2，溴乙烷与RMgCl溶液重量比为1∶2，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为10min，转速为20r/min；

(4)随后对所得溶液进行过滤，将所得滤渣投入NaOH溶液中，NaOH溶液的浓度为20mol/L，溶液温度为20℃；滤渣与NaOH质量比为1∶2，放置20min后，进行过滤，并用清水清洗，烘干，得到表面负载镁离子的二维TiC；

(5)对尼龙、热塑性酚醛树脂和硅烷偶联剂进行熔融共混处理，硅烷偶联剂为由KH550、KH560、KH570三种混合而成，质量比例为1∶1∶1，熔融温度为300℃，共混搅拌速度为30r/min，熔融共混时间为10min，之后加入步骤(4)所得的表面负载镁离子的二维TiC，搅拌分散处理30min，然后对所得产物进行冷却，冷却速度为10℃/min，随后进行破碎处理，破碎成直径为50～100μm的改性二维TiC；

(6)将改性二维TiC、石墨烯、硅砂(粒径范围在70～140μm之间)倒入混砂机中搅拌加热至130℃，再加入酚醛树脂，酚醛树脂由PF8121，PF8122两种系列混合而成，重量比例为7∶5；混砂80s，温度下降到110℃，再加入乌洛托品水溶液和硬脂酸钙，混砂30s搅拌至散砂状态；改性二维TiC、石墨烯、砂粒、树脂固化剂乌洛托品、调整覆膜砂热稳定性和溃散性的酚醛树脂、硬脂酸钙组成，其重量比例为1∶1∶100∶13∶3∶6。

实施例2：

(1)向RMgCl溶液中加入二维TiC，RMgCl溶液浓度25mol/L，温度55℃；二维TiC与RMgCl溶液重量比例为2∶1，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为30min，转速为20r/min；

(2)随后向RMgCl溶液中继续加入KH溶液，KH溶液的浓度为30mol/L，溶液温度为50℃；KH溶液与RMgCl溶液质量比2∶1，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为30min，转速为20r/min；

(3)随后继续加入有机硅烷偶联剂和溴乙烷，有机硅烷偶联剂与RMgCl溶液重量比为1∶2，溴乙烷与RMgCl溶液重量比为1∶2，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为10min，转速为20r/min；

(4)随后对所得溶液进行过滤，将所得滤渣投入NaOH溶液中，NaOH溶液的浓度为25mol/L，溶液温度为20℃；滤渣与NaOH质量比为1∶2，放置20min后，进行过滤，并用清水清洗，烘干，得到表面负载镁离子的二维TiC；

(5)对尼龙、热塑性酚醛树脂和硅烷偶联剂进行熔融共混处理，硅烷偶联剂为由KH550、KH560、KH570三种混合而成，质量比例为1∶1∶1，熔融温度为300℃，共混搅拌速度为20r/min，熔融共混时间为10min，之后加入步骤(4)所得的表面负载镁离子的二维TiC，搅拌分散处理30min，然后对所得产物进行冷却，冷却速度为10℃/min，随后进行破碎处理，破碎成直径为50～100μm的改性二维TiC；

(6)将改性二维TiC、石墨烯、硅砂(粒径范围在70～140μm之间)倒入混砂机中搅拌加热至130℃，再加入酚醛树脂，酚醛树脂由PF8121，PF8122两种系列混合而成，重量比例为7∶5；混砂80s，温度下降到110℃，再加入乌洛托品水溶液和硬脂酸钙，混砂30s搅拌至散砂状态。改性二维TiC、石墨烯、砂粒、树脂固化剂乌洛托品、调整覆膜砂热稳定性和溃散性的酚醛树脂、硬脂酸钙组成，其重量比例为1∶1∶100∶13∶3∶6。

实施例3：

(1)向RMgCl溶液中加入二维TiC，RMgCl溶液浓度20mol/L，温度55℃；二维TiC与RMgCl溶液重量比例为2∶1，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为30min，转速为20r/min；

(2)随后向RMgCl溶液中继续加入KH溶液，KH溶液的浓度为30mol/L，溶液温度为50℃；KH溶液与RMgCl溶液质量比2∶1，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为30min，转速为20r/min；

(3)随后继续加入有机硅烷偶联剂和溴乙烷，有机硅烷偶联剂与RMgCl溶液重量比为1∶2，溴乙烷与RMgCl溶液重量比为1∶2，随后进行搅拌混合均匀，搅拌时间为10min，转速为20r/min；

(4)随后对所得溶液进行过滤，将所得滤渣投入NaOH溶液中，NaOH溶液的浓度为20mol/L，溶液温度为20℃；滤渣与NaOH质量比为1∶2，放置20min后，进行过滤，并用清水清洗，烘干，得到表面负载镁离子的二维TiC；

(5)对尼龙、热塑性酚醛树脂和硅烷偶联剂进行熔融共混处理，硅烷偶联剂为由KH550、KH560、KH570三种混合而成，质量比例为1∶1∶1，熔融温度为300℃，共混搅拌速度为20r/min，熔融共混时间为10min，之后加入步骤(4)所得的表面负载镁离子的二维TiC，搅拌分散处理30min，然后对所得产物进行冷却，冷却速度为10℃/min，随后进行破碎处理，破碎成直径为50～100μm的改性二维TiC；

(6)将改性二维TiC、石墨烯、硅砂(粒径范围在70～140μm之间)倒入混砂机中搅拌加热至130℃，再加入酚醛树脂，酚醛树脂由PF8121，PF8122两种系列混合而成，重量比例为7∶5；混砂80s，温度下降到110℃，再加入乌洛托品水溶液和硬脂酸钙，混砂30s搅拌至散砂状态；改性二维TiC、石墨烯、砂粒、树脂固化剂乌洛托品、调整覆膜砂热稳定性和溃散性的酚醛树脂、硬脂酸钙组成，其重量比例为1∶1∶100∶13∶3∶6。

一种选择性激光烧结用改性覆膜砂及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。