本發明屬于鑄造材料，具體涉及一種基于硅砂的透氣復合材料及其制備方法。
背景技術：
1、在鑄造行業，硅砂基復合材料因成本低廉、耐高溫等特性被廣泛應用于鑄造型砂制備，傳統覆膜砂技術通常采用酚醛樹脂包覆硅砂以提升強度，但樹脂固化后形成的致密結構嚴重限制了材料透氣性，導致鑄件氣孔缺陷率居高不下。現有技術雖嘗試通過添加碳酸鹽發氣劑或引入多孔陶瓷顆粒改善透氣性，但此類方法往往導致材料強度顯著下降，且發氣劑分解產物易污染鑄件表面。有研究提出采用梯度孔隙結構設計平衡透氣性與力學性能，然而傳統造孔工藝難以實現孔隙的跨尺度精確調控，尤其在高溫澆注過程中孔隙結構易發生坍塌失效，無法滿足精密鑄造對透氣穩定性的嚴苛要求。在生態環保領域，透水材料的設計多聚焦于單一滲水功能實現，如利用大孔結構提升透水速率，但此類材料在復雜工況下易因顆粒堵塞或結構破壞導致性能劣化。現有跨領域應用嘗試將鑄造廢砂再生為透水磚等產品，然而未改性硅砂固有的低孔隙率與表面惰性嚴重制約其透水效率，而機械破碎造孔等后處理手段又顯著增加生產成本。更為關鍵的是，當前透氣性調控技術普遍缺乏環境響應性，無法根據應用場景需求實現透氣性能的動態適配，導致材料在多場景應用中出現功能割裂。
2、因此，開發一種兼具孔隙穩定性、環境自適應透氣調節能力及跨場景兼容性的硅砂基復合材料，需從根本上突破傳統透氣性設計依賴物理混合造孔的局限性，通過材料本征結構與功能組分的協同作用，實現透氣通道的智能構筑與性能維持，從而解決鑄造精密成型與生態透水功能難以兼容的核心技術瓶頸。
技術實現思路
1、針對上述情況，本發明提供了一種基于硅砂的透氣復合材料及其制備方法，以活性硅砂為核心，通過梯度蝕刻技術構建多級動態孔隙結構，在高溫鑄造場景中介孔自適應膨脹，實現高效排氣與雜質吸附，膠黏劑體系的可逆交聯，能夠在鑄造高溫下形成高強度粘結網絡，還能夠應用于農業或園藝種植領域，實現跨領域性能的突破。
2、為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：
3、本發明提供了一種基于硅砂的透氣復合材料，所述透氣復合材料包括以下重量份原料：活性硅砂55-72份、zno（氧化鋅）懸浮液80份、agno3（硝酸銀）溶液10-30份、wbpu（水性聚氨酯）12-20份和透氣調節劑8-12份。
4、進一步地，所述活性硅砂由以下重量份原料制備而成：硅砂59-76份和kh-550（硅烷偶聯劑）1份，所述活性硅砂制備方法如下：稱取硅砂59-76份浸于純化水中超聲清洗15min、烘干后，轉移至高速混料機中，稱取kh-550?1份加入其中，800?rpm混合10?min，靜置得到活性硅砂。
5、進一步地，所述zno懸浮液由以下重量份原料制備而成：納米二氧化硅1份、zno1-4份和去離子水95-98份，所述zno懸浮液制備方法如下：稱取納米二氧化硅1份和zno1-4份加入95-98份去離子水中，500?w超聲破碎30?min分散，配制得到zno懸浮液。
6、進一步地，所述硅砂為鑄造用圓形硅砂顆粒，sio2含量＞96%，含泥量＜0.30%，粒度范圍為0.21-0.42?mm。
7、進一步地，所述wbpu固含量為40%。
8、進一步地，所述agno3溶液摩爾濃度為0.1?mol/l。
9、進一步地，所述透氣調節劑選擇膨脹珍珠巖、生物炭和沸石粉中的一種或多種。
10、本發明還提供了一種基于硅砂的透氣復合材料的制備方法，具體包括如下步驟：
11、步驟1：稱取agno3溶液10-30份和zno懸浮液80份，將agno3溶液滴加至zno懸浮液中，邊滴加邊攪拌，滴加完成后在365?nm紫外光照射下80?rpm持續攪拌2?h反應，反應完成后8000?rpm離心10?min，棄上清、收集沉淀，得到ag@zno；
12、步驟2：稱取wbpu12-20份，將ag@zno用無水乙醇洗滌后分散于wbpu中，50?rpm攪拌1?h，得到粘結相；
13、步驟3：稱取透氣調節劑8-12份和活性硅砂55-72份，將透氣調節劑活化后與活性硅砂混勻，得到初混料；
14、步驟4：將初混料與粘結相轉移至攪拌器中，真空條件下200?rpm攪拌20?min，0.5mpa壓力下預壓成型，得到預壓坯體，將預壓坯體置于熱壓機中200℃、2?mpa下保持1?h，冷卻后得到基于硅砂的透氣復合材料。
15、進一步地，所述透氣調節劑為膨脹珍珠巖時，活化過程為400℃下將膨脹珍珠巖預膨脹處理10?min。
16、進一步地，所述透氣調節劑為生物炭時，活化過程為將生物炭置于管式爐中，在氮氣保護下以5℃/min升溫至600℃保溫2?h。
17、進一步地，所述透氣調節劑為沸石粉時，活化過程為將沸石粉用0.1?mol/l鹽酸浸泡1?h后洗滌至中性并烘干。
18、本發明取得的有益效果如下：
19、本發明所提供的一種基于硅砂的透氣復合材料，以兩親性硅砂為核心載體，通過梯度蝕刻技術構建多級動態孔隙網絡，突破傳統硅砂材料透氣性不足的技術瓶頸；硅砂基體的介孔結構在高溫鑄造場景中自適應膨脹，實現氣體高效排出與熔渣原位吸附的雙重調控，而wbpu的可逆交聯網絡賦予材料高強度粘結與廢棄后環境降解的雙重特性；納米二氧化硅與ag@zno的協同設計，不僅通過光催化效應增強材料自清潔能力，還利用銀鋅協同抗菌機制實現跨場景長效抑菌，結合透氣調節劑的定向吸附與緩釋功能，形成結構穩定-環境響應-功能再生的一體化解決方案。制備的復合材料在高溫下形成致密透氣層，避免鑄件氣孔缺陷；也可作為園藝透水基材，透水通道與養分緩釋網絡耦合，促進植物根系健康生長。光還原法原位合成的ag@zno能夠有效避免化學還原劑殘留，而硅砂與透氣調節劑等天然原料的循環利用，顯著降低環境負荷，為綠色材料開發提供新的方向。
1.一種基于硅砂的透氣復合材料，其特征在于，所述透氣復合材料包括以下重量份原料：活性硅砂55-72份、zno懸浮液80份、agno3溶液10-30份、wbpu12-20份和透氣調節劑8-12份；
2.根據權利要求1所述的一種基于硅砂的透氣復合材料，其特征在于，所述硅砂為鑄造用圓形硅砂顆粒；
3.一種根據權利要求1-2任一項所述的一種基于硅砂的透氣復合材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：
4.?根據權利要求3所述的一種基于硅砂的透氣復合材料的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述光照過程采用365?nm紫外光照射；
5.?根據權利要求3所述的一種基于硅砂的透氣復合材料的制備方法，其特征在于，所述透氣調節劑為膨脹珍珠巖時，步驟4中所述活化過程為400℃下將膨脹珍珠巖預膨脹處理10?min。
6.?根據權利要求3所述的一種基于硅砂的透氣復合材料的制備方法，其特征在于，所述透氣調節劑為生物炭時，步驟4中所述活化過程為將生物炭置于管式爐中，在氮氣保護下升溫至600℃保溫2?h。
7.根據權利要求3所述的一種基于硅砂的透氣復合材料的制備方法，其特征在于，所述透氣調節劑為沸石粉時，步驟4中所述活化過程為將沸石粉用鹽酸浸泡后洗滌至中性并烘干。