[發(fā)明專利]一種聚合物改性的硅溶膠及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910214531.X
• 申請(qǐng)日: 2009-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN101786139A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)順;羅瓊;陳連喜;李楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市惠和硅制品有限公司
• 主分類號(hào): B22C1/18
• 分類號(hào): B22C1/18
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粘接劑復(fù)合材料及其制造方法，具體地，涉及一種聚合物改性 的硅溶膠及其制造方法。

背景技術(shù)

硅溶膠是二氧化硅微粒在水中均勻分散的膠體溶液，又名硅酸溶膠，或二 氧化硅水溶膠，是一種性能優(yōu)良的無機(jī)高分子粘接劑，廣泛應(yīng)用于不同的工業(yè) 領(lǐng)域。精密鑄造工業(yè)中熔模鑄造采用蠟?zāi)Ｐ蜌?，硅溶膠用作蠟?zāi)Ｐ蜌さ恼辰觿? 蠟?zāi)Ｐ蜌け仨毥?jīng)過多次涂掛漿料并撒砂，砂層之間通過硅溶膠與莫來粉組成的 漿料粘接在一起，而不同撒砂層之間的干燥時(shí)間間隔決定了熔模鑄造的生產(chǎn)效 率和經(jīng)濟(jì)成本。

為了適應(yīng)應(yīng)用的要求，人們也開發(fā)出了高聚物改性的硅溶膠，如美國(guó)專利 US005118727A揭示了一種含聚合物的硅溶膠穩(wěn)定混合物，其包括硅溶膠液和PVA 或甲基纖維素，并在pH值2.7-7.0下生成。但是，該專利需要對(duì)硅溶膠進(jìn)行高 要求的酸化、去離子化和金屬離子表現(xiàn)改性，因此，增加了生產(chǎn)工藝；另一方 面，酸性硅溶膠對(duì)熔模鑄造用耐火材料的性能要求較高，特別是對(duì)純度和浸出 物的要求很高，增加了生產(chǎn)成本。另外，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，采用水基硅溶膠 作粘接劑的熔模鑄造廠家，所用的硅溶膠一般為堿性的，使用粘接劑pH值的改 變會(huì)引起很多習(xí)慣上的不適應(yīng)。因此，該專利提供的酸性硅溶膠，生產(chǎn)工藝繁 瑣復(fù)雜，增加了生產(chǎn)成本和銷售價(jià)格，不利于推廣應(yīng)用。

中國(guó)專利0213175.X公開了一種用PVA或改性淀粉或改性纖維素改性的硅 溶膠粘接劑及其制造方法，其成分含有堿性硅溶膠或改性淀粉或改性纖維素。其 制造方法為：先配制PVA或改性淀粉或改性纖維素的水溶液，再準(zhǔn)備堿性硅溶 膠溶液，然后混合上述兩種溶液，并使之均勻，即得到發(fā)明所述的硅溶膠粘接 劑。該發(fā)明的硅溶膠粘接劑是堿性的，克服了酸性硅溶膠的缺陷。但是，在實(shí) 際生產(chǎn)應(yīng)用中，并不能較顯著地達(dá)到其所述的縮短熔模鑄造制殼層間干燥時(shí)間， 提高常溫強(qiáng)度，降低殘留強(qiáng)度的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聚合物改性的硅溶膠，其利用普通的硅溶膠，經(jīng) PVP改性后，可較顯著地縮短熔模鑄造制殼層間干燥時(shí)間，有效地提高蠟?zāi)Ｐ蜌? 常溫強(qiáng)度，降低蠟?zāi)Ｐ蜌埩魪?qiáng)度，而不影響其高溫強(qiáng)度，產(chǎn)品價(jià)格低廉，適 于推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種聚合物改性的硅溶膠，其含有堿性硅溶膠和 聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)，其中，所述堿性硅溶膠中的 SiO₂占所述聚合物改性的硅溶膠的質(zhì)量百分比為20.0％～36.0％，聚乙烯吡咯烷 酮占所述聚合物改性的硅溶膠的質(zhì)量百分比為0.1％～5.0％。

所述聚合物改性的硅溶膠的pH值為8.5～10.5。

所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為1萬～20萬。

所述堿性硅溶膠為SiO₂微粒在水中均勻分散的膠體溶液，其中，SiO2質(zhì)量 百分比為22.0％～40.0％，pH值為9.5～10.5。

所述的聚合物改性的硅溶膠的制造方法，包括以下步驟：

(1)配制聚乙烯吡咯烷酮溶液；

(2)配制堿性硅溶膠；

(3)按一定比例將步驟(1)和步驟(2)制備的溶液均勻混合，即得聚合 物改性的硅溶膠；

其中，步驟(3)中所用的比例使SiO₂占所述聚合物改性的硅溶膠的質(zhì)量百 分比為20.0％～36.0％，聚乙烯吡咯烷酮占所述聚合物改性的硅溶膠的質(zhì)量百分 比為0.1％～5.0％。

本發(fā)明選擇聚合物PVP作為催化劑，促使SiO₂膠團(tuán)凝膠的水分平衡點(diǎn)提高， 漿料涂層在涂覆砂料后，砂料的吸附層促使其中的水分迅速外滲，使?jié){料層的 水分達(dá)到凝膠的平衡點(diǎn)，開始形成凝膠，快速建立濕強(qiáng)度，因此在上一層涂料 尚未完全凝固時(shí)就可涂掛下一層涂料，又不會(huì)出現(xiàn)回溶現(xiàn)象。另外，PVP本身也 是一種性能優(yōu)良的有機(jī)高分子粘結(jié)劑，它有著良好的成膜性，能改善SiO₂在耐 火材料中的分布狀態(tài)。此外，聚合物改性硅溶膠還具有以下特點(diǎn)：(1)有助于涂 層牢固粘附蠟?zāi)１砻?，避免涂料層翹起和開裂；(2)撒砂時(shí)砂粒粘附牢靠，浮砂 減少；(3)脫水性能優(yōu)良，容易形成干燥均勻的涂層；(4)增加型殼濕態(tài)強(qiáng)度， 有利防止脫蠟時(shí)型殼開裂；(5)由于聚合物在焙燒時(shí)會(huì)被燒掉，能提高型殼透氣 性。