[發(fā)明專利]復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑及其制備方法

無效

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• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102962395A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈銀虎;梁濤;王鳳;劉新峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: B22C1/18
• 分類號: B22C1/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 張瑞琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鑄造用型砂和型砂粘結(jié)劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑，本發(fā)明還涉及上述粘結(jié)劑的制備方法。

背景技術(shù)

水玻璃又稱硅酸鈉的水溶液，是一種無機(jī)鑄造粘結(jié)劑，由于價(jià)格低廉、金屬鑄造過程中無煙氣及黑色污染，是目前廣泛應(yīng)用于鑄鋼件生產(chǎn)的型砂粘結(jié)劑之一。但現(xiàn)有水玻璃粘結(jié)劑由于Na₂O離子含量高，在液態(tài)金屬澆注以后，很大一部分型砂與水玻璃被加熱到800℃以上，此時(shí)，水玻璃將變?yōu)橐后w，它會強(qiáng)烈侵蝕石英砂，冷卻之后，水玻璃與石英砂形成極為堅(jiān)硬的砂塊，導(dǎo)致水玻璃砂殘留強(qiáng)度很高，潰散性即出砂性很差，再生和回用困難，這些缺陷很大程度上限制了水玻璃的應(yīng)用。

從化學(xué)角度講，水玻璃砂潰散性差的主要原因是Na₂O離子作用的結(jié)果，即水玻璃中含有大量的Na₂O離子，使得通氣后仍然保持較多的硅酸鈉，在200～300℃時(shí)會聚合成玻璃狀的硅酸鈉，它堅(jiān)硬如石使得第一個(gè)殘留強(qiáng)度高峰上升；而在高溫情況下即達(dá)到熔點(diǎn)后，粘結(jié)膜均呈液態(tài)，開始了熔融水玻璃對石英砂的熔融侵蝕過程，溫度越高，石英砂溶入水玻璃中的量越大，出現(xiàn)模數(shù)越大，出現(xiàn)再造水玻璃，使得水玻璃粘結(jié)膜變厚，冷卻后結(jié)成板塊連成一體，使得殘留強(qiáng)度增大導(dǎo)致潰散性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑，減少了型砂中水玻璃的加入量，澆鑄后的型砂易于潰散，不僅提高了水玻璃砂的再生和回收，而且提高了粘結(jié)能力。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成：

改性劑10%~25%，水玻璃75%~90%，以上組分的含量總和為100%。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

改性劑按質(zhì)量百分比由以下原料組成：

水溶性淀粉33.3%~36.6%、糊精23.8%~24.4%、尿素2.43%~4.76%、三聚磷酸鈉24.4%~28.6%、硼砂9.52%~12.2%，以上組分的含量總和為100%。

本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案中是，復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、制備水溶性聚丙烯酸鈉樹脂水溶液；

步驟2、稱取原料，制備本發(fā)明使用的改性劑；

步驟3、稱取改性劑和水玻璃，制備本發(fā)明的復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑。

本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于，

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1.1、按質(zhì)量比為1~8:1分別稱取丙烯酸單體和固體氫氧化鈉，將稱取的丙烯酸單體和固體氫氧化鈉混合在一起并不斷的攪拌，得到丙烯酸鈉溶液，再用固體氫氧化鈉調(diào)節(jié)丙烯酸鈉溶液的pH值為7.0～11.0；

步驟1.2、根據(jù)步驟1.1中得到的丙烯酸鈉溶液稱取過硫酸銨，過硫酸銨的質(zhì)量為丙烯酸鈉溶液質(zhì)量的5%~15%；

步驟1.3、將步驟1.1中得到的丙烯酸鈉溶液加熱至50℃～95℃，再將步驟1.2中稱取的過硫酸銨倒入50℃～95℃的丙烯酸鈉溶液中，引發(fā)丙烯酸鈉單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間為0.5h～3h，即得到分子量為5萬~30萬的水溶性聚丙烯酸鈉樹脂水溶液。

步驟2具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟2.1、按質(zhì)量百分比分別稱取水溶性淀粉33.3%~36.6%、糊精23.8%~24.4%、尿素2.43%~4.76%、三聚磷酸鈉24.4%~28.6%、硼砂9.52%~12.2%，以上組分的含量總和為100%；

步驟2.2、將步驟2.1中稱取的物質(zhì)混合在一起，形成混合物A，再將混合物A加入步驟1.3中配置好的水溶性聚丙烯酸鈉樹脂水溶液中，每升的水溶性聚丙烯酸鈉樹脂水溶液中加入0.5千克~1.5千克的混合物A，攪拌1h~2h，即制得改性劑。

步驟3具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟3.1、按質(zhì)量百分比分別稱取步驟2.2中制備出的改性劑10%~25%，水玻璃75%~90%，以上組分的含量總和為100%；

步驟3.2、將步驟3.1中稱取的改性劑加入稱取的水玻璃中，于常溫條件下不斷攪拌，使改性劑與水玻璃充分混合，即得到混合物B，再將混合物B放置22h~26h，即得到本發(fā)明的復(fù)合改性水玻璃粘結(jié)劑。

本發(fā)明的有益效果是，

（1）本發(fā)明的制備工藝簡單，且在制備過程中無毒、無刺激性氣味，配制過程中不改變鑄造車間現(xiàn)行的工藝規(guī)范；