[其他]改性水玻璃粘結劑

無效

• 申請號: 87101502
• 申請日: 1987-02-26
• 公開（公告）號: CN87101502A
• 公開（公告）日: 1987-11-04
• 發明（設計）人: 尹大偉
• 申請（專利權）人: 大連起重機器廠
• 主分類號: B22C1/18
• 分類號: B22C1/18
• 代理公司: 大連市專利服務中心
• 代理人: 秦少林

本發明涉及鑄造生產用型砂和芯砂的一種以鉀鈉水玻璃為基的有機改性水玻璃粘結劑。

用水玻璃作為型砂和芯砂粘結劑應用于鑄造生產已有多年歷史。它具有來源廣，價格低，無毒性，水溶性、長期貯存的穩定性等寶貴性能。但它存在的最大缺點就是型砂潰散性差，使鑄件落砂（打箱）費用增加，勞動條件惡化。從而使水玻璃砂的使用受到限制。60年代末，由于化學工業的發展，化學粘結劑砂（主要是合成樹脂砂）部分地取代了水玻璃砂。樹脂砂強度高，易潰散，但是，有機樹脂價格昂貴，材料短缺。同時它對人體的健康有影響，特別對肺和皮膚危害大，從而人們又開始重視水玻璃砂的使用。

理論認為：從化學角度看，水玻璃砂潰散性差的主要原因是Na₂O離子的作用，即多量的Na₂O離子，使通氣后仍保存較多的硅酸鈉，在200～300℃時會聚合成玻璃狀水合硅酸鈉，堅硬如石使第一個高峰上升。而在高溫情況下，即達到熔點后，粘結膜均呈液態，開始了熔融水玻璃對石英砂粒的侵蝕過程。溫度越高，石英砂溶入水玻璃中的量越大，出現模數增大，進行再造水玻璃，使水玻璃粘結膜變厚，冷卻后結成板塊聯成一體，使殘留強度增大導致潰散性差。

近年來，國內外采用多種方法來改善水玻璃砂的潰散性。例如，為了減少Na₂O含量提高水玻璃模數，采用3以上模數的水玻璃，這樣可以消除第二峰值，但因SiO₂/Na₂O比值高，對CO₂作用敏感，使石英砂與水玻璃之間混碾性差，鑄型強度低，硬化速度快，影響操作，使之不能用傳統的硬化方法。還有在水玻璃中加入有機物質進行改性。如加入淀粉水解液、樹脂等。由于加入量較多使成本提高，以及這些有機物質在未達到水玻璃熔點溫度以前，在一定溫度下（一般為200～300℃）有機物碳化使粘結膜變成網狀，使其殘留強度降低，在溫度高于水玻璃熔點時，由于再造水玻璃的過程使網孔彌合，而導致潰散性不顯著。

本發明的目的在于克服上述缺點，研制出使鑄型強度滿足生產要求，按傳統方法操作，且潰散性好的一種以鉀鈉水玻璃為基的有機改性水玻璃粘結劑。

本發明首先注意降低Na₂O的含量。用鉀代替部分鈉，使第二峰值向右移，同時把模數提高到2.5～2.7之間，相應降低了Na₂O的含量。將這種模數為2.5～2.7，氧化鉀與氧化鈉之比為2.6～4.5的水玻璃與高分子聚合物聚丙烯酰胺相作用，制成粘結強度較高的改性水玻璃粘結劑。這樣可以降低粘結劑的加入量，從而降低Na₂O的含量。同時利用有機物質高分子聚合物聚丙烯酰胺在高溫下碳化破壞水玻璃連接膜的連續性，再加上使用鉀代替鈉，使軟化點提高，從而使高分子聚合物聚丙烯酰胺破壞水玻璃連接膜連續性的作用延長到更高的溫度，達到潰散性好的目的。

這種粘結劑的制備方法如下：

該粘結劑在工業高壓釜中制備，首先在反應釜中注入50～60%（重量）的工業用水，再注入0.11～0.22%（重量）的高分子聚合物聚丙烯酰胺，攪拌到適當時間后（工業上采用旋轉反應釜），加入40～50%（重量）的硅酸鹽塊，該硅酸鹽塊中K₂O與Na₂O之比為2.6～4.5（也可用高模數硅酸鈉塊再加KOH來調制，使粘結劑中的K₂O與Na₂O之比為2.6～4.5）。封閉反應釜，開始旋轉攪拌，同時升溫加壓，使溫度在180～200℃之間，壓力在4～6個大氣壓之間。經過4～6小時的攪拌，便制成模數為2.5～2.7，波美度為45～55°Be的改性水玻璃粘結劑。

采用該粘結劑使型砂不僅具有潰散性好，通常在1000℃時，其殘留強度低于6.5kg/cm²，即測強度為15～17kg/cm²24小時后強度為17～19kg/cm²，而且成本低，比國內用淀粉水解液進行改性水玻璃的成本要低50%以上，可按傳統方法操作，穩定性好，可以長時間存放，舊砂可以回收重新使用，回收舊砂可采用干法或濕法進行處理。采用CO₂硬化法消耗的CO₂量是普通水玻璃砂的1/3～1/4，也可以自硬或烘干硬化。鑄件清理容易，對外皮砂不用清理，打箱后，型砂脫落，鑄件表面光潔度可達美國鑄件外觀檢查標準Ⅰ～Ⅱ級。

下面以具體實例來說明本發明。

實施例一：