基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂及其制备方法，磷酸盐无机粘结剂中和度3.2‑3.6，100mL粘结剂添加改性剂乳酸或者聚乳酸4.0‑10.0g，混砂过程中加固化剂金属氧化物5.0‑10.0g，磷酸与氢氧化铝的物质的量之比为3.2‑3.6:1。本发明专利技术提高了自硬砂的稳定性和抗吸湿性、自硬砂室温抗压强度；在某高校检测中心进行了检测，环保性能达到了要求。在某公司进行型砂性能测试，结果符合工业生产要求；磷酸盐粘结剂解决了有机树脂砂污染问题，提高了砂的抗湿和抗压性能、抗折强度，同时组成简单，成本低，有效地弥补了同类产品的不足，有着广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂及其制备方法
本专利技术属于磷酸盐无机粘结剂
，尤其涉及一种基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂及其制备方法。
技术介绍
目前市场上造型材料主要使用有机树脂为砂粘结剂，在生产和浇铸的过程中释放出甲醛、氨气、酚类、二恶英等有害物，对环境污染严重，对生产车间的工人的身体危害大。磷酸盐作为铸造粘结剂，由无机材料制成，具有无毒、无味、对环境无污染，良好的热稳定性，配制的型(芯)砂具备良好的溃散性，发气量低等特点，早已引起铸造工作者的兴趣。磷酸盐铸造砂同目前使用的树脂砂相比，制备方便、无毒、无味、无公害；与水玻璃砂和树脂砂相比，溃散性好，但一直以来，磷酸盐粘结剂因自身的稳定性差导致结晶沉淀(老化)，吸湿性差导致砂型或砂芯在存放期间因吸湿而使强度降低，使其在生产的应用受到了很大的限制；有机树脂砂环境污染问题是制约铸造行业发展的关键问题。综上所述，现有的磷酸盐粘结剂因自身的稳定性差导致结晶沉淀(老化)，吸湿性差导致砂型或砂芯在存放期间因吸湿而使强度降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂及其制备方法，旨在解决现有的磷酸盐粘结剂因自身的稳定性差导致结晶沉淀(老化)，吸湿性差导致砂型或砂芯在存放期间因吸湿而使强度降低的问题。本专利技术是通过这样方法来实现的，一种基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂，所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂中和度3.2-3.6，100mL粘结剂添加改性剂乳酸4.0-10.0g，混砂过程中加固化剂金属氧化物5.0-10.0g。最终所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂型砂的强度为2.0MPa。本专利技术的另一目的在于提供一种所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂的制备方法，所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂的制备方法包括以下步骤：步骤一，磷酸与氢氧化铝的物质的量之比为3.2-3.6:1，称取氢氧化铝溶解于水，完全转移到500mL三口瓶中，开启搅拌；步骤二，加热待液体沸腾后，滴加计算量的磷酸，反应至无色透明，加入改性剂(100mL粘结剂添加改性剂乳酸4.0-10.0g)，得到磷酸盐粘结剂。进一步，所述搅拌的转速300-500转/min。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂制备的无机覆膜砂。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂制备的铸件；如刹车盘。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂制备的砂芯。本专利技术提供的基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂及其制备方法，提高了自硬砂的稳定性和抗吸湿性、自硬砂室温抗压强度，将其应用到铸造行业中。所制备的磷酸盐组成在某分析检测中心进行了检测，环保性能达到了要求。在某公司进行型砂性能测试，结果符合工业生产要求。“磷酸盐粘结剂解决了有机树脂砂污染问题，提高了砂的抗湿和抗压性能、抗折强度，同时组成简单，成本低，有效地弥补了同类产品的不足，有着广阔的市场前景。本专利技术利用乳酸和聚乳酸对磷酸盐改性制备的无机磷酸盐粘结剂工艺：中和度3.2-3.6，100mL粘结剂添加改性剂乳酸4.0-10.0g，混砂过程中加固化剂金属氧化物5.0-10.0g，可得到改性磷酸盐粘结剂的型砂的强度为2.0MPa，能够满足铸造要求。制得型砂的流动性为3.0g以上，无机磷酸盐砂芯的发气量为6.83mL/g，溃散性好。在30％的湿度下，可有效存放15天以上，强度几乎没有变化，可用于制备大的铸造工艺如：刹车盘，或者砂芯的铸造。磷酸盐无机粘结剂溃散性好，发气量低，施工工艺简单，能耗低，满足大铸件的施工要求。无毒，环保，对人体无伤害，可替代有机树脂粘结剂。无机磷酸盐粘结剂用于无机覆膜砂的制备(根据需求，1吨的无机砂需要80kg(有效的Al(H2PO4)3约40kg)的改性后磷酸盐粘结剂)，则可以计算出制造一吨无机磷酸盐覆膜砂的粘结剂的成本，根据各成分目前的市场价格，估算其成本价格约为300元。生产1吨无机磷酸盐粘结剂砂的粘结剂成本为300元。而生产1吨有机酚醛树脂覆膜砂的原料成本300元/吨，但是有机树脂的覆膜温度需要130度，需要将砂加热到150度以上，需要消耗大量的能源，加上这个能耗成本，超过了无机磷酸盐粘结剂砂的成本。无机磷酸盐粘结剂是目前市场上广泛使用的有机树脂的理想替代品，其无毒、无害的环保性能，溃散性能已经获得了广泛的关注。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的乳酸的质量对型砂的强度的影响示意图。图3是本专利技术实施例提供的聚乳酸的质量对型砂的强度的影响示意图。图4是本专利技术实施例提供的固化剂氧化镁的质量对型砂的强度的影响示意图。图5是本专利技术实施例提供的型砂的强度随放置时间的变化结果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。本专利技术实施例最佳工艺为：提供的基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂中和度3.2-3.6，100mL粘结剂添加改性剂乳酸或者聚乳酸4.0-10.0g，混砂过程中加固化剂金属氧化物5.0-10.0g，磷酸与氢氧化铝的物质的量之比为3.2-3.6:1，可得到改性磷酸盐粘结剂的型砂的强度为2.0Mpa。如图1所示，本专利技术实施例提供的基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂的制备方法包括以下步骤：S101：磷酸与氢氧化铝的物质的量之比为3.2-3.6:1，称取氢氧化铝溶解于水，完全转移到500mL三口瓶中，开启搅拌(转速300～500转/min)；S102：加热待液体沸腾后，滴加计算量的磷酸，再加入改性剂，反应至透明，得到磷酸盐粘结剂。下面结合实验对本专利技术的应用原理作进一步的描述。1、实验仪器SHT数显恒温磁力搅拌电热套(山东甄城华鲁电热仪器有限公司)，SXJQ-1型数显搅拌器(郑州长城科工贸有限公司)，SHY树脂砂混砂机(无锡市三峰仪器设备有限公司)，SAC锤击式制样机，SWZ智能型数显万能强度试验仪(测定型砂的抗拉强度)，HS-100型恒温恒湿箱(上海品顿实验设备有限公司)；天平，烧杯，量筒，500mL三口瓶，回流冷凝管，温度计，恒压滴液漏斗，温度计，台秤，50-100目石英砂，乌氏粘度计，比重仪。2、材料磷酸85％(工业品)；氢氧化铝，乳酸，聚乳酸(PLA市售分析纯)，水，MgO(工业级)3、实验方法按照中和度的配比，称取各种原料，磷酸和氢氧化铝，制备磷酸盐粘结剂，根据需要添加合适的改性剂，调整密度，搅拌均匀，冷却至室温，就得到磷酸盐粘结剂。将粘结剂用于SHY树脂砂机混砂，SAC锤击式制样机制样，SWZ智能型数显万能强度试验仪测定强度。4、实验步骤4.1中和度的最佳比例确定中和度是影响磷酸盐粘结剂的稳定性的重要因素，因此首先要对磷酸盐粘结剂的磷酸和氢氧化铝的用量进行考察。根据文献的报道和反应原理，中和度为磷酸和氢氧化铝的物质的量之比(一般在3.0左右)，于是设计了对中和度的考察,分别考察了中和度为:2.8,3.0,3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂中和度3.2‑3.6，100mL粘结剂添加改性剂乳酸4.0‑10.0g，混砂过程中加固化剂金属氧化物5.0‑10.0g。

【技术特征摘要】
1.一种基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂中和度3.2-3.6，100mL粘结剂添加改性剂乳酸4.0-10.0g，混砂过程中加固化剂金属氧化物5.0-10.0g。2.如权利要求1所述的基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂型砂的强度为2.0MPa。3.一种如权利要求1所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂的制备方法，其特征在于，所述基于乳酸和聚乳酸改性的磷酸盐无机粘结剂的制备方法包括以下步骤：步骤一，磷酸与氢氧化铝的物质的量之比为3.2-3.6:1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚禧，
申请(专利权)人：龚禧，
类型：发明
国别省市：重庆,50