含有烷基硅酸酯的自由基固化的冷芯盒粘结剂制造技术

本发明专利技术涉及的是在ＳＯ↓［２］和自由基引发剂作用下能够固化的铸造粘结剂体系。其组成为：（ａ）环氧树脂；（ｂ）丙烯酸酯；（ｃ）烷基硅酸酯；（ｄ）有效量的自由基引发剂。本发明专利技术涉及的铸造粘结剂体系可用于生产铸造混合料。这种铸造混合料可用于生产铸造型件（如铸芯和铸模）。生产的铸造型件又可用于金属铸件的生产，尤其是适用于铸铁件的生产。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是在SO2和自由基引发剂作用下能够固化的铸造粘结剂体系。其组成为(a)环氧树脂；(b)丙烯酸酯；(c)烷基硅酸酯；(d)有效量的自由基引发剂。本专利技术涉及的铸造粘结剂体系可用于生产铸造混合料。这种铸造混合料可用于生产铸造型件(如铸芯和铸模)。生产的铸造型件又可用于金属铸件的生产，尤其是适用于铸铁件的生产。
技术介绍
在铸造工业，砂型铸造是一种重要的制备金属零部件的方法。在砂型铸造中，一次性型件(通常分为铸模和铸芯)是由型砂和有机或无机粘结剂的混合物制得的。铸模和铸芯组装到一起可以形成空腔，将熔融态的金属液体浇注到空腔中，经冷却，即可制得所需的金属铸件。粘结剂所起的作用是使铸模和铸芯保持一定的强度，在它们与熔融态的金属液体接触时不会破碎。在砂型铸造中，用于生产铸造型件的两个主要方法是(a)不烘焙工艺和(b)冷芯盒工艺。在不烘焙工艺中，先将液态的固化催化剂与骨料和粘结剂混合，制备出铸造混合物；然后，将铸造混合物加入到模具中，让其固化，从而制备出铸造型件。在冷芯盒工艺中，先将骨料和粘结剂混合，然后，将混合物加入到模具中，通入气态的固化催化剂，从而制备出铸造型件。在铸造工业，“SO2固化的环氧/丙烯酸体系”是非常流行的用于生产铸造型件的冷芯盒工艺。在这种工艺中，先将氢过氧化物(常用的是氢过氧化异丙苯)、环氧树脂、多官能团的丙烯酸酯、交联剂及稀释剂与骨料(型砂)混合制备出铸造混合料，然后，将铸造混合料压制成特定的形状，最后通入SO2气体(可用氮气或其他惰性气体稀释)，这样，制备的铸造型件能够很快地固化，从而应用于金属铸件的生产。到目前为止，阿什兰公司的精细化学品部销售这种SO2固化的环氧/丙烯酸体系已经有18年了，他们的商标是ISOSET。在阿什兰公司的铸造粘结剂中，90％以上的环氧树脂是双酚A环氧树脂或双酚F环氧树脂。最常用的多官能团丙烯酸酯是三丙烯酸三羟甲基丙酯。最常用的氢过氧化物是过氧化异丙苯。尽管说这种工艺已经成功地应用于许多铸造领域，但是，这种工艺存在着一个明显的缺陷由这种粘结剂制备的铸造型件的耐蚀性较差。在浇注过程中，熔融的金属液体要与铸模或铸芯的表面接触，如果铸模或铸芯的耐蚀性较差，铸模或铸芯无法保持其表面的完整性，结果，铸模或铸芯表面的型砂会被冲入到金属铸件中，从而在铸件中形成缺陷。同时，由于铸模或铸芯的表面被破坏，这还会进一步影响所得铸件的尺寸精密性。为了解决这一问题，铸造工业一直都在采用涂层的方法。即在铸模和铸芯的表面涂上一层耐火层，以提高其耐蚀性。耐火材料主要是一些熔点较高的金属氧化物。将这些氧化物通过一定的方法溶于水或乙醇中，并加入触变剂，制成液态或糊状耐火产品。通过将铸模和铸芯在这种耐火产品中浸泡，或者在铸模和铸芯表面涂上一层耐火产品，干燥后，铸模和铸芯表面就会形成一层非常有效的耐火涂层。这种处理方法存在的问题是工序复杂，需要使用昂贵的煤气设备、微波炉或辐射炉去烘干铸模和铸芯表面的耐火涂层。另外，在干燥过程中，尤其是在用微波炉进行干燥的过程中，粘结剂对骨料的粘结强度会显著下降，这又会导致铸模和铸芯变形或破碎，从而导致整个铸造工艺的生产效率显著下降。
技术实现思路
本专利技术涉及的是在SO2和自由基引发剂作用下能够固化的铸造粘结剂体系，其包含(a)20～70重量份的环氧树脂；(b)5～50重量份的丙烯酸酯；(c)1～20重量份的烷基硅酸酯；(d)有效量的过氧化物；其中，(a)，(b)，(c)和(d)可以是单独的组分，也可以相互混合，但是，(b)不能与(d)混合；所述的重量份数基于100重量份的粘结剂。我们发现，在粘结剂体系中加入烷基硅酸酯，可以增加铸模和铸芯的热张强度、耐热冲击性能和耐热强度，从而提高其耐蚀性能。在用这种粘结剂生产的铸模和铸芯进行金属铸件的生产时，可以显著提高金属铸件的性能，降低次品率。如果在粘结剂体系中加入酚醛树脂，其效果就会更加明显。尤其是在含有线型酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂或者是含有线型酚醛环氧树脂和双酚F环氧树脂混合物的粘结剂体系中，加入烷基硅酸酯，所制得的铸模和铸芯的耐蚀性能够得到非常显著的提高。另外，在含有双酚A环氧树脂的粘结剂体系中，加入烷基硅酸酯，所制得的铸模和铸芯的热张强度、耐热冲击性能会显著提高。如果在铸模和铸芯的表面涂上一层水基耐火涂层，然后用炉子烘干，那么，所制得的铸模和铸芯的热张强度、耐热冲击性能提高的幅度会更加明显。在铸造工业，铸造粘结剂用于生产铸造混合物，铸造混合物用于生产铸模和铸芯等铸造型件。铸模和铸芯用于生产金属铸件。具体实施例方式通过本专利技术的详细描述以及本专利技术提供的实施例，本领域的技术人员能够更好地了解并实施本专利技术。我们相信，除了本专利技术已经公开的内容以外，通过改用配方中化学物质，也能够达到提高耐蚀性的目的。在本专利技术中，如不特别注明，所有的百分比均是指重量百分比。本专利技术所述的环氧树脂是指含有如下环氧单元的树脂 环氧树脂中环氧官能度(每个分子中的环氧基团数)不低于1.9，一般为2.0～4.0。本专利技术所述的环氧树脂可以是(1)双酚A，B，F，G和H的二环氧甘油醚；(2)卤代脂肪族环氧化合物以及卤代的双酚A，B，F，G和H的二环氧甘油醚；(3)线型酚醛环氧化合物，即线型酚醛树脂的缩水甘油醚；(4)前述环氧树脂的混合物。第一种类型环氧树脂可以由表氯醇和双酚类化合物在碱性催化剂的催化作用下制备。通过控制操作条件和表氯醇与双酚化合物的摩尔比，可以制备出不同分子量的环氧树脂。在市场上，可以从许多厂家直接买到这种类型的环氧树脂。第二种类型环氧树脂可以是卤代脂肪族环氧化合物，卤代的双酚A，B，F，G和H的二环氧甘油醚以及线型酚醛环氧化合物。卤代脂肪族环氧化合物可以是表氯醇、4-氯-1，2-环氧丁烷、5-溴-1，2-环氧戊烷或6-氯-1，3-环氧己烷等。第三种类型的环氧树脂可以是环氧甲酚和环氧苯酚等线型酚醛树脂。这类树脂可以通过线型酚醛树脂(由邻甲基苯酚或苯酚与甲醛反应制备)与表氯醇、4-氯-1，2-环氧丁烷、5-溴-1，2-环氧戊烷或6-氯-1，3-环氧己烷等反应制备。环氧树脂的环氧官能度优选为2.1～3.5；环氧官能度介于2.3～3.0更好一些。在所有环氧树脂中，优选使用线型环氧酚醛树脂，其中每个环氧基团所在分子链段的平均分子量优选为165～200。本专利技术所述的丙烯酸酯可以是含有不饱和双键的反应性的丙烯酸单体，丙烯酸聚合物，或者是它们的混合物，如单官能团、双官能团、三官能团、四官能团和五官能团的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体。有代表性的这类单体有丙烯酸烷基酯，丙烯酸环氧树脂，丙烯酸氰基烷基酯，甲基丙烯酸烷基酯，甲基丙烯酸氰基烷基酯，双官能团的丙烯酸酯单体等。其他可以使用的丙烯酸还有三丙烯酸三羟甲基丙酯，四丙烯酸季戊四醇酯，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸2-乙基己酯。可以使用的反应性不饱和丙烯酸酯聚合物有丙烯酸酯与环氧化合物的反应产物，聚酯/氨基甲酸乙酯/丙烯酯的反应产物，丙烯酸酯/氨基甲酸乙酯的齐聚物，聚醚丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯，以及丙烯酯化的环氧树脂。本专利技术所述粘结剂中使用的烷基硅酸酯可以是烷基硅酸酯单体或聚合物。烷基硅酸酯单体可以是原硅酸四乙酯，原硅酸四甲酯，及硅酸烷基酯的混合物。烷基硅酸酯的聚合物可以是烷基硅酸酯齐聚物，如Dynasil本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在ＳＯ↓［２］和自由基引发剂的作用下能够固化的铸造粘结剂体系，其包含：（ａ）２０～７０重量份的环氧树脂；（ｂ）５～５０重量份的丙烯酸酯；（ｃ）１～２０重量份的烷基硅酸酯；（ｄ）有效量的过氧化物；其 中，（ａ），（ｂ），（ｃ）和（ｄ）可以是单独的组分，也可以相互混合，但是，（ｂ）不能与（ｄ）混合；所述的重量份数是基于１００重量份的粘结剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦恩D伍德森，H兰德尔施赖弗，
申请(专利权)人：亚什兰许可和知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]