热固化磷酸盐粘结剂辅料、粘结剂以及制备与使用方法技术

本发明专利技术提供了热固化磷酸盐粘结剂辅料、粘结剂以及制备与使用方法，本发明专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于，包括：组分Ⅰ：氨基硅烷偶联剂；和组分Ⅱ：有机酸水溶液与表面活性剂的混合溶液，其中，有机酸选自：草酸、柠檬酸、酒石酸，表面活性剂选自：十二烷基二甲基苄基氯化铵、琥珀酸二辛酯磺酸钠。经测试，在采用本发明专利技术所提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料的情况下，砂样固化时间明显缩短，所制备砂样抗吸湿性明显提高，存放稳定性提高。使用该辅料后，型砂的流动性指标由1.184％提升至1.701％，型砂流动性改善明显，在进行复杂砂芯生产时，可明显减少砂芯缺陷，降低生产废品率，节约生产成本，具有非常显著的效果。

【技术实现步骤摘要】
热固化磷酸盐粘结剂辅料、粘结剂以及制备与使用方法
本专利技术属于铸造领域，具体涉及热固化磷酸盐粘结剂辅料、粘结剂以及制备与使用方法。技术背景在铸造生产中，有机树脂带来的环境污染问题一直难以解决，磷酸盐粘结剂作为一种新型的铸造无机粘结剂，具有优良的环保性和溃散性，其无味、无毒、无污染的特点，能够明显减小对环境的污染，改善一线工人的工作环境。但相较于传统的有机树脂粘结剂其具有固化速度偏慢，抗吸湿性差等特点。针对磷酸盐粘结剂的相关特性，研发相关辅料配合粘结剂使用，在一定程度上改善了磷酸盐粘结剂的性能，如加快固化速度、明显改善抗吸湿性。如何综合改性磷酸盐粘结剂，提升粘结剂砂的存放稳定性，并选择合适的辅料，提高砂型固化效率，达到与传统有机树脂粘结剂相同的使用要求，使之满足实际生产需要，是目前存在的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种热固化磷酸盐粘结剂辅料、粘结剂以及制备与使用方法，本专利技术所制备的辅料配合磷酸盐粘结剂使用，能够有效提升综合性能。本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：<辅料>本专利技术提供一种热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于，包括：组分Ⅰ：氨基硅烷偶联剂；和组分Ⅱ：有机酸水溶液与表面活性剂的混合溶液，其中，有机酸选自：草酸、柠檬酸、酒石酸，表面活性剂选自：十二烷基二甲基苄基氯化铵、琥珀酸二辛酯磺酸钠。优选地，本专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料还可以具有以下特征：质量比组分I：组分II＝26～45：34～56。优选地，本专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料还可以具有以下特征：其中，氨基硅烷偶联剂选自：γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷KH902、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷KH602，草酸水溶液的浓度为12.5wt.％、柠檬酸水溶液的浓度为33.3wt.％、酒石酸水溶液的浓度为20wt.％。优选地，本专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料还可以具有以下特征：有机酸水溶液与表面活性剂的质量比为100：1。<使用方法>进一步，本专利技术还提供了热固化磷酸盐粘结剂辅料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将石英砂先与所述热固化磷酸盐粘结剂辅料中的组分Ⅱ混匀，再与组分Ⅰ混匀，最后与磷酸盐粘结剂混合均匀而得符合要求的型砂；(2)使用射芯机将型砂制作成砂样，采用模具直接加热固化；或者，将型砂倒入模具中，使用微波加热固化。优选地，本专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料的使用方法还可以具有以下特征：当使用射芯机时，射砂时间为2秒，模具温度为150℃。优选地，本专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料的使用方法还可以具有以下特征：按照占砂的比例，磷酸盐粘结剂用量为2.5wt％，组分I用量为0.26～0.45wt％，组分II用量为0.34～0.56wt％。<粘结剂>另外，本专利技术还提供了一种热固化磷酸盐粘结剂，其特征在于：采用乙二胺四乙酸二钠和聚乙烯吡咯烷酮共同进行改性。使用该热固化磷酸盐粘结剂与上文所描述的辅料配合使用效果最佳。优选地，本专利技术提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料的使用方法还可以具有以下特征：乙二胺四乙酸二钠用量为1.86wt.％，聚乙烯吡咯烷酮用量为0.15wt.％。<制备方法>进一步，本专利技术还提供了热固化磷酸盐粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)往原料溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮水溶液，搅拌加热至110～120℃；(2)加入乙二胺四乙酸二钠粉末，继续加热搅拌至溶液透明清澈，出料。专利技术的作用与效果经测试，在采用本专利技术所提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料的情况下，砂样固化时间明显缩短，所制备砂样抗吸湿性明显提高，存放稳定性提高。测试表明在2.5wt％磷酸盐粘接剂，0.26～0.45wt％组分Ⅰ，0.34～0.56wt％组分Ⅱ加入量下，在使用射芯机制样时，砂样即时抗拉强度达1.47～1.58MPa，即时抗弯强度达5.48～5.66MPa，72小时存放后砂样抗拉强度依然达到1.6～1.8MPa，抗弯强度依然达到5.43～5.6MPa；并且使用辅料后砂样固化时间由6分钟缩短至2分钟。所有成型方式下的砂芯，在湿度70％RH以下的环境存放，均可保持强度不降低。使用该辅料后，型砂的流动性指标由1.184％提升至1.701％，型砂流动性改善明显，在进行复杂砂芯生产时，可明显减少砂芯缺陷，降低生产废品率，节约生产成本，具有非常显著的效果。具体实施方式以下对本专利技术涉及的热固化磷酸盐粘结剂辅料、粘结剂以及制备与使用方法的具体实施方案进行详细地说明。<实施例一>本实施例一提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料包括：组分Ⅰ：γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550；组分Ⅱ：100份的草酸水溶液(12.5wt.％浓度)，1份十二烷基二甲基苄基氯化铵(为液态，且活性物含量≥45％)。使用实验用射芯机制样：称取2000g标准50-100目石英砂，称取6g组分Ⅰ与8g组分Ⅱ，将它们加入2000g标准石英砂中搅拌均匀，再称取50g磷酸盐粘结剂加入2000g标准石英砂中，充分搅拌均匀。将搅拌后的型砂倒入射砂筒中，射芯机采用模具直接加热固化砂样，射砂时间2秒，模具温度150℃，并记录制样时间。表1实施例一中砂型性能测试本实施例一中，固化时间为120s。如上表1所示，采用本实施例一所提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料后，在使用射芯机制样时，在47％～56％RH的湿度环境下，72小时存放后砂样抗拉强度依然达到1.6MPa，抗弯强度依然达到5.6MPa，并且固化时间仅120秒，即砂样强度性能基本保持不变的情况下，固化时间非常短。另外，本实施例中，采用的磷酸盐粘结剂配比为：工业磷酸：52.38份；氢氧化铝粉末：10.54份；硅酸：0.62份；硼酸：1.86份；氧化镁：1.24份；水：31份；氧化铜：0.31份；硫酸铁：0.04份；EDTA-2Na：1.86份；PVP:0.15份。磷酸盐粘结剂的制备方法为：(1)按比例称量各组分；将PVP粉末溶于100ml水中，充分搅拌得到PVP水溶液；(2)将工业磷酸与加入反应釜中，边搅拌边加热至110～120℃；(3)将氢氧化铝粉末加入反应釜中，缓慢搅拌，保持温度稳定，继续搅拌至反应溶液呈透明状；(4)加入50ml水，搅拌加热至110～120℃；(5)加入硼酸、硅酸粉末，继续加热搅拌至反应溶液透明；(6)加入50ml水，搅拌加热至110～120℃；(7)将轻质氧化镁粉末加入反应釜中，继续加热搅拌至反应溶液透明；(8)将氧化铜粉末、硫酸铁粉末加入反应釜中，继续加热搅拌至反应溶液透明；(9)加入100ml聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液，搅拌加热至110～120℃；(10)加入乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)粉末，继续加热搅拌至反应溶液透明清澈，出料。以下各实施例以及比较例中采用的均为该配比和制备方法制得的磷酸盐粘结剂。<实施例二>本实施例二提供的热固化磷酸盐粘结剂辅料包括：组分Ⅰ：γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550；和组分Ⅱ：100份的草酸水溶液(12.5wt.％浓度)，1份琥珀酸二辛酯磺酸钠(为液态，且活性物含量≥50％)。使用实验用射芯机制样：称取2000g标准50-100目石英砂，称取6g组分Ⅰ与8g组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于，包括：组分Ⅰ：氨基硅烷偶联剂；和组分Ⅱ：有机酸水溶液与表面活性剂的混合溶液，其中，有机酸选自：草酸、柠檬酸、酒石酸，表面活性剂选自：十二烷基二甲基苄基氯化铵、琥珀酸二辛酯磺酸钠。

【技术特征摘要】
1.一种热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于，包括：组分Ⅰ：氨基硅烷偶联剂；和组分Ⅱ：有机酸水溶液与表面活性剂的混合溶液，其中，有机酸选自：草酸、柠檬酸、酒石酸，表面活性剂选自：十二烷基二甲基苄基氯化铵、琥珀酸二辛酯磺酸钠。2.根据权利要求1所述的热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于：其中，质量比组分I：组分II＝26～45：34～56。3.根据权利要求1所述的热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于：其中，氨基硅烷偶联剂选自：γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷KH902、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷KH602，草酸水溶液的浓度为12.5wt.％、柠檬酸水溶液的浓度为33.3wt.％、酒石酸水溶液的浓度为20wt.％。4.根据权利要求1所述的热固化磷酸盐粘结剂辅料，其特征在于：其中，有机酸水溶液与表面活性剂的质量比为100：1。5.权利要求1至4中任意一项所述的热固化磷酸盐粘结剂辅料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将石英砂先与所述热固化磷酸盐粘结剂辅料中的组分Ⅱ混匀，再与组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友寿，周磊，叶锦瑞，夏露，王性军，刘志红，
申请(专利权)人：湖北工业大学，武汉锦瑞技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42