一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法，本发明专利技术铸造材料技术领域，本发明专利技术公开的铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法，可以在弱酸气体源，二氧化碳气体或过氧化氢气体的其中一种或混合物下非烘气硬，在水和二氧化碳作用下，实现生成有机硅树脂和乙烯基酯树脂的共交联，硅醇基反应脱水交联，过氧化氢价廉易得，而且分解后只生成水和氧，没有残留无毒无害，能够产生自由基，其用于氧化

【技术实现步骤摘要】
一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法


[0001]本专利技术属于铸造材料
，具体涉及一种铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法。

技术介绍

[0002]自硬树脂法造型是指将原砂、液态树脂及液态固化剂、催化剂混合均匀后，填充到砂箱中，稍加紧实即于室温下在砂箱内硬化成型的一种造型方法，自硬法可大致分为尿烷系树脂砂自硬法和酚醛
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酯自硬法等。常用的冷硬树脂砂有呋喃树脂自硬砂和碱性酚醛树脂自硬砂。上世纪由于合成树脂工业不发达，且由于混砂、紧实较简易，人们采用的是水玻璃砂自1947年问世以来，但浇注后遗散性差， 例如 CN1381320、CN104259379A等试图通过增加溃散剂的方式改善溃散性，但增加了成本，旧砂难再生，硬化的型、芯保存性差，尤其在寒冷潮湿的条件下，对某些铸件，型、芯硬化后的强度也不够理想。因此，应用范围受到一定限制，到现在已经被淘汰使用。六七十年代之后，人们普遍使用呋喃树脂等合成树脂自硬砂，但呋喃树脂砂高温强度高、退让性差，铸件表面易产生宏观热裂纹，高温下有害元素硫向铸件表面渗透，导致铸件表面增硫，铸件易产生毛细裂纹，呋喃树脂砂在造型、制芯时释放甲醛、糠醇等物质；在浇注、清砂时可放出一氧化碳、硫化物、氨、苯酚等多种物质，在浇注、清砂现场二氧化硫也经常超标，而且普遍的，树脂自硬砂的发气量比较大，并且浇注过程中处于放热状态，这将影响到铸件的质量和性能，特别是当它与覆膜砂芯同时使用时，必须处理好排气和冷却的工艺设计，树脂砂的硬化速度受环境温度影响大。当环境温度低于5℃，树酯反应非常慢，低于0℃时，基本上没有反应。为此冬季生产时，特别是北方的企业，应用难度大、条件多。而在长江以南地区，特别是黄梅季节天气湿度很大，相对湿度经常超过90%，如果树脂抗湿性不好，砂芯在搬运、浇注时会出现断芯等情况。造型、制芯的质量和生产效率得不到保证。自硬酚尿烷树脂砂于1968年开发，自硬酚尿烷树脂砂也称PEPSET法，该树脂砂在混砂、造型、浇注及落砂等工序中会散发有害气体，由于采用了含苯、甲苯等芳香族溶剂，在造型、制芯特别是在浇注后在工作场地必然会产生一些挥发性有机化合物，有害大气污染物以等。酯硬化碱性酚醛树脂砂用树脂为在强碱性催化条件下由苯酚和甲醛缩合而成的碱性甲阶酚醛树脂水溶液，固化剂为有机酯，旧砂的再生回用尚不理想，而SO2法易使砂表面结垢，SO2的腐蚀性很强，SO2有毒，难闻，吹气系统必须密封，对残余的气体要收集处理，三乙胺则具有环境污染、设备投资大和铸造缺陷等多方面的问题，本领域技术人员亟待开发出一种铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法以满足现有的应用市场和性能需求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法。
[0004]一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法，包括以下步骤： （1）制备改性乙烯基酯树脂乳液：按重量份数计先将83~89份的乙烯基酯树脂与7~9份混合乳化剂、10~15份丙酮和0.7~0.9份的氟硅酸镁、1~1.3份的氟硅酸铝置于反应釜中加热至乳化温度，并搅拌混合均
匀，然后用高速混合机机以恒定搅拌速率进行高速搅拌，在搅拌过程中，逐滴滴入水200~250份后转相乳化，继续逐滴加入清水后继续搅拌20~25min后过325目筛，冷却得固含量35~40%的到改性乙烯基酯树脂乳液；（2）醇硅浆体制备：将氧化锌、氟化铝、氯化钙加入锥形混合机中，混合20~30min，然后将得到的粉末混合物倒入高速混合机中，按照配方将高沸硅醇钠加入高速混合机中，充分搅拌10~20min，制得醇硅浆体；（3）将改性乙烯基酯树脂乳液与醇硅浆体充分混合搅拌均匀烘干调质到固含量为55~60%，即得。
[0005]进一步的，其中所述步骤（1）的混合乳化剂为质量比为1:1蔗糖硬脂酸酯与鲸蜡硬脂基葡糖苷的混合物，所述乳化温度为45~50℃，所述搅拌速率为6000~10000r/min，转相前加水速率为3~4份/min，转相后加水速率7~9份/min。
[0006]进一步的，所述步骤（2）高沸硅醇钠的固含量为31~35%、pH13~14、密度1.25~1.26。
[0007]进一步的，所述步骤（3）改性乙烯基酯树脂乳液与醇硅浆体的混合重量比例为0~3∶5~7。
[0008]进一步的，所述步骤（2）所述氧化锌、氯化钙、氟化铝、高沸硅醇钠的重量比例为5~7∶11~13∶13~16∶278~301。
[0009]利用上述铸钢用非烘气硬砂树脂制备铸钢用非烘气硬砂的应用方法，包括以下步骤：一、称量总加入量占砂重的1~1.5%的铸钢用非烘气硬砂树脂，投入间歇式混砂机先将砂子混匀后出砂制芯，弱酸性气体在室温吹入下制芯，即得，其中射砂压力0.3~0.4MPa、射砂时间1~2s、吹气压力0.15~0.25MPa、吹气时间5~7s、清洗压力0.45~0.5MPa。
[0010]进一步的，上述的铸造用酸法冷芯盒树脂的弱酸气体源为二氧化碳气体或过氧化氢气体的其中一种或混合物。
[0011]二氧化碳，化学性质稳定，无毒无害，不会爆炸，极易制备，且空气中本身就含有二氧化碳，硬化速度受环境温度影响小，过氧化氢价廉易得，而且分解后只生成水和氧，没有残留无毒无害，能够产生自由基，其用于氧化
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还原体系引发不饱和单体发生交联聚合反应，以往过氧化氢气体仅用于医疗器械通过过氧化氢本身的强氧化性来杀灭微生物来消毒灭菌。
[0012]高沸硅醇钠聚合固化，而氟硅酸镁、氟硅酸铝的水溶液呈现酸性，当氟硅酸镁、氟硅酸铝碰到水溶性高沸硅醇钠溶液时，氟硅酸钠的水解产物氢氟酸不断与氧化钠结合，促使当氟硅酸镁、氟硅酸铝的水解反应不断进行。
[0013]进一步的，所述的铸造用酸法冷芯盒树脂的弱酸气体源为二氧化碳气体或过氧化氢气体的其中一种或混合物。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术公开的铸钢用非烘气硬砂树脂，可以在弱酸气体源，二氧化碳气体或过氧化氢气体的其中一种或混合物下非烘气硬，在水和二氧化碳作用下，实现生成有机硅树脂和乙烯基酯树脂的共交联，另一方面少量水份以及空气中本身存在的二氧化碳作为固化催化剂，硅醇基反应脱水交联，过氧化氢价廉易得，而且分解后只生成水和氧，没有残留无毒无害，能够产生自由基，其用于氧化
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还原体系引发乙烯基酯树脂不饱和单体发生交联聚合反应，从而提高气硬砂的强度，在造型、制芯过程中，砂型、芯无需烘烤气硬化、强度高，溃散性好，气硬砂的透气性好，对生产中小型较复杂铸件适应能力强，生产出的铸件尺寸精度高，表面质量好。
[0015]本专利技术相比现有技术具有如下优点：本专利技术公开的铸钢用非烘树脂气硬砂的制备方法，无需空气作为载气，树脂粘度低，芯砂流动性好，具有低的射砂压力，砂芯表面质量高，脱模性能好，制芯效率得到大幅度提高。此外砂芯初强度高、抗变形性能好，树脂加入量更少；温度、湿度的环境条件要求低，铸件废品率低，铸件尺寸更精确；此外，低气味，低发烟，改善车间环境，更环保。以高沸硅醇钠，是一种小分子水溶性聚合物，易被弱酸分解，没有使用三乙胺、二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备改性乙烯基酯树脂乳液：按重量份数计先将83~89份的乙烯基酯树脂与7~9份混合乳化剂、10~15份丙酮和0.7~0.9份的氟硅酸镁、1~1.3份的氟硅酸铝置于反应釜中加热至乳化温度，并搅拌混合均匀，然后用高速混合机机以恒定搅拌速率进行高速搅拌，在搅拌过程中，逐滴滴入水200~250份后转相乳化，继续逐滴加入清水后继续搅拌20~25min后过325目筛，冷却得固含量35~40%的到改性乙烯基酯树脂乳液；（2）醇硅浆体制备：将氧化锌、氟化铝、氯化钙加入锥形混合机中，混合20~30min，然后将得到的粉末混合物倒入高速混合机中，按照配方将高沸硅醇钠加入高速混合机中，充分搅拌10~20min，制得醇硅浆体；（3）将改性乙烯基酯树脂乳液与醇硅浆体充分混合搅拌均匀，即得。2.根据权利要求1所述的一种铸钢用非烘气硬砂树脂的制备方法，其特征在于，其中所述步骤（1）的混合乳化剂为质量比为1:1蔗糖硬脂酸酯与鲸蜡硬脂基葡糖苷的混合物，所述乳化温度为45~50℃，所述搅拌速率为6000~10000r/min，转相前加水速率为3~4份/min，转相后加水速率7~9份/min。3.根据权利要求1所述的一种铸钢用非烘气硬砂树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安，
申请(专利权)人：含山县荣盛机械铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：