一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂制造技术

本发明专利技术属于铸造粘结剂技术领域，尤其涉及一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂。本发明专利技术的原料组成包括：钠水玻璃、锂水玻璃、聚甲基丙烯酸，以及碳酸锂，使得：1、聚甲基丙烯酸结合碳酸锂，可以给水玻璃粘结剂体系提供较多的氢键，改变水玻璃的表面位能和溶剂化能力，提高水玻璃的稳定性，从而获得较好的“抗老化”能力；2、碳酸锂自身具有溃散剂的作用，结合特定模数下的水玻璃，可以进一步提升砂型的溃散性能；3、聚甲基丙烯酸自身具有基础的粘结强度，同样是对水玻璃的模数进行限定，也可以适当提升整个粘结剂的粘结强度；4、该粘结剂中有机物聚甲基丙烯酸的添加量足够少，保证该粘结剂具有足够的安全环保优点。结剂具有足够的安全环保优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂


[0001]本专利技术属于铸造粘结剂
，尤其涉及一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂。

技术介绍

[0002]铸造粘结剂，指的是一种在砂型铸造作业中，用于固化砂料的粘结成分。现有常见的铸造粘结剂，主要分有机类和无机类两种，前者的代表是树脂粘结剂，后者的代表是水玻璃粘结剂。
[0003]其中，树脂粘结剂的优点是：粘结强度大，但缺点也很明显，就是使用过程中容易排放有害气体，整体使用效果不够健康、环保。而水玻璃粘结剂的优点是安全环保、成本低。
[0004]但是，现有常见的水玻璃粘结剂还有不少可以改进提升的方面，例如：1、如何使得砂型可以快速达到足够的强度；2、如何使得砂型的粘结强度可以相对长期地保持，即缓解水玻璃粘结剂的“老化”现象；3、如何使得砂型在铸造完毕后具有足够的溃散性，使得砂料可以快速且彻底地从铸件上脱落。
[0005]专利公开号为CN108672648A，公开日为2018.10.19的中国专利技术专利，公开了一种铸造砂型用粘结剂，其原料组分按重量百分比如下：钠水玻璃1
‑
90％、钾水玻璃1
‑
90％、锂水玻璃1％、糊精0.5％、羧甲基纤维素钠0.5％、海藻酸钠0.5％、二氧化碳硬化酚醛树脂0.5％，以及水3％。
[0006]该专利技术专利中的粘结剂，将无机粘结剂同有机粘结剂进行复合，最后的性能表现为：二氧化碳硬化方式下，24小时常温强度可达1MPa以上，同时使砂型在高温浇铸后的强度在0.6MPa左右，改善砂型的溃散性。
[0007]但是，该粘结剂在实际的砂型铸造作业中使用时，则至少还存在以下2个不足之处，换言之，即为本专利技术所要解决的技术问题。
[0008]第一、该粘结剂缺少足够的“抗老化”能力，无法显著减缓水玻璃粘结强度的下降速度。
[0009]第二、浇铸后的砂型，其强度仍然维持在0.6MPa左右，这是不够的，此时砂型想要从铸件上取下，仍然是相对困难和费力的。
[0010]所以综上所述，现在急需一种同时兼具显著“抗老化”能力、充分溃散性能的新型水玻璃粘结剂，以用在砂型铸造作业中。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，其原料组成包括：钠水玻璃、锂水玻璃、聚甲基丙烯酸，以及碳酸锂，使得：1、聚甲基丙烯酸结合碳酸锂，可以给水玻璃粘结剂体系提供较多的氢键，改变水玻璃的表面位能和溶剂化能力，提高水玻璃的稳定性，从而获得较好的“抗老化”能力；2、碳酸锂自身具有溃散剂的作用，结合特定模数下的水玻璃，可以进一步提升砂
型的溃散性能；3、聚甲基丙烯酸自身具有基础的粘结强度，同样是对水玻璃的模数进行限定，也可以适当提升整个粘结剂的粘结强度；4、该粘结剂中有机物聚甲基丙烯酸的添加量足够少，保证该粘结剂具有足够的安全环保优点。
[0012]本专利技术解决上述问题采用的技术方案是：一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，原料组成包括：钠水玻璃、锂水玻璃、聚甲基丙烯酸，以及碳酸锂，所述钠水玻璃的模数为2.6
‑
2.8，所述锂水玻璃的模数为4.0
‑
4.5，所述聚甲基丙烯酸的添加重量为所述钠水玻璃和锂水玻璃添加总重量的1.2
‑
1.4%，所述碳酸锂的添加重量为所述钠水玻璃和锂水玻璃添加总重量的7.5
‑
8.0%。
[0013]在本专利技术中，钠水玻璃复合锂水玻璃的方式，相较于单一种类的水玻璃，前者具有更加稳定的粘结性能。
[0014]此外，聚甲基丙烯酸的主要作用是提供和接受氢键，碳酸锂的主要作用是作为溃散剂，但是这两者与钠水玻璃、锂水玻璃之间还有多重协同效应，具体包括以下2点。
[0015]第一、碳酸锂自身虽然缺少氢键提供能力，但仍然具有突出的氢键接受性能，因此碳酸锂的加入，可以增加该水玻璃粘结剂体系中氢键的数量。而氢键是水玻璃“抗老化”能力的关键，氢键可以将聚甲基丙烯酸吸附在水玻璃分子表面，改变其表面位能和溶剂化能力，提高水玻璃的稳定性，从而减缓其“老化”的速度。
[0016]第二、无论是碳酸锂自身的溃散剂性能、聚甲基丙烯酸自身的粘结性能，都可以在钠水玻璃模数2.6
‑
2.8、锂水玻璃模数4.0
‑
4.5的组合方式下获得相对更大的性能表现，这是十分重要的。
[0017]最后，聚甲基丙烯酸不仅自身毒性很低，而且添加量也是相对较少，所以该水玻璃铸造粘结剂具有环保、安全的优点。
[0018]进一步优选的技术方案在于：所述聚甲基丙烯酸的分子量≥80000。
[0019]在本专利技术中，如果聚甲基丙烯酸的分子量低于8000，则试验结果表明其产生氢键的能力相对较差，在水玻璃“抗老化”方面的提升效果至少是不够明显的。
[0020]进一步优选的技术方案在于：所述碳酸锂的纯度为99.6
‑
99.9%。
[0021]进一步优选的技术方案在于：所述碳酸锂的D50为50
‑
95μm。
[0022]在本专利技术中，D50指的是中值粒径，例如D50为60μm时，指的是该批次的碳酸锂中，粒径比60μm大、比60μm小的物料各自占一半。
[0023]此外，如果该碳酸锂的D50＜50μm，则会显著提升其成本，而如果＞90μm，则其溃散性不够全面，无法保证铸造完成后砂型可以在铸件上快速、彻底地取下，有害的表现形式就是铸件上残留许多个需要手动掰下的砂料块。
[0024]进一步优选的技术方案在于原料组成包括按重量计的以下各组分：钠水玻璃32
‑
36%、锂水玻璃55
‑
58%。
[0025]进一步优选的技术方案在于原料组成还包括：环糊精、硅烷偶联剂，以及三聚磷酸钠。
[0026]在本专利技术中，环糊精的主要成分，即淀粉，不仅具有一定的粘结强度，而且与碳酸锂类似，也具有一定的砂型溃散效果。
[0027]此外，硅烷偶联剂为常见的KH550、KH560、KH570，以及KH792，其作用是偶联环糊精和聚甲基丙烯酸，使得该粘结剂的整体强度更大。而三聚磷酸钠则是作为一般的螯合剂使用。
[0028]进一步优选的技术方案在于：采用搅拌法制得所述粘结剂，搅拌温度为45
‑
50℃。
[0029]进一步优选的技术方案在于：所述粘结剂制得后再进行保温操作，保温温度为40
‑
60℃，保温时间为1.5
‑
2.0h。
[0030]在本专利技术中，上述保温操作可以进一步充分地发挥聚甲基丙烯酸和碳酸锂的氢键协同生成效果。
[0031]进一步优选的技术方案在于：所述粘结剂用于纯石英砂，或者是替代量≤5%的石英砂混料，替代所用的砂料为橄榄石砂和锆砂中的任意一种或两种混合物。
[0032]进一步优选的技术方案在于：所述粘结剂在纯石英砂，或者是所述石英砂混料中的添加量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，其特征在于原料组成包括：钠水玻璃、锂水玻璃、聚甲基丙烯酸，以及碳酸锂，所述钠水玻璃的模数为2.6
‑
2.8，所述锂水玻璃的模数为4.0
‑
4.5，所述聚甲基丙烯酸的添加重量为所述钠水玻璃和锂水玻璃添加总重量的1.2
‑
1.4%，所述碳酸锂的添加重量为所述钠水玻璃和锂水玻璃添加总重量的7.5
‑
8.0%。2.根据权利要求1所述的一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸的分子量≥80000。3.根据权利要求1所述的一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，其特征在于：所述碳酸锂的纯度为99.6
‑
99.9%。4.根据权利要求3所述的一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，其特征在于：所述碳酸锂的D50为50
‑
95μm。5.根据权利要求1所述的一种具有抗老化功能的环保型水玻璃铸造粘结剂，其特征在于原料组成包括按重量计的以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶璋，茹中赟，张亦杰，赵守明，
申请(专利权)人：栋梁铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：