一种粘结剂制造技术

本发明专利技术涉及一种粘结剂，其主要组分的重量份数为：５０－９０份水玻璃；３－１５份份强亲水性有机高分子材料的水溶液；０－５份水溶性无机改性剂；０．１－５份表面活性剂，其中，所述水玻璃模数Ｍ为１．９－３．５，密度为１．１－１．６ｇ／ｃｍ↑［３］；所述高分子的数均分子量为５０－２２００万，所述高分子在所述水溶液中的重量百分含量为５－５５ｗｔ％。采用本发明专利技术的粘结剂制备的砂型具有热空气硬化，湿态清砂，粘结剂重复使用的特点，且具有溃散性好，可以实现旧砂完全回收再利用的优点。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铸造领域中的造型材料，具体的说是涉及铸造领域中的型砂、粘 结剂。
技术介绍
目前铸造领域中，型砂粘结剂主要分为两大类， 一类是以呋喃树脂、酚醛 树脂等为主要成分的有机粘结剂， 一类是以水玻璃为主要成分的无机粘结剂。 由于刺激性气味大、环境污染严重，以及有机树脂价格较高等因素，使得有机粘结剂的使用受到较大的限制；与此相比，水玻璃为主的无机粘结剂则具有不 产生刺激性有毒气体、无黑色污染、价格低廉的优势。但是，型砂釆用水玻璃 作为粘结剂制备得到的砂型在使用过程中存在两大难题(1)砂型浇注后铸型 残留强度高，砂型溃散性差，铸件清理异常困难；(2)使用过的旧砂结块严重、 强度很高，回收和再利用非常困难， 一般旧砂只能作为固体废弃物排放，而这 些结块的旧砂很难分解，从而造成严重的环境污染。为了解决现有技术中采用水玻璃粘结剂的砂型溃散性差、难以回收再利用 的问题，中国专利CN1721103A中公开了一种铸造用型砂粘溃剂，其原料组成 包括94.5-98wt。/。的水玻璃、1.5-2.5wt。/。的葡萄糖粉、0.2-2wt。/。的轻质碳酸4丐粉、 0.2-0.5wt。/。的悬浮剂、防腐剂0.1-0.5wt%，该现有^支术中的改性水玻璃粘结剂 一定程度克服了单一水玻璃溃散性差、清砂困难的缺陷，但仍存在一下缺陷 (1)通常可知粘结剂(粘溃剂)中作为溃散剂的高分子含量越高，砂型的溃 散性越好，而该现有技术中水玻璃的含量为94.5-98wt%，而高分子含量仅为 1.5-2.5wt%,主要由于高分子的水溶性通常较差，其水溶液的浓度很难达到 5wt。/。以上。即粘结剂在与大量型砂混合过程中，真正起到提高砂型溃散性能 降低清砂难度的溃散剂含量很低，溃散剂起到的作用并不明显，砂型的溃散性能不可能得到显著的改善，从清砂时间、旧砂回收率、旧砂排放量等参数可以 看出，该现有技术并未完全解决砂型溃散、清砂以及旧砂回收再利用等问题。 (2)原料中的轻质碳酸钙粉、防腐剂等水溶性较差，长时间放置后容易出现 沉降、分层现象，在与型砂混合的过程中混合料中的各个组分不能充分均一的 分散于型砂间，高温反应后溃散剂含量较低的区域结块现象严重、强度很高， 使得旧砂的回收和再利用仍然非常困难。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用水玻璃粘结 剂制造的砂型溃散性差、旧砂难以回收再利用的缺陷，提供一种可以提高砂型 溃散性、实现旧砂完全回收再利用的粘结剂。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种粘结剂其主要组分的重量份数为50-90份； 3-15份； 0-5份； 0.1-5份，水玻璃强亲水性有机高分子材料的水溶液 水溶性无4/L改性剂 表面活性剂其中，所述水玻璃才莫数M为1.9-3.5，密度为l.l-1.6g/cm3;所述高分子的 数均分子量为50-2200万，所述高分子在所述水溶液中的重量百分含量为大于 1至小于或等于55wt%。所述高分子材料的数均分子量为100-300万。所述高分子材料为聚丙烯酰胺及其水溶性衍生物中的 一种或多种。所述高分子材料在所述水溶液中的重量百分含量为15-50wt%。所述水玻璃模数M为2.0-2.8，密度为1.35-1.5g/cm3。所述高分子材料的水溶液在所述粘结剂中的重量份数为3-20份。所述水玻璃在所述粘结剂中的重量份数为80-9(H分。所述无^L改性剂为三聚^^粦酸钠、四硼酸钠、六偏氯酸钠中的一种或多种。 所述表面活性剂为硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸钙中的一种或多种。所述无机改性剂在所述粘结剂中的重量份数为2-4份，所述表面活性剂在 所述粘结剂中的重量份数为2-4份。与现有技术相比本专利技术具有以下优点(1) 由于采用的高分子如聚丙烯酰胺等与水的互溶性不高，水溶液浓 度通常仅为4wt。/。左右，对于提高砂型溃散性没有起到明显的作用，故本领域 ^技术人员通常将水玻璃和树脂混合使用，而这种方法并未充分体现水玻璃粘结 剂的绿色环保优势，同时也会带入树脂粘结剂价格昂贵、环境污染严重等众多 缺陷。而本专利技术中通过对高温下可以分解、与水玻璃可以互溶的高分子的数均 分子量进行优选，通过实验证明优选分子量后的高分子的水溶性明显提高，从 而可以增加其在水玻璃粘结剂中的比例，使得砂型的溃散性得到明显的提高， 基本实现旧砂全部可回收再利用的目的，彻底解决了采用水玻璃作为粘结剂的 砂型溃散性差，难以回收再利用的问题。同时粘结剂中无机改性剂的加入可以 起到提高水玻璃强度的作用，确保在砂型溃散性能提高的同时仍具有较高强 度。(2 ) 本专利技术中采用的表面活性剂可以使高分子以及无机改性剂更加均 一的与水玻璃相混溶，即最大限度的避免在高温下可以分解的高分子以及起到 改善水玻璃强度的无机改性剂在水玻璃中分布不均，所导致的砂型易结块、局 部强度过高无法回收再利用的缺点。(3 ) 由于本专利技术的粘结剂不含有树脂类粘结剂，故在实际应用过程中， 不用添加固化剂而在加热和/或通入二氧化碳二者之一的条件下即可实现自硬 化的目的，是使用本专利技术粘结剂的过程更加筒单方便。(4) 本专利技术的粘结剂制备的砂型具有热空气硬化，湿态清砂，粘结剂 可重复使用的特点。实现了旧砂完全再生，清洁生产。具体实施方式 实施例1将80千克水玻璃加入YT22高速分散机(四川永通机械设备有限公司制 造)中，开动搅拌，緩慢加入IO千克聚丙烯酰胺溶液，4千克四硼酸钠，3千 克硬脂酸钠，混合两小时后得到粘结剂Sl。其中，水玻璃的模数M为2.6，密度为1.35g/cm3;聚丙烯酰胺的数均分 子量为300万，聚丙烯酰胺在其水溶液中重量百分含量为35wt%。本实施例中通过控制聚丙烯酰胺数均分子量为300万并将其配成浓度为 35wt。/。水溶液，大大提高了高温(指铸造时的温度，如铸造铝合金时的温度 500-700°C)下可分解的高分子含量，从而使得使用本粘结剂制备的砂型具有 优异的溃散性能。此外本实施例中采用水溶性好、价格低廉的四硼酸钠作为无机改性剂，以 下实施例中可采用同样具有水溶性好、价格低廉的三聚磷S殳钠、六偏氯酸钠等 作为无机改性剂，其作用是可以提高水玻璃的机械强度，选用这些水溶性好的 无机改性剂可以避免粘结剂在放置过程中发生沉降的几率，使得粘结剂混合、 久置后其中的各个组分仍然混合均一。本实施例中采用价格低廉、水溶性好的 硬脂酸钠作为表面活性剂，其主要起到提高粘结剂中各个组分的流散性和均一 性的作用，亦可选用下述实施例中的其他硬脂酸类表面活性剂。实施例2将88千克水玻璃加入YT22高速分散机(四川永通机械设备有限公司制 造)中，开动搅拌，緩慢加入5千克聚丙烯酰胺溶液，3千克三聚磷酸钠，4 千克石更脂酸钾，混合两小时后得到粘结剂S2。其中，水玻璃的模数M为1.9，密度为1.6g/cm3;聚丙烯酰胺的数均分子 量为100万，聚丙烯酰胺在其水溶液中重量百分含量为45wt%。实施例3将50千克水玻璃加入YT22高速分散机(四川永通机械设备有限公司制 造)中，开动搅拌，緩慢加入15千克聚曱基丙烯酰胺溶液，5千克六偏氯酸 钠，5千克硬脂酸钾，混合两小时后得到粘结剂S3。其中，水玻璃的模数M为3.5，密度为1.5g/cm3;聚丙烯酰胺的数均分子 量为500万，聚丙烯酰胺在其水溶液中重量百分含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘结剂，其主要组分的重量份数为：　水玻璃　５０－９０份；　强亲水性有机高分子材料的水溶液　３－１５份；　水溶性无机改性剂　０－５份；　表面活性剂　０．１－５份，　其中，所述水玻璃模数Ｍ为１．９－３． ５，密度为１．１－１．６ｇ／ｃｍ↑［３］；所述高分子的数均分子量为５０－２２００万，所述高分子在所述水溶液中的重量百分含量为大于１至小于或等于５５ｗｔ％。

【技术特征摘要】
1、一种粘结剂，其主要组分的重量份数为水玻璃50-90份；强亲水性有机高分子材料的水溶液3-15份；水溶性无机改性剂 0-5份；表面活性剂0.1-5份，其中，所述水玻璃模数M为1.9-3.5，密度为1.1-1.6g/cm3；所述高分子的数均分子量为50-2200万，所述高分子在所述水溶液中的重量百分含量为大于1至小于或等于55wt％。2、 根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于所述高分子材料的数 均分子量为100-300万。3、 根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于所述高分子材料 为聚丙烯酰胺及其水溶性衍生物中的 一种或多种。4、 根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于所述高分子材料 在所述水溶液中的重量百分含量为15-50wt%。5、 根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝建勋，许增彬，
申请(专利权)人：济南圣泉集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]