一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂，该型砂利用碳纳米管对动物胶进行改性处理，制备得到一种新型的型砂粘接剂，在制备过程中将碳纳米管在酸性离子液体中溶胀处理，提高其在动物胶溶液中的分散性，最后经戊二醛交联，得到具有高环保性、高粘结强度、低热膨胀系数、抗热变形性强的粘接剂，此外在混砂过程中加入的海藻酸钠与氯化钙可交联杂化，形成高透气的微孔通道，从而获得具有良好透气性和成型强度的型砂产品，以本发明制备的型砂浇注的铸件质量高，产业经济环保，在铸造领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及铸造型砂技术领域，尤其涉及一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂及其制备方法。【背景技术】
[0002]型砂是指在铸造中用来造型的材料，型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂以及辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型砂按所用粘结剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、树脂砂等。型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30?50%。通常意义上判断型砂性能主要体现在以下几个方面: (1)具有较高的强度和热稳定性；(2)良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力；(3)—定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力；(4)较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力；(5)高的溃散性，易于溃散清理。
[0003]随着工业的发展，对铸造业的要求越来越高，而型砂的质量是关系到铸件质量的一个重要因素，目前市场的主流型砂主要有水玻璃、粘土等一类的无机粘接剂型砂以及合成树脂、糊精等一类的有机粘接剂型砂。目前市场上主流的无机粘接剂类型砂主要存在溃散性差，易吸潮，旧砂利用率低等缺陷;树脂砂虽然溃散性好，铸造精度高，然而其在浇注过程中容易产生污染性气体。《一种复合改性动物胶粘接剂制备工艺的研究》一文介绍了以改性动物胶作为粘接剂的型砂，这种类型的型砂环保易降解，溃散效果好，为开发新型的型砂提供了可行的发展方向，然而由于动物胶的天然属性，在实际应用过程中提高粘结强度、加快固化速度仍是研究的重点。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂，该型砂由以下重量份的原料制成:200-400目石英砂旧砂50-60、300-400目铝矾土20-30、200-300目沸石粉10-15、200目碳化硅晶须5-8、碳纳米管改性动物胶粘接剂10-15、浓度为5-10%的海藻酸钠水溶液4-5、浓度为1 -10%的氯化I丐水溶液6-10。
[0006]所述的碳纳米管改性动物胶粘接剂由以下重量份的原料制成:碳纳米管2-3、动物胶30-40、1-烯丙基，3-甲基氯咪唑盐5-10、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1-2、稀硝酸溶液适量、质量浓度为10-15%的戊二醛水溶液5-8、去离子水30-40;其制备方法为:先将动物胶与去离子水混合，加热至50-60°C，搅拌形成均匀溶液后加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，继续搅拌混合5_6h后得到醚化动物胶溶液备用，接着将碳纳米管投入1-烯丙基，3-甲基氯咪唑盐中，并加入适量的稀硝酸溶液，调节体系pH值为3-5，放置20-30h后抽滤，产物水洗后投入醚化动物胶溶液中，高速搅拌分散4-5h，最后再加入戊二醛水溶液，搅拌混合均匀后即得所述的碳纳米管改性动物胶粘接剂。
[0007]该型砂的制备方法为:先将石英砂旧砂、铝矾土、沸石粉、碳化硅晶须与海藻酸钠水溶液搅拌混合50_80min，随后加入氯化妈水溶液，继续搅拌混合3-5h，搅拌结束后加入碳纳米管改性动物胶粘接剂混合5-10min，即得。
[0008]本发明利用碳纳米管对动物胶进行改性处理，制备得到一种新型的型砂粘接剂， 在制备过程中将碳纳米管在酸性离子液体中溶胀处理，提高其在动物胶溶液中的分散性， 最后经戊二醛交联，得到具有高环保性、高粘结强度、低热膨胀系数、抗热变形性强的粘接剂，此外在混砂过程中加入的海藻酸钠与氯化钙可交联杂化，形成高透气的微孔通道，从而获得具有良好透气性和成型强度的型砂产品，以本发明制备的型砂浇注的铸件质量高，产业经济环保，在铸造领域具有广阔的应用前景。【具体实施方式】
[0009]—种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂，该型砂由以下重量份的原料制成:200目石英砂旧砂50、300目铝矾土20、200目沸石粉10、200目碳化硅晶须5、碳纳米管改性动物胶粘接剂10、浓度为5%的海藻酸钠水溶液4、浓度为1%的氯化钙水溶液6。
[0010]所述的一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂，所述的碳纳米管改性动物胶粘接剂由以下重量份的原料制成:碳纳米管2、动物胶30、1_烯丙基，3-甲基氯咪唑盐5、3_氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1、稀硝酸溶液适量、质量浓度为10%的戊二醛水溶液5、 去离子水30;其制备方法为:先将动物胶与去离子水混合，加热至50°C，搅拌形成均匀溶液后加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，继续搅拌混合5h后得到醚化动物胶溶液备用，接着将碳纳米管投入1-烯丙基，3-甲基氯咪唑盐中，并加入适量的稀硝酸溶液，调节体系pH值为3， 放置20h后抽滤，产物水洗后投入醚化动物胶溶液中，高速搅拌分散4h，最后再加入戊二醛水溶液，搅拌混合均匀后即得所述的碳纳米管改性动物胶粘接剂。
[0011]该型砂的制备方法为:先将石英砂旧砂、铝矾土、沸石粉、碳化硅晶须与海藻酸钠水溶液搅拌混合50min，随后加入氯化妈水溶液，继续搅拌混合3h，搅拌结束后加入碳纳米管改性动物胶粘接剂混合5min，即得。[〇〇12]该实施例制备得到的型砂根据相关测试标准测试得到的结果如下:湿压强度:122KPa;紧实率:46.5%;透气率:104;热湿拉强度:53.5KPa;破碎指数:90%。
【主权项】
1.一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂，其特征在于，该型砂由以 下重量份的原料制成:200-400目石英砂旧砂50-60、300-400目铝矾土20-30、200-300目沸 石粉10-15、200目碳化硅晶须5-8、碳纳米管改性动物胶粘接剂10-15、浓度为5-10%的海藻 酸钠水溶液4-5、浓度为1 -10%的氯化妈水溶液6-10。2.如权利要求1所述的一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂，其特 征在于，所述的碳纳米管改性动物胶粘接剂由以下重量份的原料制成:碳纳米管2-3、动物 胶30-40、1-烯丙基，3-甲基氯咪唑盐5-10、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1-2、稀硝酸溶液适 量、质量浓度为10-15%的戊二醛水溶液5-8、去离子水30-40;其制备方法为:先将动物胶与 去离子水混合，加热至50-60°C，搅拌形成均匀溶液后加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，继 续搅拌混合5_6h后得到醚化动物胶溶液备用，接着将碳纳米管投入1-烯丙基，3-甲基氯咪 唑盐中，并加入适量的稀硝酸溶液，调节体系pH值为3-5，放置20-30h后抽滤，产物水洗后投 入醚化动物胶溶液中，高速搅拌分散4-5h，最后再加入戊二醛水溶液，搅拌混合均匀后即得 所述的碳纳米管改性动物胶粘接剂。3.如权利要求1所述的一种以碳纳米管改性动物胶作为粘接剂的新型环保型砂的制备 方法，其特征在于，所述的制备方法为:先将石英砂旧砂、铝矾土、沸石粉、碳化硅晶须与海 藻酸钠水溶液搅拌混合50_80min，随后加入氯化妈水溶液，继续搅拌混合3-5h，搅拌结束后 加入碳纳米管改性动物胶粘接剂混合5-10min，即得。
【文档编号】B22C1/02GK105964886SQ201610457054
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】岳承平
【申请人】马鞍山市创诚铸造有限公司