一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂，该型砂利用正硅酸乙酯水解生成纳米硅对动物胶进行改性处理，改性后的动物胶粘接剂表面活性高，与旧砂以及玻璃纤维的表面相容性好，从而将各物料牢固结合，提高粘接强度，固化后形成有效的高强度成型网络，此外，原料中掺混的海藻酸钠与氯化钙交联杂化，形成高透气微孔结构，获得了优良的透气性。本发明制备的型砂环保无毒，机械强度高，透气紧实，易于清理和重利用，在铸件领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及铸造型砂技术领域，尤其涉及一种以纳米娃改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂及其制备方法。
【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:
(I)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，提供一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂，该型砂由以下重量份的原料制成:200-400目石英砂旧砂60-80、玻璃纤维8-10、400-500目轻烧镁砂20-30、纳米硅改性动物胶粘接剂10-15、浓度为5-10%的海藻酸钠水溶液4-5、浓度为1-10%的氯化钙水溶液6-10。
[0006]所述的纳米硅改性动物胶粘接剂由以下重量份的原料制成:正硅酸乙酯/乙醇溶液15-20、动物胶30-40、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30-50 ；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后加入戊二醛水溶液，搅拌混合均匀后加入稀硝酸溶液调节体系PH值为4-5，随后缓慢滴加正硅酸乙酯/乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌反应2-3h，即得所述的纳米硅改性动物胶粘接剂。
[0007]所述的正硅酸乙酯/乙醇溶液是由正硅酸乙酯与乙醇按照1:1的体积比配置而成。
[0008]该型砂的制备方法为:先将石英砂旧砂、玻璃纤维、轻烧镁砂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，搅拌结束后加入纳米娃改性动物胶粘接剂混合5-10min，即得。
[0009]本发明利用正硅酸乙酯水解生成纳米硅对动物胶进行改性处理，改性后的动物胶粘接剂表面活性高，与旧砂以及玻璃纤维的表面相容性好，从而将各物料牢固结合，提高粘接强度，固化后形成有效的高强度成型网络，此外，原料中掺混的海藻酸钠与氯化钙交联杂化，形成高透气微孔结构，获得了优良的透气性。本发明制备的型砂环保无毒，机械强度高，透气紧实，易于清理和重利用，在铸件领域具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0010]该实施例型砂由以下重量份的原料制成:200目石英砂旧砂60、玻璃纤维8、400目轻烧镁砂20、纳米硅改性动物胶粘接剂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。
[0011]其中纳米硅改性动物胶粘接剂由以下重量份的原料制成:正硅酸乙酯/乙醇溶液15、动物胶30、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后加入戊二醛水溶液，搅拌混合均匀后加入稀硝酸溶液调节体系PH值为4，随后缓慢滴加正硅酸乙酯/乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌反应2h，即得所述的纳米硅改性动物胶粘接剂。
[0012]其中正硅酸乙酯/乙醇溶液是由正硅酸乙酯与乙醇按照1:1的体积比配置而成。
[0013]该实施例型砂的制备方法为:先将石英砂旧砂、玻璃纤维、轻烧镁砂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，搅拌结束后加入纳米娃改性动物胶粘接剂混合5min，即得。
[0014]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:106KPa ；紧实率:42.3%;透气率:104 ；热湿拉强度:52.5KPa ；破碎指数:91%。
【主权项】
1.一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂，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60-80、玻璃纤维8-10、400-500目轻烧镁砂20-30、纳米硅改性动物胶粘接剂10-15、浓度为5-10%的海藻酸钠水溶液4-5、浓度为1-10%的氯化钙水溶液6-10。2.如权利要求1所述的一种以纳米娃改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂，其特征在于，所述的纳米硅改性动物胶粘接剂由以下重量份的原料制成:正硅酸乙酯/乙醇溶液15_20、动物I父30-40、3-氯-2-轻丙基二甲基氯化钱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30-50 ；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后加入戊二醛水溶液，搅拌混合均匀后加入稀硝酸溶液调节体系PH值为4-5，随后缓慢滴加正硅酸乙酯/乙醇溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌反应2-3h，即得所述的纳米硅改性动物胶粘接剂。3.如权利要求2所述的一种以纳米娃改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂，其特征在于，所述的正硅酸乙酯/乙醇溶液是由正硅酸乙酯与乙醇按照1:1的体积比配置而成。4.如权利要求1所述的一种以纳米硅改性动物胶作为粘接剂的高透气性型砂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为:先将石英砂旧砂、玻璃纤维、轻烧镁砂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，搅拌结束后加入纳米娃改性动物胶粘接剂混合5-10min，即得。
【文档编号】B22C1/02GK106077437SQ201610457056
【公开日】2016年11月9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