CN107262666B

CN107262666B - 用于水玻璃砂的复合改性水玻璃及其制备方法

Info

Publication number: CN107262666B
Application number: CN201710343187.9A
Authority: CN
Inventors: 施利进; 姜银珠
Original assignee: Zhejiang Suijin Special Casting Co ltd
Current assignee: Zhejiang Suijin Special Casting Co ltd
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: CN107262666A

Abstract

一种用于水玻璃砂的复合改性水玻璃及其制备方法，该复合改性水玻璃主要成分由环氧改性有机硅树脂和普通水玻璃组成。具体制备方法主要包括如下步骤：环氧改性有机硅树脂经有机溶剂溶解后，加入硅烷偶联剂，然后将其进行超声振荡10～15min得到预处理的环氧改性有机硅树脂；将预处理好的环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行混合，再于50℃水浴温度下搅拌30～40min，即得到混合均匀的复合改性水玻璃。本发明制备得到的复合改性水玻璃能有效降低型砂中的水玻璃含量，大大提高水玻璃的粘结强度，改善了水玻璃的流动性，大幅度提高水玻璃的抗湿性和水玻璃砂的溃散性。该复合改性水玻璃制备的型砂还具有很好的综合高温性能，型砂的发气量小，大幅度提高了铸件的质量。

Description

用于水玻璃砂的复合改性水玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铸造领域，尤其涉及一种用于水玻璃砂的复合改性水玻璃及其制备方法。

背景技术

目前，随着经济的快速发展，汽车工业迎来了前所未有的发展机遇，在国民经济中起着越来越重要的作用。汽车是由成千上万个零部件组成的，其中20～28％的零部件采用铸造方法生产。就汽车铸件绿色生产而言，我国的铸造生产一直采用传统的以高消耗、低利用、高排放为特征的线性经济发展模式，导致目前我国铸造业的高污染、低利润、发展缓慢的落后局面。在铸造生产过程中，来自造型材料中的粘结剂体系带来的污染是铸造过程中污染源的主要方面。近年来，为满足高速发展的机械制造业对铸件日益增长的要求，各种树脂化学粘结剂砂造型、制芯工艺得到了广泛的应用，这对提高铸件的质量和生产效率起了很大的作用，但是在使用过程中，树脂砂释放出大量的苯、醛、硫等有毒气体，污染环境，毒害人体。

水玻璃无机粘结剂属于一种无毒、无味、低成本的绿色铸造粘结剂，历史上经常作为铸造型芯砂的粘结剂。目前CO2硬化水玻璃砂的制芯造型是水玻璃粘结剂应用的主要工艺，该工艺具有如下优点：造型制芯过程中释放的各种有毒、有害气体数量少；在不同环境条件下贮存性好，型芯砂的可使用时间长；在浇注时烟气、有毒气体释放量少；可用来生产铸钢、铸铁和有色金属等铸件。虽然水玻璃砂的优点突出，但是也存在很多缺点，如型芯砂的强度低、流动性差、抗湿性和溃散性不好以及旧砂再生回用困难等。

为了尽可能的解决水玻璃砂存在的问题和不足，许多人开展了对水玻璃进行改性的工作。近年来，已有许多专利报道通过在水玻璃中添加热塑性的水溶性树脂来对水玻璃进行改性。专利CN 101259515A在水玻璃中添加聚氧化乙烯树脂。专利CN 101397197A报道在普通水玻璃中加入占水玻璃重量的5-7％的浓度30％的聚丙烯酸钠溶液制成改性水玻璃。专利CN 101376503A通过水玻璃与占水玻璃重量的0.2％-0.4％的聚丙烯酰胺充分混合得到化学改性的水玻璃。上述专利通过将热塑性的水溶性树脂与水玻璃进行混合得到改性水玻璃都有效提高了水玻璃砂的粘结强度，改善了水玻璃砂的高温溃散性。然而热塑性树脂大多不耐高温，在铸件浇注时型砂中的树脂分解严重，型砂发气量增多，从而影响铸件质量。环氧改性有机硅树脂作为一种热固性树脂，结合了环氧树脂和有机硅树脂的优点，具有很好的粘结效果和很高的热稳定性，目前还未见到有专利报道利用环氧改性有机硅树脂来改性水玻璃。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种用于水玻璃砂的复合改性水玻璃及其制备方法，解决水玻璃砂面临的粘结强度低、流动性差、抗湿性和溃散性不好以及旧砂回收困难等问题，大大改善了水玻璃的性能，提高了铸件的质量，使旧砂的回收率大大的提高，积极的推动了绿色铸造的发展。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种用于水玻璃砂的复合改性水玻璃由环氧改性有机硅树脂和普通水玻璃组成的，其中环氧改性有机硅树脂和普通水玻璃的质量比为0.5:100～2:100。

所述的复合改性水玻璃，其具体制备方法如下：

1)将环氧改性有机硅树脂经有机溶剂溶解后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后再超声振荡10～15min得到预处理的环氧改性有机硅树脂；

2)将预处理好的环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行混合，再于50℃水浴温度下搅拌30～40min，即得到混合均匀的复合改性水玻璃。

所述的有机溶剂为二甲苯或丙酮中的一种或几种，添加量为环氧改性有机硅树脂质量的10倍。

所述的硅烷偶联剂为KH550或KH560中的一种或几种，添加量为环氧改性有机硅树脂质量的0.5％～1％。

本发明有益的效果是：本发明创造性的采用环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行复合，从而全方面的改善了水玻璃的性能。环氧改性有机硅树脂兼具了环氧树脂优异的粘结性能和有机硅树脂耐高温的优点，通过与水玻璃进行复合，可以大大提高水玻璃的粘结强度，促进水玻璃的流动性，改善水玻璃的抗湿性和溃散性。同时由于采用的是耐高温的热固性树脂与水玻璃进行复合，还可以保证水玻璃制备的型砂具有很好的综合高温性能，型砂的发气量小，大幅度提高了铸件的质量。本发明为了保证环氧改性有机硅树脂和水玻璃能很好的复合在一起，在环氧改性有机硅树脂中加入了硅烷偶联剂，使树脂带有更多地亲水基团，从而环氧改性有机硅树脂能够很好的与水玻璃结合在一起，改善水玻璃的性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

将环氧改性有机硅树脂溶于二甲苯中(环氧改性有机硅树脂与二甲苯的质量比为1:10)，搅拌均匀后，加入占环氧改性有机硅树脂质量的0.5％的KH550硅烷偶联剂，搅拌均匀后再超声振荡10min得到预处理好的环氧改性有机硅树脂；将预处理好的环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行混合(环氧改性有机硅树脂与水玻璃的质量比为0.5:100)，再于50℃水浴温度下搅拌30min，即得到混合均匀的复合改性水玻璃。

实施例2

将环氧改性有机硅树脂溶于二甲苯中(环氧改性有机硅树脂与二甲苯的质量比为1:10)，搅拌均匀后，加入占环氧改性有机硅树脂质量的0.7％的KH550硅烷偶联剂，搅拌均匀后再超声振荡15min得到预处理好的环氧改性有机硅树脂；将预处理好的环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行混合(环氧改性有机硅树脂与水玻璃的质量比为1:100)，再于50℃水浴温度下搅拌30min，即得到混合均匀的复合改性水玻璃。

实施例3

将环氧改性有机硅树脂溶于丙酮中(环氧改性有机硅树脂与丙酮的质量比为1:10)，搅拌均匀后，加入占环氧改性有机硅树脂质量的1％的KH560硅烷偶联剂，搅拌均匀后再超声振荡15min得到预处理好的环氧改性有机硅树脂；将预处理好的环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行混合(环氧改性有机硅树脂与水玻璃的质量比为2:100)，再于50℃水浴温度下搅拌30min，即得到混合均匀的复合改性水玻璃。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims

1.一种水玻璃砂的复合改性水玻璃的制备方法，该复合改性水玻璃是包括环氧改性有机硅树脂和普通水玻璃，其中环氧改性有机硅树脂和普通水玻璃的质量比为0.5:100~2:100；其特征是：

1）将环氧改性有机硅树脂经有机溶剂溶解后，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后再超声振荡10~15min得到预处理的环氧改性有机硅树脂；

2）将预处理好的环氧改性有机硅树脂与水玻璃进行混合，再于50 ℃水浴温度下搅拌30~40 min，即得到混合均匀的复合改性水玻璃。

2.根据权利要求1所述的水玻璃砂的复合改性水玻璃的制备方法，其特征是：所述有机溶剂为二甲苯或丙酮中的一种或两种，添加量为环氧改性有机硅树脂质量的10倍。

3.根据权利要求1所述的水玻璃砂的复合改性水玻璃的制备方法，其特征是：所述硅烷偶联剂为KH550或KH560中的一种或两种，添加量为环氧改性有机硅树脂质量的0.5%~1%。