CN1044607A - 铸造用粘结剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造用粘结剂，特别是一种用于铸造工业中制做各种形状砂型的粘结剂，其特点是利用植物油的下脚料为主要原材料，再加入一定数量的201-100甲基硅油、季戊四醇、沥青等化工辅助材料，经加温发生化学反应聚合，使之成为一种有特殊性质的粘稠状物质，主要在铸造型砂中起粘结作用，经焙烧后又有一定的可塑性和干拉强度，无粘砂、气孔缺陷，本发明成本低，粘结性能优良，是当前既有经济价值，又有实用价值的产品。

Description

本发明涉及一种铸造用粘结剂的方法，特别是一种铸造工业专用的化工材料，适用于铸造工业制做各种形状的砂型。

在已有的技术中铸造用有机粘结种类繁多，即有传统的植物油型芯，又有用合成树脂的热芯盒型芯，按材料的来源分为三大类：第一类、植物油粘结剂，是由植物种子或果实制取的油脂，主要以桐油、亚麻油为主，属于烃的衍生物，在化学上属于酯类，是由脂肪酸和丙三醇（甘油）构成;第二类、合脂粘结剂，来源于制皂、造纸及石油加工等化工、轻工付产品。主要成分为C₂O-C₃O的烷烃，由石蜡为原料，提取合成脂肪酸的残渣，再加溶剂稀释而成;第三类、合成树脂粘结剂，也是新型粘结剂之一，目前这类材料暂时还不能满足铸造上的需要，所以使用甚微。

上述有机粘结剂中，植物油粘结剂中桐油、亚麻油是我国铸造应用历史最长、工艺性能最好的造型材料之一，但由于桐油、亚麻油又是目前国防工业和其它工业的贵重原料，用于铸造工业从经济上不太合理，从而又发明了合脂粘结剂来代用植物油粘结剂，从工艺上它们有许多近似，但后者的个别性能不及前者，如：合脂砂流动性差，蠕变性大，容易粘附芯盒等，由此可见造型材料在铸造工业中占有重要的地位，因为它与铸件质量、成本、生产效率和劳动条件都有密切的关系。本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足而提供的一种新型的铸造工业造型材料-铸造用粘结剂（以下简称粘结剂）。粘结剂的主要原材料以植物油料制取油脂后经精炼剩余的渣油为原料，再加入适量比例的化工辅助材料，经加温发生化学反应聚合，使之成为一种有特殊性质的粘稠状物质。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一、原理：粘结剂的主要材料是植物油脂的下脚料，经化学分析该材料的成分主要是由油酸、〔CH₃（CH₂）₇CH＝CH（CH₂）₇COOH〕植物油和水份，加入一定量的季戊四醇（C₅H₂O₄）等化工材料，使其与油酸成份在加热的条件下发生胶链反应，即：

1.油酸+季戊四醇→季戊四醇油酸脂+水;

2.植物油+季戊四醇→季戊四醇脂;

3.植物油不饱和双键通过胶链生成大分子;

4.植物油双键之间通过氧桥（-O-）联接生成更大的分子。

二、粘结剂的原料配比如下：

1.原料配比：100%

（1）植物油脂下脚料（渣油）：70%-74%;

（2）201-100甲基硅油：适量（不占比例）;

（3）季戊四醇：1%-2%;

（4）10＃石油沥青：23%～28%。

三、工艺流程：

油脂下脚→精炼→加季戊四醇降酸→吹氧聚合→加沥青增粘混合→降温出釜。

油脂下脚为植物油，加热硬化反应的实质，都是通过氧化聚合反应，使油类分子从低分子转化高分子的过程。

首先油中的水分和易挥发成分在加热初期开始挥发;

2.氧化：油脚中不饱和烃基中的碳原子之间双键在外部热能的激发下断开，而空气中的氧分进入与碳原子结合成过氧化物;

3.聚合：生成的过氧化物很不稳定，容易与含有双键的其它分子聚合，如果生成物中还有双键，在氧化作用下又能变为过氧化物，然后又与其它含有双键的分子继续进行聚合。经过不断反应的氧化聚合，最后使油分子逐渐转变成网状的高分子化合物。

四、工艺方法：

1.精炼油脚油：先将少量油脚油倒入釜中，然后点火升温，开动搅拌器，缓慢升温，当油温达到120℃左右，此时注意，反应中发生溢油现象，如外溢，可适当滴加备用的硅油加以控制，边熬炼边缓慢加油脚，当油脚加到比例后温度升到150℃，此时恒温，直到油脚油水分精炼到含量小于0.2%时，精炼结束。

2.加季戊四醇降酸：将精炼好的油脚油，按比例放入带有搅拌器的反应聚合釜内，点火升温，油温升至180℃时，开动搅拌器，缓慢加入规定量的季戊四醇，大约2-3小时加完，再将温度升到220℃继续反应约3-5小时，保持酯化至酸值30以下;

3.吹氧聚合：为了加快反应速度，采取吹氧聚合这个过程，主要是将氧气用气泵吹进反应釜中，此时油水有气泡形成。反应温度220℃，反应时间约2小时。

4.加10＃石油沥青：将一定量的石油沥青放入另一釜中，溶化为液体后，搅拌加入到温度已降到150℃的聚合釜中，充分混合约2小时，反应完全后，将温度降到100℃-80℃以下，由检验部门取样，检验合格后方可出釜入库。

本发明的优点是：提高了植物油下脚料的利用价值，使油渣就地消化，成本低兼，原料来源丰富，工艺设备简单，粘结性能优良，解决了纯植物油贵重短缺，弥补了矿物油下脚料粘结剂给芯砂工艺性能带来的不足，提高了植物油下脚料的利用价值，变废为宝，为铸造工业选型材料开拓一条新的途径，本发明市场效益可观，适合于中小型化工企业和乡镇企业应用生产。

实施例：下面结合具体实施详细说明本发明的工艺过程。

1.使用釜容500公斤;2.原料使用：下脚油730斤，201-100甲基硅油0.5斤，季戊四醇20斤，沥青250斤;3.生产人员2人;4.工艺过程：

水分处理：将原料下脚油730斤放入反应聚合釜内，开始点烧鼓风炉加温，由于下脚油水分较大，随着油温的逐渐增高，根据油的上涨程度滴加硅油，以控制油沫外溢，当水分挥发的油沫开始消失之时即可准备投放辅助材料，水分处理过程温度最高控制在200℃，并适当开动搅拌器。

加料降酸聚合：把水分处理过的下脚油温度升到200～220℃时，开动搅拌器，边搅拌边缓慢加入季戊四醇。

供氧聚合：把加完季戊四醇的油迅速升温240℃左右恒温，吹气供氧3-5小时，使油充分反应聚合。

降温出料：将聚合到一定程度的油脂降温至200℃时，开动搅拌投入沥青，待完全与油溶化后继续降温约100℃-80℃左右，可取样检验出锅装入成品容器。整个工艺进行时间累计24小时。

本釜产量：994斤，其中损失数量为水分挥发和出釜洒流。

检验结果：粘度：24秒，酸价：31.5毫升/克，强度15.3公斤/厘米，符合技术标准。

Claims (6)

1、一种铸造工业用铸造用粘结剂，其特征在于本发明是利用植物油脂下脚料为主要原料，再加其它化工辅助材料，其配比的参量是：

(1)植物油脂下脚料：70%～74%；

(2)201-100甲基硅油：适量(不占比例)；

(3)季戊四醇：1%～2%；

(4)10#石油沥青：23%～28%。

2、根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于精炼油脚油的温度在120℃-150℃之间。时间是水份精炼到含量小于0.2%时结束。

3、根据权利要求2所述的粘结剂，其特征在于加季戊四醇降酸的温度在200℃-220℃之间，反应时间3-5小时。

4、根据权利要求3所述的粘结剂，其特征在于吹氧聚合的温度在220℃-260℃之间，供氧时间为2-3小时。

5、根据权利要求4所述的粘结剂，其特征在于投入沥青的温度在150℃-200℃之间，反应2小时。

6、根据权利要求5所述的粘结剂，其特征在于出釜的温度在100℃-80℃之间。