CN105331310A - 一种复合铸造粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于粘结剂材料领域，具体为一种复合铸造粘结剂及其制备方法，所述粘结剂包括如下组分：硅酸钠16~28重量份、水溶性酚醛树脂16~35重量份、偏硼酸5~14重量份、碳酸钙7~12重量份、松油醇8~15重量份、坡缕石粉5~11重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐4~13重量份、聚丁烯二醇2~8重量份、过氧化钠3~9重量份、柠檬酸三丁酯5~10重量份、聚醋酸乙烯类乳液3~11重量份、甲醇18~37重量份和去离子水20~35重量份。本发明所制备的粘结剂的常温抗压强度范围为3.78~4.15Mpa，耐热温度范围为224~238℃，200℃下抗压强度也保持着较高值为2.95~3.17Mpa，这说明粘结剂的粘结强度高且耐高温，较高温下稳定性好。另外，800℃下抗压强度下降至0.6Mpa以下，说明粘结剂的溃散性好，方便砂芯的回收利用。

Description

一种复合铸造粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明属于粘结剂材料领域，特别涉及一种复合铸造粘结剂及其制备方法。

背景技术

铸造粘结剂是将颗粒状或粉末造型材料形成一定强度的连续粘结薄膜而形成铸型。随着技术的进步，铸造粘结剂已从最开始的天然粘结剂-粘土发展到如今的有机、无机以及复合粘结剂等合成粘结剂。无机粘结剂是由各种无机非金属材料组成，具有耐腐蚀、耐高温、使用寿命长等优点，但是也存在使用不方便，常温粘结强度低等不足。有机粘结剂是主要由有机物制备而成，具有使用方便、成本低以及粘结性好等优点，但存在使用温度低、使用寿命短等不足。而复合粘结剂是将无机粘结剂和有机粘结剂混合制备而成，可以同时兼顾两者的优点，具有广阔的应用前景，然而目前并没有相关现有技术公开复合粘结剂中的无机粘结剂和有机粘结剂的有效组成比例及其复合方式，以使最大限度的发挥两种粘结剂各自的优点。

发明内容

要解决的技术问题是：为了解决铸造用所使用的无机粘结剂和有机粘结剂各自的不足，提供一种耐高温且粘结强度高的复合铸造粘结剂及其制备方法。

技术方案：为了解决上述问题，本发明提供了一种复合铸造粘结剂，所述粘结剂包括如下组分：

硅酸钠16~28重量份、水溶性酚醛树脂16~35重量份、偏硼酸5~14重量份、碳酸钙7~12重量份、松油醇8~15重量份、坡缕石粉5~11重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐4~13重量份、聚丁烯二醇2~8重量份、过氧化钠3~9重量份、柠檬酸三丁酯5~10重量份、聚醋酸乙烯类乳液3~11重量份、甲醇18~37重量份和去离子水20~35重量份。

优选的，所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas。

优选的，所述硅酸钠与水溶性酚醛树脂的重量比为0.6~1.3:1~2。

进一步，优选的，所述硅酸钠与水溶性酚醛树脂的重量比为1:1.2。

优选的，所述的一种复合铸造粘结剂，所述粘结剂包括如下组分：

硅酸钠20重量份、水溶性酚醛树脂24重量份、偏硼酸8重量份、碳酸钙9重量份、松油醇8重量份、坡缕石粉6重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐7重量份、聚丁烯二醇4重量份、过氧化钠5重量份、柠檬酸三丁酯9重量份、聚醋酸乙烯类乳液5重量份、甲醇26重量份和去离子水25重量份。

所述的一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为45~62℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为40~55℃，搅拌3~8h，即得。

优选的，所述步骤2）中的搅拌温度为58℃；所述步骤4）中的搅拌温度为45℃。

本发明具有以下有益效果：本发明所制备的粘结剂的常温抗压强度范围为3.78~4.15Mpa，耐热温度范围为224~238℃，200℃下抗压强度也保持着较高值为2.95~3.17Mpa，这说明粘结剂的粘结强度高且耐高温，较高温下稳定性好。另外，800℃下抗压强度下降至0.6Mpa以下，说明粘结剂的溃散性好，方便砂芯的回收利用。试验结果也显示，原料组成中偏硼酸、坡缕石粉和柠檬酸三丁酯组分对粘结剂的粘结强度和耐高温性能有所影响。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料：硅酸钠16重量份、水溶性酚醛树脂16重量份、偏硼酸5重量份、碳酸钙7~重量份、松油醇8重量份、坡缕石粉5重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐4重量份、聚丁烯二醇2重量份、过氧化钠3重量份、柠檬酸三丁酯5重量份、聚醋酸乙烯类乳液3重量份、甲醇18重量份和去离子水20重量份；所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为45℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为40℃，搅拌3h，即得。

实施例2

一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料：硅酸钠28重量份、水溶性酚醛树脂35重量份、偏硼酸14重量份、碳酸钙12重量份、松油醇15重量份、坡缕石粉11重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐13重量份、聚丁烯二醇8重量份、过氧化钠9重量份、柠檬酸三丁酯10重量份、聚醋酸乙烯类乳液11重量份、甲醇37重量份和去离子水35重量份；所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为62℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为55℃，搅拌8h，即得。

实施例3

一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料：硅酸钠22重量份、水溶性酚醛树脂25重量份、偏硼酸10重量份、碳酸钙9重量份、松油醇11重量份、坡缕石粉8重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐8重量份、聚丁烯二醇5重量份、过氧化钠6重量份、柠檬酸三丁酯7重量份、聚醋酸乙烯类乳液7重量份、甲醇48重量份和去离子水48重量份；所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为52℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为47℃，搅拌6h，即得。

实施例4

一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料：硅酸钠20重量份、水溶性酚醛树脂24重量份、偏硼酸8重量份、碳酸钙9重量份、松油醇8重量份、坡缕石粉6重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐7重量份、聚丁烯二醇4重量份、过氧化钠5重量份、柠檬酸三丁酯9重量份、聚醋酸乙烯类乳液5重量份、甲醇26重量份和去离子水25重量份；所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为48℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为45℃，搅拌5h，即得。

实施例5

一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料：硅酸钠26重量份、水溶性酚醛树脂30重量份、偏硼酸7重量份、碳酸钙8重量份、松油醇11重量份、坡缕石粉6重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐5重量份、聚丁烯二醇3重量份、过氧化钠6重量份、柠檬酸三丁酯7重量份、聚醋酸乙烯类乳液8重量份、甲醇30重量份和去离子水25重量份；所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为58℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为45℃，搅拌6h，即得。

对比例

一种复合铸造粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料：硅酸钠16重量份、水溶性酚醛树脂16重量份、碳酸钙7~重量份、松油醇8重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐4重量份、聚丁烯二醇2重量份、过氧化钠3重量份、聚醋酸乙烯类乳液3重量份、甲醇18重量份和去离子水20重量份；所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpas；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、聚萘甲醛磺酸钠盐和过氧化钠，控制搅拌温度为45℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为40℃，搅拌3h，即得。

性能测试

将上述各实施例和对比例所制备的粘结剂加入标准砂中，所述粘结剂的加入量为标准砂的比重的3%，然后按照通常的做法制成Φ20×20mm的试样块，测试其各种性能，结果如下：

由此可知，实施例1~5所制备的粘结剂的常温抗压强度范围为3.78~4.15Mpa，耐热温度范围为224~238℃，200℃下抗压强度也保持着较高值为2.95~3.17Mpa，这说明粘结剂的粘结强度高且耐高温，较高温下稳定性好。另外，800℃下抗压强度下降至0.6Mpa以下，说明粘结剂的溃散性好，方便砂芯的回收利用。而对比例中，常温抗压强度和300℃下抗压强度值均有所下降，同时最高耐热温度也有下降，说明原料组成中偏硼酸、坡缕石粉和柠檬酸三丁酯组分对粘结剂的粘结强度和耐高温性能有所影响。

Claims (7)

1.一种复合铸造粘结剂，其特征在于：所述粘结剂包括如下组分：

硅酸钠16~28重量份、水溶性酚醛树脂16~35重量份、偏硼酸5~14重量份、碳酸钙7~12重量份、松油醇8~15重量份、坡缕石粉5~11重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐4~13重量份、聚丁烯二醇2~8重量份、过氧化钠3~9重量份、柠檬酸三丁酯5~10重量份、聚醋酸乙烯类乳液3~11重量份、甲醇18~37重量份和去离子水20~35重量份。

2.根据权利要求1所述的一种复合铸造粘结剂，其特征在于：所述水溶性酚醛树脂的粘度为6~9mpa·s。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合铸造粘结剂，其特征在于：所述硅酸钠与水溶性酚醛树脂的重量比为0.6~1.3:1~2。

4.根据权利要求3所述的一种复合铸造粘结剂，其特征在于：所述硅酸钠与水溶性酚醛树脂的重量比为1:1.2。

5.根据权利要求1所述的一种复合铸造粘结剂，其特征在于：所述粘结剂包括如下组分：

硅酸钠20重量份、水溶性酚醛树脂24重量份、偏硼酸8重量份、碳酸钙9重量份、松油醇8重量份、坡缕石粉6重量份、聚萘甲醛磺酸钠盐7重量份、聚丁烯二醇4重量份、过氧化钠5重量份、柠檬酸三丁酯9重量份、聚醋酸乙烯类乳液5重量份、甲醇26重量份和去离子水25重量份。

6.如权利要求1~4任一项所述的一种复合铸造粘结剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)按照重量份数称取原料；

2）将去离子水置于反应罐中，然后边搅拌边依次加入碳酸钙、坡缕石粉、柠檬酸三丁酯、聚萘甲醛磺酸钠盐、偏硼酸和过氧化钠，控制搅拌温度为45~62℃，搅拌至少45min，然后加入水溶性酚醛树脂继续搅拌30min，最后再加入硅酸钠继续搅拌1h，得到混合物M；

3）将松油醇、聚丁烯二醇和聚醋酸乙烯类乳液依次加入到甲醇溶液中，然后常温下搅拌1h，得到混合物N；

4）将上述混合物N加入混合物M中，控制搅拌温度为40~55℃，搅拌3~8h，即得。

7.根据权利要求6所述的一种复合铸造粘结剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中的搅拌温度为58℃；所述步骤4）中的搅拌温度为45℃。