CN105945209B - 一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制备方法 - Google Patents

一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制备方法，按重量百分比计，所述悬浮液固化剂的组成为：镁砂粉31～33%，HPMC 0.06～0.16%，柠檬酸0.7～0.85%，消泡剂0.09～0.14%，水66～69%。称取镁砂粉和HPMC粉，放入碾轮式混碾机内混碾；称取柠檬酸，占总水量约30%的水和消泡剂，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边加入碾轮式混碾机内混碾，出料得膏状物；加入剩余的水于搅拌机内，开动搅拌机，然后将膏状物分批缓慢加入搅拌机内搅拌，得悬浮液固化剂。本发明制备的悬浮液固化剂，采用了水做载体，2小时悬浮率达100%，悬浮液固化剂存放6个月以上不板结，使用时稍摇动即可使用。

Description

一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制 备方法
技术领域
本发明属于铸造工业领域用于制造砂型或砂芯的材料技术领域，特别是涉及一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制备方法。
背景技术
磷酸盐粘结剂是一种新型无害的无机铸造粘结剂材料，用于粘结砂型或砂芯的成型，粘结剂与固化剂一起使用，与耐火石英砂混匀，进行造型和制芯，粘结剂在固化剂的作用下经过一定时间固化而具有强度。与粘结剂配套的固化剂是一种粉状材料，镁砂粉，实际使用时，粉状材料在自动定量，传输，及环保方面不如液体状态方便，混砂时，容易造成二次粉尘污染。中国发明专利“磷酸盐无机铸造粘结剂悬浮液固化剂制备方法和应用”（专利号200910063118.3），公开的悬浮液固化剂，以酒精为载体而发明的悬浮液固化剂，虽然较好的解决了板结问题，但存在固化剂随时间延长有变稠的现象，使用酒精作载体，还存在成本高及酒精易燃易爆的安全问题。申请号为2015101685509的专利虽然解决了悬浮液变稠及容易板结问题，但所发明的悬浮液固化剂仍然是以酒精为载体，没有避免酒精的缺陷。众所周知，水是最廉价，最安全，也是最环保的液体载体，所以本申请的内容是发明一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制备方法。
但是，可用于磷酸盐粘结剂硬化的固化剂镁砂粉是以氧化镁为主要成分，镁砂粉最突出的问题是遇水容易板结，例如放在空气中的镁砂粉就可以吸水硬化，分散在水中的镁砂粉更容易板结，最后硬化成如混凝土一样的硬化体。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂及其制备方法，使镁砂粉颗粒分散在水中，制成以水为载体的悬浮液固化剂，而又能使之长期存放不发生板结。
本发明目的是提供一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂，按重量百分比计，所述悬浮液固化剂的组成为：镁砂粉31～33%，HPMC 0.06～0.16%，柠檬酸0.7～0.85%，消泡剂0.09～0.14%，水66～69%，其中HPMC为羟丙基甲基纤维素。
所述HPMC的粘度为100000～500000mPa·s。
所述水为自来水。
本发明的另一目的是提供一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按比例称取镁砂粉和HPMC粉，放入碾轮式混碾机内，盖好密封盖以防漂灰，开动碾轮式混碾机，使干态粉料混碾不少于5分钟，使二者充分混匀，得到混合干料；
（2）称适量柠檬酸，占总水量约30%的水和消泡剂，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；
（3）开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边缓慢加入碾轮式混碾机内，使其与混合干料充分混匀，混碾时间不少于2小时，出料得膏状物；
（4）加入剩余的水于搅拌机内，开动搅拌机，搅拌速度90～110r/min，搅拌叶片位于液面以下25～35mm，然后将步骤（3）中碾好的膏状物分批缓慢加入搅拌机内，搅拌时间50～60分钟，得悬浮液固化剂。
本发明技术原理如下：将镁砂粉及HPMC粉加入碾轮式混碾机中混碾均匀后，再加入含柠檬酸和消泡剂的混合水溶液，反复碾压和搓揉，使镁砂粉充分分散和被润湿，各种助剂即HPMC粉、柠檬酸、消泡剂和水充分包覆在固体镁砂粉表面，镁砂粉颗粒被助剂分隔开，当混碾成均匀膏状后，再加水稀释到一定密度，许多小的氧化镁颗粒悬浮在水中，由于采用特殊作用的助剂即HPMC粉、柠檬酸、消泡剂和水，使得镁砂粉颗粒没有机会相互接触而聚集，因而消除了板结，从而获得高悬浮性的悬浮液固化剂。
本发明悬浮液固化剂性能优点如下：2小时悬浮率达100%，悬浮液固化剂存放6个月以上不板结，使用时稍摇动即可使用。本发明与背景技术中所提的两篇专利相比，主要的优点有：（1）采用了水做载体，解决了悬浮液板结问题、成本问题和易燃易爆的安全问题；（2）HPMC粉既是悬浮剂，又是润湿剂；以HPMC粉作为主要助剂，解决了悬浮和润湿问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。本发明对其加入量进行限定，只是便于本发明的实施，并不说明在本发明所限定的范围外不能实施。
实施例一：
一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂的制备方法：
称取660克镁砂粉，1.6克HPMC，将二者加入碾轮式混碾机内，开机混匀8分钟，使二者充分混匀，得到混合干料，停机；再称取420克水，16克柠檬酸，2.4克消泡剂，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；然后开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边缓慢加入碾轮式混碾机内，混碾130分钟，得膏状物；再加入920g水于搅拌机内，开动搅拌机，搅拌速度100r/min，搅拌叶片位于液面以下30mm，然后将步骤（3）中碾好的膏状物分批缓慢加入搅拌机内，搅拌时间55分钟，得悬浮液固化剂待用。
悬浮液固化剂性能指标：根据JB/T5107-1991，采用量筒测定法，2小时悬浮率100%，半年未板结。
悬浮液固化剂应用于制造磷酸盐自硬砂的配比及操作（该方法参照《铸造手册.造型材料分册》）如下：
称取50/100目原砂1000g，再称取液体固化剂6克，加入混砂机内，开机混匀约2分钟，再称取磷酸盐无机粘结剂20g，再开机混匀20秒；出砂后，每隔5分钟制取“8”字型标准试样5个，24小时后测抗拉强度。测得型砂可使用时间为32分钟，试样固化强度平均为0.90MPa。
实施例二：
称取660克镁砂粉，1.2克HPMC，将二者加入碾轮式混碾机内，开机混匀5分钟，使二者充分混匀，得到混合干料，停机；再称取430克水，16克柠檬酸，1.8克消泡剂，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；然后开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边缓慢加入碾轮式混碾机内，混碾140分钟，得膏状物；再加入950g水于搅拌机内，开动搅拌机，搅拌速度90r/min，搅拌叶片位于液面以下28mm，然后将步骤（3）中碾好的膏状物分批缓慢加入搅拌机内，搅拌时间60分钟，得悬浮液固化剂待用。
悬浮液性能指标：根据JB/T5107-1991，采用量筒测定法，2小时悬浮率100%，8个月未板结。
悬浮液固化剂应用于制造磷酸盐自硬砂的配比及操作（该方法参照《铸造手册.造型材料分册》）如下：
称取50/100目原砂1000g，再称取悬浮液固化剂8克，加入混砂机内，开机混匀约2分钟，再称取磷酸盐无机粘结剂20g，再开机混匀20秒；出砂后，每隔5分钟制取“8”字型标准5个，24小时后测强度。测得型砂可使用时间为25分钟，试样固化强度平均为0.85MPa。
实施例三：
称取640克镁砂粉，3.2克HPMC，将二者加入碾轮式混碾机内，开机混匀10分钟，使二者充分混匀，得到混合干料，停机；再称取450克水，14克柠檬酸，2.8克消泡剂，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；然后开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边缓慢加入碾轮式混碾机内，混碾150分钟，得膏状物；再加入890g水于搅拌机内，开动搅拌机，搅拌速度110r/min，搅拌叶片位于液面以下25mm，然后将步骤（3）中碾好的膏状物分批缓慢加入搅拌机内，搅拌时间55分钟，得悬浮液固化剂待用。
悬浮液性能指标：根据JB/T5107-1991，采用量筒测定法，2小时悬浮率100%，半年未板结。
悬浮液固化剂应用于制造磷酸盐自硬砂的配比及操作（该方法参照《铸造手册.造型材料分册》）如下：
称取50/100目原砂1000g，再称取悬浮液固化剂10克，加入混砂机内，开机混匀约2分钟，再称取磷酸盐无机粘结剂20g，再开机混匀20秒。出砂后，每隔5分钟制取“8”字型标准试样5个，24小时后测强度，测得型砂可使用时间为20分钟，试样固化强度平均为0.81MPa。
实施例四：
称取620克镁砂粉，2.2克HPMC，将二者加入碾轮式混碾机内，开机混匀8分钟，使二者充分混匀，得到混合干料，停机；再称取500克水，15.8克柠檬酸，2克消泡剂，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；然后开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边缓慢加入碾轮式混碾机内，混碾160分钟，得膏状物；再加入860g水于搅拌机内，开动搅拌机，搅拌速度100r/min，搅拌叶片位于液面以下35mm，然后将步骤（3）中碾好的膏状物分批缓慢加入搅拌机内，搅拌时间50分钟，得悬浮液固化剂待用。
悬浮液性能指标：根据JB/T5107-1991，采用量筒测定法，2小时悬浮率100%，9个月未板结。
悬浮液固化剂应用于制造磷酸盐自硬砂的配比及操作（该方法参照《铸造手册.造型材料分册》）如下：
称取50/100目原砂1000g，再称取悬浮液固化剂10克，加入混砂机内，开机混匀约2分钟，再称取磷酸盐无机粘结剂20g，再开机混匀20秒；出砂后，每隔5分钟制取“8”字型标准试样5个，24小时后测强度。测得型砂可使用时间为20分钟，试样固化强度平均为0.81MPa。

Claims (3)

1.一种以水为载体的磷酸盐粘结剂硬化用悬浮液固化剂的制备方法，其特征在于：按重量百分比计，所述悬浮液固化剂的组成为：镁砂粉31～33%，HPMC 0.06～0.16%，柠檬酸0.7～0.85%，消泡剂0.09～0.14%，水66～69%；所述制备方法包括以下步骤：
（1）按比例称取镁砂粉和HPMC粉，放入碾轮式混碾机内，盖好密封盖以防漂灰，开动碾轮式混碾机，使干态粉料混碾不少于5分钟，使二者充分混匀，得到混合干料；
（2）按比例称取柠檬酸、消泡剂和占总水量30%的水，将柠檬酸溶于水中，再加入消泡剂搅匀，得到混合水溶液；
（3）开动碾轮式混碾机，将混合水溶液边搅拌边缓慢加入碾轮式混碾机内，使其与混合干料充分混匀，混碾时间不少于2小时，出料得膏状物；
（4）加入剩余的水于搅拌机内，开动搅拌机，搅拌速度90～110r/min，搅拌叶片位于液面以下25～35mm，然后将步骤（3）中碾好的膏状物分批缓慢加入搅拌机内，搅拌时间50～60分钟，得悬浮液固化剂。
2.根据权利要求1所述悬浮液固化剂的制备方法，其特征在于：所述HPMC的粘度为100000～500000mPa·s。
3.根据权利要求1所述悬浮液固化剂的制备方法，其特征在于：水为自来水。
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