CN107096873A - 一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，涉及重力铸造技术领域，由如下重量份数的原料制成：聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸15‑25份、分子筛微粉5‑10份、羟丙基淀粉3‑5份、微晶纤维素3‑5份、芳烃改性萜烯树脂1‑3份、超细氧化镁1‑3份、C5加氢石油树脂0.5‑1份、聚氧化乙烯0.5‑1份、海泡石纤维粉0.1‑0.5份、纳米氧化锌0.1‑0.5份、二茂铁0.01‑0.05份。本发明型砂粘结剂以质量比0.5％添加于型砂中，可使所制砂芯的即时强度达到0.3MPa以上，24h抗拉强度达到2.35MPa以上，1000℃残留强度低至0.05MPa，并且发气量远小于以水玻璃作为粘结剂制作的砂芯。

Description

一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂
技术领域：
本发明涉及重力铸造技术领域，具体涉及一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂。
背景技术：
重力铸造，是指用铁、铜或其它金属型材作铸型，在重力作用下将熔融的金属注入铸型而获得铸件的工艺方法。水龙头是水阀的通俗称谓，用来控制水流的大小开关，有节水的功效。水龙头的重力铸造工艺包括制芯、浇铸和整理三大块，其中制芯是指制作砂芯，即水龙头铸造用内模板，目前一般采用型砂制作。
型砂制作材料由原砂、粘结剂和辅助材料组成，其中粘结剂分为粘土、水泥、水玻璃、有机水溶性粘结剂、油类粘结剂、合成树脂粘结剂和其他铸造用粘结剂。目前常用水玻璃作为粘结剂，但存在溃散性差、型砂回用困难的问题，其根源就是水玻璃粘结剂的粘结强度低、加入量大，而“老化”使水玻璃粘结强度进一步下降。针对上述问题，本公司开发出一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，利用其制作的砂芯24h抗拉强度大，1000℃残留强度小，溃散性好，优于常规粘结剂水玻璃。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种粘结强度大、溃散性好、利于型砂回用的水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，由如下重量份数的原料制成：
聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸15-25份、分子筛微粉5-10份、羟丙基淀粉3-5份、微晶纤维素3-5份、芳烃改性萜烯树脂1-3份、超细氧化镁1-3份、C5加氢石油树脂0.5-1份、聚氧化乙烯0.5-1份、海泡石纤维粉0.1-0.5份、纳米氧化锌0.1-0.5份、二茂铁0.01-0.05份。
其制备方法包括如下步骤：
(1)向羟丙基淀粉中加入C5加氢石油树脂和二茂铁，并升温至120-125℃保温混合15-30min，再加入聚氧化乙烯，继续在120-125℃保温混合15-30min，即得物料I；
(2)向分子筛微粉中加入芳烃改性萜烯树脂和纳米氧化锌，然后升温至125-130℃保温混合15-30min，即得物料II；
(3)向聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸中加入物料I、物料II、微晶纤维素、超细氧化镁和海泡石纤维粉，充分混合后于温度125-130℃、压力0.1MPa下热压2-3min，最后经超微粉碎机制成微粉，即得型砂粘结剂。
所述聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸是由聚丙烯酰胺与聚天门冬氨酸经缩聚反应后再经改性处理制得，其具体制备方法为：搅拌下向聚丙烯酰胺与聚天门冬氨酸的混合粉体中滴加去离子水直至完全溶解，并升温至回流状态保温搅拌3-5h，再加入聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮，继续回流保温搅拌0.5-1h，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸。
所述聚丙烯酰胺、聚天门冬氨酸、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮的质量比为10-15:5-10:1-5:0.1-2。
所述分子筛微粉是由分子筛原粉经改性处理制得，其具体制备方法为：将分子筛原粉于100-110℃下干燥5-8h、450-500℃下焙烧2-3h，待自然冷却至120-130℃时加入氯化聚乙烯橡胶和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，混合均匀后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5-10min，静置15-30min后再次混合均匀，继续微波处理5-10min，并加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，充分混合后转入-15℃环境中密封静置3-5h，然后以5-10℃/min的升温速度升温至120-130℃保温研磨15-30min，所得混合物经超微粉碎机制成微粉，即得分子筛微粉。
所述分子筛原粉、氯化聚乙烯橡胶、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为5-10:0.5-5:0.1-1:0.05-0.5:25-50。
本发明的有益效果是：本发明以聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸为主料，辅以多种助剂制得水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，该型砂粘结剂不同于常规的水玻璃，将其以质量比0.5％添加于型砂中，可使所制砂芯的即时强度达到0.3MPa以上，24h抗拉强度达到2.35MPa以上，1000℃残留强度低至0.05MPa，并且发气量远小于以水玻璃作为粘结剂制作的砂芯，避免了使用水玻璃存在的用量大、粘结强度低、溃散性差的问题。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)向3g羟丙基淀粉中加入0.5g C5加氢石油树脂和0.01g二茂铁，并升温至120-125℃保温混合30min，再加入0.5g聚氧化乙烯，继续在120-125℃保温混合15min，即得物料I；
(2)向5g分子筛微粉中加入1g芳烃改性萜烯树脂和0.1g纳米氧化锌，然后升温至125-130℃保温混合15min，即得物料II；
(3)向25g聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸中加入物料I、物料II、3g微晶纤维素、1g超细氧化镁和0.1g海泡石纤维粉，充分混合后于温度125-130℃、压力0.1MPa下热压2min，最后经超微粉碎机制成微粉，即得型砂粘结剂。
聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸的制备：搅拌下向10g聚丙烯酰胺与5g聚天门冬氨酸的混合粉体中滴加去离子水直至完全溶解，并升温至回流状态保温搅拌3h，再加入2g聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和0.1g N-乙烯基吡咯烷酮，继续回流保温搅拌30min，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸。
分子筛微粉的制备：将10g分子筛原粉于100-110℃下干燥8h、450-500℃下焙烧3h，待自然冷却至120-130℃时加入1g氯化聚乙烯橡胶和0.2g三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，混合均匀后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，静置30min后再次混合均匀，继续微波处理5min，并加入0.5g N,N-亚甲基双丙烯酰胺，充分混合后转入-15℃环境中密封静置5h，然后以5-10℃/min的升温速度升温至120-130℃保温研磨30min，所得混合物经超微粉碎机制成微粉，即得分子筛微粉。
实施例2
(1)向5g羟丙基淀粉中加入0.5g C5加氢石油树脂和0.02g二茂铁，并升温至120-125℃保温混合30min，再加入1g聚氧化乙烯，继续在120-125℃保温混合30min，即得物料I；
(2)向10g分子筛微粉中加入2g芳烃改性萜烯树脂和0.5g纳米氧化锌，然后升温至125-130℃保温混合30min，即得物料II；
(3)向20g聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸中加入物料I、物料II、5g微晶纤维素、2g超细氧化镁和0.3g海泡石纤维粉，充分混合后于温度125-130℃、压力0.1MPa下热压3min，最后经超微粉碎机制成微粉，即得型砂粘结剂。
聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸的制备：搅拌下向15g聚丙烯酰胺与10g聚天门冬氨酸的混合粉体中滴加去离子水直至完全溶解，并升温至回流状态保温搅拌5h，再加入3g聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和0.1g N-乙烯基吡咯烷酮，继续回流保温搅拌1h，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸。
分子筛微粉的制备：将5g分子筛原粉于100-110℃下干燥8h、450-500℃下焙烧3h，待自然冷却至120-130℃时加入0.5g氯化聚乙烯橡胶和0.1g三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，混合均匀后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，静置30min后再次混合均匀，继续微波处理5min，并加入0.3g N,N-亚甲基双丙烯酰胺，充分混合后转入-15℃环境中密封静置3h，然后以5-10℃/min的升温速度升温至120-130℃保温研磨15min，所得混合物经超微粉碎机制成微粉，即得分子筛微粉。
对照例1
(1)向5g羟丙基淀粉中加入0.5g C5加氢石油树脂和0.02g二茂铁，并升温至120-125℃保温混合30min，再加入1g聚氧化乙烯，继续在120-125℃保温混合30min，即得物料I；
(2)向10g分子筛原粉中加入2g芳烃改性萜烯树脂和0.5g纳米氧化锌，然后升温至125-130℃保温混合30min，即得物料II；
(3)向20g聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸中加入物料I、物料II、5g微晶纤维素、2g超细氧化镁和0.3g海泡石纤维粉，充分混合后于温度125-130℃、压力0.1MPa下热压3min，最后经超微粉碎机制成微粉，即得型砂粘结剂。
聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸的制备：搅拌下向15g聚丙烯酰胺与10g聚天门冬氨酸的混合粉体中滴加去离子水直至完全溶解，并升温至回流状态保温搅拌5h，再加入3g聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和0.1g N-乙烯基吡咯烷酮，继续回流保温搅拌1h，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸。
对照例2
(1)向5g羟丙基淀粉中加入0.5g C5加氢石油树脂和0.02g二茂铁，并升温至120-125℃保温混合30min，再加入1g聚氧化乙烯，继续在120-125℃保温混合30min，即得物料I；
(2)向10g分子筛微粉中加入2g芳烃改性萜烯树脂和0.5g纳米氧化锌，然后升温至125-130℃保温混合30min，即得物料II；
(3)向20g聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸中加入物料I、物料II、5g微晶纤维素、2g超细氧化镁和0.3g海泡石纤维粉，充分混合后于温度125-130℃、压力0.1MPa下热压3min，最后经超微粉碎机制成微粉，即得型砂粘结剂。
聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸的制备：搅拌下向15g聚丙烯酰胺与10g聚天门冬氨酸的混合粉体中滴加去离子水直至完全溶解，并升温至回流状态保温搅拌5h，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸。
分子筛微粉的制备：将5g分子筛原粉于100-110℃下干燥8h、450-500℃下焙烧3h，待自然冷却至120-130℃时加入0.5g氯化聚乙烯橡胶和0.1g三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，混合均匀后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理10min，静置30min后再次混合均匀，继续微波处理5min，并加入0.3g N,N-亚甲基双丙烯酰胺，充分混合后转入-15℃环境中密封静置3h，然后以5-10℃/min的升温速度升温至120-130℃保温研磨15min，所得混合物经超微粉碎机制成微粉，即得分子筛微粉。
实施例3
将实施例1、实施例2、对照例1、对照例2所制型砂粘结剂按照0.5％的质量百分比加入等量且同批石英砂中制得型砂，并通过相同加工工艺制成相同规格的水龙头砂芯，再经等温铜水浇铸制得水龙头铸件，测定所制砂芯的即时强度、24h抗拉强度和1000℃残留强度，设置等量水玻璃作为对照例3，结果如表1所示。
表1利用所制粘结剂制得的型砂强度
测定项目 实施例1 实施例2 对照例1 对照例2 对照例3
即时强度/MPa 0.38 0.35 0.32 0.26 0.18
24h抗拉强度/MPa 2.37 2.42 2.28 1.85 1.43
1000℃残留强度/MPa 0.05 0.06 0.08 0.14 0.26
并且，所制砂芯发气量从少到多排序为：实施例1、实施例2、对照例1、对照例2、对照例3。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，其特征在于：由如下重量份数的原料制成：
聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸15-25份、分子筛微粉5-10份、羟丙基淀粉3-5份、微晶纤维素3-5份、芳烃改性萜烯树脂1-3份、超细氧化镁1-3份、C5加氢石油树脂0.5-1份、聚氧化乙烯0.5-1份、海泡石纤维粉0.1-0.5份、纳米氧化锌0.1-0.5份、二茂铁0.01-0.05份。
2.根据权利要求1所述的水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
(1)向羟丙基淀粉中加入C5加氢石油树脂和二茂铁，并升温至120-125℃保温混合15-30min，再加入聚氧化乙烯，继续在120-125℃保温混合15-30min，即得物料I；
(2)向分子筛微粉中加入芳烃改性萜烯树脂和纳米氧化锌，然后升温至125-130℃保温混合15-30min，即得物料II；
(3)向聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸中加入物料I、物料II、微晶纤维素、超细氧化镁和海泡石纤维粉，充分混合后于温度125-130℃、压力0.1MPa下热压2-3min，最后经超微粉碎机制成微粉，即得型砂粘结剂。
3.根据权利要求1或2所述的水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸是由聚丙烯酰胺与聚天门冬氨酸经缩聚反应后再经改性处理制得，其具体制备方法为：搅拌下向聚丙烯酰胺与聚天门冬氨酸的混合粉体中滴加去离子水直至完全溶解，并升温至回流状态保温搅拌3-5h，再加入聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮，继续回流保温搅拌0.5-1h，所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得聚丙烯酰胺/聚天门冬氨酸。
4.根据权利要求3所述的水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺、聚天门冬氨酸、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮的质量比为10-15:5-10:1-5:0.1-2。
5.根据权利要求1或2所述的水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，其特征在于：所述分子筛微粉是由分子筛原粉经改性处理制得，其具体制备方法为：将分子筛原粉于100-110℃下干燥5-8h、450-500℃下焙烧2-3h，待自然冷却至120-130℃时加入氯化聚乙烯橡胶和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，混合均匀后于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5-10min，静置15-30min后再次混合均匀，继续微波处理5-10min，并加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，充分混合后转入-15℃环境中密封静置3-5h，然后以5-10℃/min的升温速度升温至120-130℃保温研磨15-30min，所得混合物经超微粉碎机制成微粉，即得分子筛微粉。
6.根据权利要求5所述的水龙头重力铸造用砂芯制作型砂粘结剂，其特征在于：所述分子筛原粉、氯化聚乙烯橡胶、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为5-10:0.5-5:0.1-1:0.05-0.5:25-50。
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