CN108097867B - 一种抗吸湿的粘结剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种抗吸湿的粘结剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种抗吸湿热硬化的粘结剂及其制备方法和应用，所述粘结剂的制备原料按重量份包括如下组分：水玻璃70‑90重量份；无定形二氧化硅1‑20重量份；硅烷偶联剂0.5‑10重量份；糖醇1‑5重量份。本发明选择对水玻璃进行改性，得到抗吸湿的改性水玻璃作为粘结剂；本发明提供的粘结剂中包括无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇，三者相互作用，协同增效，在与水玻璃具有良好相容性的同时赋予水玻璃疏水的特性，提高了水玻璃的抗吸湿性，从而使本发明提供的粘结剂具有抗吸湿性能。
Description
技术领域
本发明属于铸造用型砂粘结剂制备领域，涉及一种粘结剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种抗吸湿的粘结剂及其制备方法和应用。
背景技术
建设环保型社会日益成为大众的共识，工业生产中污染环境的行业都面临着技术改革，铸造的“脏、乱、差”一直困扰着人们，铸造业改革的重点是无污染的型砂粘结剂的研制。水玻璃砂因无色、无味、无毒，在混砂、造型、浇注和落砂过程中没有刺激性气体和有毒气体产生，而成为了实现绿色铸造的首选。
而抗吸湿性差是目前铸造用水性粘结剂还未能较好解决的一个共性难题，例如，采用脲醛树脂、尿烷树脂(冷芯盒)、呋喃树脂等粘结剂生产砂型和砂芯时都不同程度地存在着吸湿性问题，水玻璃砂也不例外。抗吸湿性差主要表现为型芯存放性不好，强度损失大，进而引发一系列问题，如造型制芯方面，会出现翻箱时砂型变形，甚至塌箱；铸件质量方面，由于掉砂、冲砂等原因导致铸造缺陷高达40％以上，影响生产效率和铸件质量；旧砂再生问题，由于强度的下降，在生产中不得不增加型砂中水玻璃的使用量，这就严重影响水玻璃砂的落砂，使再生回用更为困难。
在刘加军的改善水玻璃砂抗湿性的研究论文中描述了德国ASK化学公司生产的“Inotcv”改性水玻璃粘结剂，由三组分混合而成(水玻璃、Inomin附加物、促进剂)，用来生产铝合金曲轴箱等复杂铸件；且德国HA化学公司生产的“Cordis”改性水玻璃粘结剂，它由两组分混合而成分，组分1为磷酸盐和硼酸盐改性的水玻璃，主要起粘结作用；组分2为固体附加物，主要起提高型芯的抗湿性和流动性的作用，用来生产铝合金汽车发动机进气总管铸件。
然而，上述水玻璃粘结剂主要是将水玻璃作为主原料，通过添加第二组分固体附加物而开发出的粘结剂，虽然改善了强度、成型、流动性等方面的性能，但因水玻璃特有的吸湿性，在型芯砂的抗湿性、铸件的变形和铸件的表面质量等问题有待进一步改善；而且固体附加物加入的连续性较差、加料时粉尘飞扬，恶化了工作环境，而且从生产效率方面考虑，也增加了额外的工序和操作的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粘结剂及其制备方法和应用，特别是一种抗吸湿的粘结剂及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种粘结剂，所述粘结剂的制备原料按重量份包括如下组分：
相对比单纯使用水玻璃作为粘结剂而言，本发明选择对水玻璃进行改性，得到抗吸湿的改性水玻璃作为粘结剂；本发明提供的粘结剂中包括无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇，糖醇是少有的几种可以以一定比例溶解在水玻璃中的有机物，有机物的加入可以改善材料的溃散性，而无定型二氧化硅表面具有大量的硅氧醇基团，无定型二氧化硅和糖醇首先与强碱性水玻璃反应生成一层憎水性的粘结膜，而硅烷偶联剂具有可以与无机材料发生反应的水解基团，可以达到将有机材料与无机材料结合起来的目的；无定形二氧化硅、糖醇和硅烷偶联剂三者相互作用，协同增效，作为复合改性剂既可以提高水玻璃的常温强度，改善水玻璃旧砂低温下的溃散性，而且具有与水玻璃良好相容性的同时赋予水玻璃疏水的特性，即提高水玻璃的抗吸湿性，从而使本发明提供的粘结剂具有抗吸湿性能且在一定程度上增加了粘结剂的强度。
本发明的粘结剂无需添加固体附加物等组分，就可以直接用作铸造用粘结剂，可以避免添加固体附加物等造成的粉尘污染问题，且本发明提供的粘结剂在生产过程中没有刺激性气体和有毒气体产生，可以改善劳动条件，有利于保护环境。
在本发明中，所述水玻璃的重量份为70-90重量份，例如70重量份、75重量份、80重量份、85重量份、90重量份等。
优选地，所述水玻璃的模数为2.0-3.0(例如2.0、2.2、2.5、2.7、3等)，密度为1.1-1.6g/cm3，例如1.1g/cm3、1.2g/cm3、1.3g/cm3、1.4g/cm3、1.5g/cm3、1.6g/cm3等。
在本发明中，所述无定形二氧化硅的重量份为1-20重量份，例如1重量份、5重量份、10重量份、15重量份、20重量份等。
优选地，所述无定形二氧化硅由热解法和/或沉淀法制备得到。
优选地，所述的无定形二氧化硅的粒径小于10μm，例如9.9μm、9.0μm、8.0μm、5.0μm、4.6μm、0.2μm等。
在本发明中，所述硅烷偶联剂的重量份为0.5-10重量份，例如0.5重量份、1重量份、5重量份、7重量份、10重量份等。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述糖醇的重量份为1-5重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份等。
优选地，所述糖醇为山梨醇、木糖醇或麦芽糖醇中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选山梨醇。
在本发明中，所述锂的化合物的重量份为1-5重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份等。
优选地，所述锂的化合物为氢氧化锂和/或碳酸锂。
在本发明中，所述粘结剂的制备原料还包括1-5重量份的硼砂、1-5重量份的磷酸盐或1-5重量份的四硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合，所述1-5重量份可以是1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份等。
本发明提供的粘结剂不仅能提高其粘结能力，而且具有良好的流动性、透气性和优异的抗吸湿性能，水玻璃砂表面安定性好，可以有效防止掉砂、冲砂、表面粗糙等铸造缺陷，保证铸件质量。
本发明提供的粘结剂制备的砂型具有空气热硬化、可重复使用的特点，从而实现了旧砂再生回用。
另一方面，本发明提供了如上所述的粘结剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无定形二氧化硅、糖醇和锂的化合物加入到水玻璃中，搅拌，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物进行升温，升温后，加入硅烷偶联剂，搅拌；
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为35-50％，降温得到所述粘结剂。
本发明提供的制备方法简单易行，利用本发明提供的制备方法制备得到的粘结剂具有良好的粘结能力且具有良好的抗吸湿性能。在本发明提供的制备方法中，先将无定型二氧化硅与糖醇加入到水玻璃中，在一定的温度下，二者可以与水玻璃反应生成一层憎水性的粘结膜，之后进行再次升温，然后加入硅烷偶联剂，使硅烷偶联剂可以更好的将有机材料与无机材料结合起来，在本发明中，通过分段加料以及分段升温的方法可以使本发明得到的粘结剂具有更好的性能：在一定的温度下得到憎水性粘结膜，然后在另一特定的温度下使硅烷偶联剂发挥更好的作用，进而使通过本发明的制备方法制备得到的粘结剂具有更优异的性能。
优选地，步骤(1)还包括将硼砂、磷酸盐或四硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合加入到水玻璃中。
优选地，步骤(1)所述搅拌的温度为50-70℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等。
优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为1-3h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h等。
优选地，步骤(2)所述升温为升温至90-120℃，例如90℃、100℃、110℃、120℃等。
优选地，步骤(2)所述搅拌的时间为1-3h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h等。
优选地，步骤(3)所述降温为降温到室温。
作为优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无定形二氧化硅、糖醇、锂的化合物和硼砂、磷酸盐或四硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合加入到水玻璃中，在50-70℃下搅拌1-3h，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至90-120℃，升温后，加入硅烷偶联剂，搅拌1-3h；
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为35-50％，降温到室温，得到所述粘结剂。最后，本发明提供了如上所述的粘结剂在铸造用型砂粘结剂中的应用。
本发明提供的粘结剂并不包括固体附加物等添加剂，本发明提供的粘结剂相对于单纯利用水玻璃作为粘结剂而言，不仅可以提高水玻璃的粘结强度，使其具备良好的流动性、透气性和优异的抗吸湿性能；而且可以避免粉尘污染，使其添加操作方便，用作铸造用粘结剂，可以改善铸件质量，有利于保护环境。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明选择对水玻璃进行改性，得到抗吸湿的改性水玻璃作为粘结剂；本发明提供的粘结剂中包括无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇，三者相互作用，协同增效，在与水玻璃具有良好相容性的同时赋予水玻璃疏水的特性，提高了水玻璃的抗吸湿性，从而使本发明提供的粘结剂具有抗吸湿性能。本发明提供的制备方法简单易行。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例2
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和2g山梨醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例3
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和4g山梨醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例4
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和6g山梨醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例5
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和10g山梨醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例6
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和14g山梨醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例7
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入1g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和6g木糖醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例8
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入50g无定形二氧化硅，4g硅烷偶联剂和6g木糖醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例9
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，0.4g硅烷偶联剂和6g木糖醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例10
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
将200g水玻璃加入到三口烧瓶中，置于90℃的油浴中，开动搅拌，缓慢加入6g无定形二氧化硅，30g硅烷偶联剂和6g木糖醇，加热搅拌混合2h得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.3，密度为1.6g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例11
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
(1)将1g无定形二氧化硅、1g山梨醇和1g氢氧化锂加入到70g水玻璃中，在50℃下搅拌3h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至90℃，升温后，加入0.5g硅烷偶联剂，搅拌3h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为50％，降温到室温，得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.0，密度为1.1g/cm3，无定形二氧化硅为沉淀法所制备，粒径9μm；硅烷偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例12
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
(1)将10g无定形二氧化硅、3g麦芽糖醇、5g碳酸锂和5g磷酸盐加入到90g水玻璃中，在70℃下搅拌1h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至120℃，升温后，加入10g硅烷偶联剂，搅拌1h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为35％，降温到室温，得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为3.0，密度为1.4g/cm3，无定形二氧化硅为热解法所制备，粒径1μm；硅烷偶联剂选用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例13
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
(1)将15g无定形二氧化硅、5g山梨醇和2.5g氢氧化锂加入到75g水玻璃中，在60℃下搅拌2h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至100℃，升温后，加入7g硅烷偶联剂，搅拌2h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为45％，降温到室温，得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.8，密度为1.2g/cm3，无定形二氧化硅为热解法和沉淀法所制备得到的混合物，粒径7.5μm；硅烷偶联剂选用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例14
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
(1)将5g无定形二氧化硅、2g木糖醇、2g氢氧化锂、2g四硼酸钾和2g硼砂加入到85g水玻璃中，在55℃下搅拌2.5h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至110℃，升温后，加入5g硅烷偶联剂，搅拌1.5h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为40％，降温到室温，得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.5，密度为1.5g/cm3，无定形二氧化硅为沉淀法所制备，粒径0.8μm；硅烷偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例15
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
(1)将5g无定形二氧化硅、2g麦芽糖醇和4g碳酸锂加入到85g水玻璃中，在65℃下搅拌1.5h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至95℃，升温后，加入5g硅烷偶联剂，搅拌2.5h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为40％，降温到室温，得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.5，密度为1.5g/cm3，无定形二氧化硅为沉淀法所制备，粒径0.8μm；硅烷偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例16
本实施例提供的粘结剂的制备方法如下：
(1)将5g无定形二氧化硅、2g麦芽糖醇和4g碳酸锂加入到85g水玻璃中，在70℃下搅拌1h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至90℃，升温后，加入5g硅烷偶联剂，搅拌3h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为40％，降温到室温，得到粘结剂。
其中，水玻璃的模数为2.5，密度为1.5g/cm3，无定形二氧化硅为沉淀法所制备，粒径0.8μm；硅烷偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
对比例1
本对比例提供的粘结剂为实施例1的水玻璃。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，本对比例添加的水玻璃的模数为3.5。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，本对比例添加的水玻璃的模数为1.5。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，本对比例添加的为结晶二氧化硅。
对比例5
与实施例13的区别仅在于，本对比例提供的粘结剂不添加无定形二氧化硅，而硅烷偶联剂和糖醇的添加量为实施例13中无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇的添加量之和，按比例分配，即本对比例中硅烷偶联剂添加15.75重量份，糖醇添加11.25重量份。
对比例6
与实施例13的区别仅在于，本对比例提供的粘结剂不添加硅烷偶联剂，而无定形二氧化硅和糖醇的添加量为实施例13中无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇的添加量之和，按比例分配，即本对比例中无定形二氧化硅添加20.25重量份，糖醇添加4.75重量份。
对比例7
与实施例13的区别仅在于，本对比例提供的粘结剂不添加糖醇，而无定形二氧化硅和硅烷偶联剂的添加量为实施例13中无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇的添加量之和，按比例分配，即本对比例中无定形二氧化硅添加18.4重量份，硅烷偶联剂添加8.6重量份。
对比例8
与实施例13的区别仅在于，本对比例提供的粘结剂不添加无定形二氧化硅和硅烷偶联剂，而糖醇的添加量为实施例13中无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇的添加量之和，即糖醇添加27重量份。
对比例9
与实施例13的区别仅在于，本对比例提供的粘结剂不添加无定形二氧化硅和糖醇，而硅烷偶联剂的添加量为实施例13中无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇的添加量之和，即硅烷偶联剂添加27重量份。
对比例10
与实施例13的区别仅在于，本对比例提供的粘结剂不添加硅烷偶联剂和糖醇，而无定形二氧化硅的添加量为实施例13中无定形二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇的添加量之和，即无定形二氧化硅添加27重量份。
对比例11
与实施例13的区别仅在于，本对比例的制备方法不同，本对比例的制备方法如下：
(1)将无定形二氧化硅、山梨醇、氢氧化锂和硅烷偶联剂加入到水玻璃中，在60℃下搅拌2h，得到混合物。
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至100℃，搅拌2h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为45％，降温到室温，得到粘结剂。
对比例12
与实施例13的区别仅在于，本对比例的制备方法不同，本对比例的制备方法如下：
(1)将无定形二氧化硅、山梨醇和氢氧化锂加入到水玻璃中，在60℃下搅拌2h，得到混合物。
(2)将硅烷偶联剂加入到步骤(1)得到的混合物中，搅拌2h。
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为45％，降温到室温，得到粘结剂。
实验例1
分别对实施例1-16和对比例1-10提供的粘结剂进行性能测试。
具体实验操作如下：
称取2000g大林标准砂置于树脂砂混砂机中，随后加入60g或对比例1-10提供的粘结剂，混合2min后出砂，然后通过制芯机吹气制成抗弯试块进行测试。
具体的温芯盒制芯工艺参数见表1，测试得到的抗弯强度和抗湿强度结果见表2。
表1
| 射砂压力 | 射砂时间 | 吹气温度 | 吹气压力 | 吹气时间 |
| 0.4MPa | 2s | 160℃ | 0.3MPa | 60s |
表2
通过表2中实施例1-10与对比例1的强度对比结果可以看出，本发明提供的粘结剂不仅提高了其粘结能力，而且抗吸湿性也得到了明显改善。通过比较实施例1-6得到的粘结剂制备的抗弯试块强度，可以看出，增加糖醇的加入量，水玻璃砂的即时强度变化不大，4h、24h的变化趋势是先增大后减小，说明适量加入糖醇能够提高水玻璃砂4h、24h强度以及抗吸湿性能，但是加入量过多则会影响强度和抗吸湿效果，这是由于糖醇系一种易溶于水的材料。通过对比实施例7-10得到的粘结剂制备的抗弯试块强度，可以看出，硅烷偶联剂和无定形二氧化硅的加入量过少或过多，都会减弱其粘结能力和抗吸湿性能，硅烷偶联剂加入量过多，则生产成本过高，且可能导致复合改性的物料性能变差；无定形二氧化硅加入量过多，则会导致粘结剂粘度过大，降低其流动性。通过实施例13和对比例6-10的对比可知，无定型二氧化硅、硅烷偶联剂和糖醇三者之间具有协同效应，与水玻璃具有良好相容性的同时可以增加粘结剂的抗吸湿性；通过实施例13和对比例11-12的对比可知，不按照本发明提供的制备方法制备得到的粘结剂与采用本发明提供的制备方法制备得到的粘结剂相比，本发明提供的制备方法可以使本发明的粘结剂性能最优；并且，通过实施例1-16之间的相互对比可知，在本发明提供的技术方案中，在保证粘结剂性能的同时，糖醇选用山梨醇、锂的化合物选用氢氧化锂可以得到更好的效果。
如上所述，本发明提供的粘结剂在用作铸造用粘结剂时无需再添加固体附加物，提高了生产效率，避免了粉尘污染，使其一次性加入，操作方便；而且只需使用热空气即可硬化本发明的粘结剂，无需再用其他的固化剂，不仅提高了水玻璃的粘结能力，而且使其具备良好的流动性、透气性和优异的抗吸湿性能，可以改善铸件质量，有利于保护环境。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的抗吸湿的粘结剂及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (18)
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂的制备原料按重量份包括如下组分：
所述粘结剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将无定形二氧化硅、糖醇和锂的化合物加入到水玻璃中，搅拌，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物进行升温，升温后，加入硅烷偶联剂，搅拌；
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为35-50％，降温得到所述粘结剂。
2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述水玻璃的密度为1.1-1.6g/cm3。
3.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述无定形二氧化硅由热解法和/或沉淀法制备得到。
4.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述的无定形二氧化硅的粒径小于10μm。
5.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述糖醇为山梨醇、木糖醇或麦芽糖醇中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的粘结剂，其特征在于，所述糖醇为山梨醇。
8.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述锂的化合物为氢氧化锂和/或碳酸锂。
9.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂的制备原料还包括1-5重量份的硼砂、1-5重量份的磷酸盐或1-5重量份的四硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无定形二氧化硅、糖醇和锂的化合物加入到水玻璃中，搅拌，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物进行升温，升温后，加入硅烷偶联剂，搅拌；
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为35-50％，降温得到所述粘结剂。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括将硼砂、磷酸盐或四硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合加入到水玻璃中。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的温度为50-70℃。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的时间为1-3h。
14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述升温为升温至90-120℃。
15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅拌的时间为1-3h。
16.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述降温为降温到室温。
17.根据权利要求10-16中的任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将无定形二氧化硅、糖醇、锂的化合物和硼砂、磷酸盐或四硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合加入到水玻璃中，在50-70℃下搅拌1-3h，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物升温至90-120℃，升温后，加入硅烷偶联剂，搅拌1-3h；
(3)调整步骤(2)得到的混合物的固含量为35-50％，降温到室温，得到所述粘结剂。
18.根据权利要求1-9中的任一项所述的粘结剂在铸造用粘结剂中的应用。
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