CN109014018A - 一种无机粘接剂及其制备、应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无机粘接剂及其制备、应用方法，无机粘接剂包含以下质量份数材料：水玻璃：100份；磷酸硅：1‑15份，铝酸钠：0.2‑5份，聚硼酸‑钠：1‑5份，甲基硅酸钾：3‑5份。本发明还公开了无机粘接剂的制备方法：将上述组分混合加热搅拌，形成一种无色，无味，不燃透明状的树脂。本发明制备的无机粘接剂主要应用于铸造行业，替代碱酚醛树脂和吷喃树脂，解决有机树脂在浇铸过程中产生刺激性气味以及二恶英的问题，本发明无机树脂加入量低，强度高，溃散性好，并具有很好的退让性，且降低铸造成本，同时产品具有无味、无毒，不燃水性无机树脂是一种绿色环保产品。

Description

一种无机粘接剂及其制备、应用方法
技术领域
本发明涉及一种无机粘接剂及其制备、应用方法，属于材料改性技术领域。
背景技术
铸造行业有机树脂粘接剂一般为碱酚醛树脂或者吷喃树脂，在浇铸过程中产生刺激性气味以及二恶英的问题；普通水玻璃和改性水玻璃在铸件时制作砂型时的加入量大，同时存在砂型溃散性差的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供安全、环保，铸件时可有效提高砂型溃散性的一种无机粘接剂以及其制备和应用方法。
本发明的技术方案是：一种无机粘接剂，包含以下质量份数材料：水玻璃：100份；磷酸硅：1-15份，铝酸钠：0.2-5份，聚硼酸-钠：1-5份，甲基硅酸钾：3-5份，所述的混合物溶液模数：1.9-2.6，混合物溶液浓度：42-52波美度，所述的水玻璃为钠水玻璃，所述的钠水玻璃浓度为：48-52波美度，模数为2.25-2.5。
一种无机粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）在搅拌的状态下加入一定量的普通钠水玻璃，所述的钠水玻璃浓度为：48-52波美度，模数为2.25-2.5，再加入钠水玻璃总质量0.2-5%的铝酸钠，加热至90-100℃，
（2）当液料澄清透明后，再加入钠水玻璃总质量1-5%聚硼酸钠和钠水玻璃总质量1-15%的磷酸硅，
（3）加热到110℃左右，使液料澄清透明，
（4）待液料冷却到60℃时，加入钠水玻璃总质量3-5%的甲基硅酸钾，调配浓度：45-52波美度，模数：1.9-2.6之间。
一种无机粘接剂的应用方法，以质量份数计，在1000份的石英砂中加入25份如上所述制备的无机粘接剂、3份固化剂，所得到的砂型抗拉强度1.25MPa，溃散性0.1 MPa。
所述的硅酸钠在无机粘接剂体系中的作用：使硅酸钠线装结构变成网状结构；增强硅酸钠的分子量；提高粘接剂的粘接强度；在砂型制造中，降低粘接剂加入量，从而降低砂型的发气量，避免铸件产生气孔。
所述的聚合硼酸钠在无机粘接剂体系中的作用：改变硅酸钠在铸件过程中高温条件下的退让性，使铸件不产生裂痕，同时改善铸件表面光洁度；高温冷却时与硅酸钠膨胀系数的不同，从而使粘接膜断裂，使砂型的溃散性大幅度提高，采用振动落砂，改善工人的工作环境和效率。
所述的磷酸硅在无机粘接剂体系中的作用：降低硅酸钠的表面张力，提高混砂的效果，提高砂型的致密度，从而提高砂型的强度，同时降低粘接剂的加入量，磷酸硅同时是硅酸钠的固化剂，促进硅酸钠的固化，从而提高砂型的耐水性；磷酸硅在硅酸钠体系中，在高温冷却时与硅酸钠膨胀系数不同，改善砂型的溃散性。
所述的甲基硅酸钾在无机粘接剂体系中的作用：甲基硅酸钾是一种水性防水剂，能提高砂型的防水性能，在湿度大的工作环境中能保持砂型强度不改变；同时甲基基团在高温不碳化，使粘接膜破损，使砂型在高温条件下溃散性大幅改善；通过甲基硅酸钾中钾离子的引入，能提高砂型的硬透性，解决了砂型的变形的现象；甲基硅酸钾的加入解决了在湿度大的工作环境中砂型变形，强度下降，从而造成铸件粘砂、夹砂和气孔问题。
本发明提供的本发明的无机粘接剂加入量低，强度高，溃散性好，并具有很好的退让性，且降低铸造成本，同时产品具有无味、无毒，不燃水性无机树脂是一种绿色环保产品，同时制备和应用方法简单易于掌握。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例对本发明进行进一步说明，该实例只对本发明进行进一步解释，但不限定本发明。
本发明实例提供一种无机粘接剂，包含以下质量份数材料：水玻璃：100份；磷酸硅：1-15份，铝酸钠：0.2-5份，聚硼酸-钠：1-5份，甲基硅酸钾：3-5份，所述的混合物溶液模数：1.9-2.6，混合物溶液浓度：42-52波美度，所述的水玻璃为钠水玻璃，所述的钠水玻璃浓度为：48-52波美度，模数为2.25-2.5。
一种无机粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）在搅拌的状态下加入一定量的普通钠水玻璃，所述的钠水玻璃浓度为：48-52波美度，模数为2.25-2.5，再加入钠水玻璃总质量0.2-5%的铝酸钠，加热至90-100℃，
（2）当液料澄清透明后，再加入钠水玻璃总质量1-5%聚硼酸钠和钠水玻璃总质量1-15%的磷酸硅，
（3）加热到110℃左右，使液料澄清透明，
（4）待液料冷却到60℃时，加入钠水玻璃总质量3-5%的甲基硅酸钾，调配浓度：45-52波美度，模数：1.9-2.6之间。
既得所需无机粘接剂，性能如下：
1、外观：无色透明液体，无味，不燃，
2、密度：1.4516-1.5286
3、模数：1.9-2.6
应用对比实施例：
根据实验数据分析，无机树脂加入量比改性水玻璃低，强度是改性水玻璃2倍以上，而溃散性是改性水玻璃20%，接近树脂砂的溃散性。
应用对比实施例中的固化剂不属于本发明的创造性劳动，固化剂可从市面购得，包括：快酯，中酯，慢酯；可使用聚合磷酸盐类物质，如三聚磷酸铝，固化剂在无机树脂中的固化机理：
固化剂在水性或碱性条件下分解成醇或羧酸，羧酸和无机树脂中的硅酸钠反应，形成二氧化硅凝胶，并且脱水，从而形成固化，产生强度；
2R-COOH+Na2O·nSiO2→2R-CONa+nSiO2(二氧化硅凝胶)+2H2O
效果和效益分析
结论：
本发明新型无机树脂是一种绿色环保产品，具有以下特点：
1、加入无机树脂量低、强度高、溃散性好、铸件表面光洁；
2、在浇铸过程中，没有有害气体释放；
3、减轻工人的劳动强度（人工清砂）；
4、改善工人的工作环境及工厂环境；
5、降低铸造成本20-30%；
6、旧砂回用率与有机树脂相当。
以上是对本发明提供的无机粘接剂的详细介绍，本文中应用具体实例对本发明进行了具体阐述，实例只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想，以上所述仅为本发明较佳的实例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种无机粘接剂，其特征在于，包含以下质量份数材料：水玻璃：100份；磷酸硅：1-15份，铝酸钠：0.2-5份，聚硼酸-钠：1-5份，甲基硅酸钾：3-5份，所述的混合物溶液模数：1.9-2.6，混合物溶液浓度：42-52波美度，所述的水玻璃为钠水玻璃，所述的钠水玻璃浓度为：48-52波美度，模数为2.25-2.5。
2.如权利要求1所述的一种无机粘接剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在搅拌的状态下加入一定量的普通钠水玻璃，所述的钠水玻璃浓度为：48-52波美度，模数为2.25-2.5，再加入钠水玻璃总质量0.2-5%的铝酸钠，加热至90-100℃，
（2）当液料澄清透明后，再加入钠水玻璃总质量1-5%聚硼酸钠和钠水玻璃总质量1-15%的磷酸硅，
（3）加热到110℃左右，使液料澄清透明，
（4）待液料冷却到60℃时，加入钠水玻璃总质量3-5%的甲基硅酸钾，调配浓度：45-52波美度，模数：1.9-2.6之间。
3.如权利要求1所述的一种无机粘接剂的应用方法，其特征在于，以质量份数计，在1000份的石英砂中加入25份如权利要求1所述的无机粘接剂、3份固化剂，所得到的砂型抗拉强度1.25MPa，溃散性0.1 MPa。
4.根据权利要求3所述的一种无机粘接剂的应用方法，其特征在于，所述的硅酸钠在无机粘接剂体系中的作用：使硅酸钠线装结构变成网状结构；增强硅酸钠的分子量；提高粘接剂的粘接强度；在砂型制造中，降低粘接剂加入量，从而降低砂型的发气量，避免铸件产生气孔。
5.根据权利要求3所述的一种无机粘接剂的应用方法，其特征在于，所述的聚合硼酸钠在无机粘接剂体系中的作用：改变硅酸钠在铸件过程中高温条件下的退让性，使铸件不产生裂痕，同时改善铸件表面光洁度；高温冷却时与硅酸钠膨胀系数的不同，从而使粘接膜断裂，使砂型的溃散性大幅度提高，采用振动落砂，改善工人的工作环境和效率。
6.根据权利要求3所述的一种无机粘接剂的应用方法，其特征在于，所述的磷酸硅在无机粘接剂体系中的作用：降低硅酸钠的表面张力，提高混砂的效果，提高砂型的致密度，从而提高砂型的强度，同时降低粘接剂的加入量，磷酸硅同时是硅酸钠的固化剂，促进硅酸钠的固化，从而提高砂型的耐水性；磷酸硅在硅酸钠体系中，在高温冷却时与硅酸钠膨胀系数不同，改善砂型的溃散性。
7.根据权利要求3所述的一种无机粘接剂的应用方法，其特征在于，所述的甲基硅酸钾在无机粘接剂体系中的作用：甲基硅酸钾是一种水性防水剂，能提高砂型的防水性能，在湿度大的工作环境中能保持砂型强度不改变；同时甲基基团在高温不碳化，使粘接膜破损，使砂型在高温条件下溃散性大幅改善；通过甲基硅酸钾中钾离子的引入，能提高砂型的硬透性，解决了砂型的变形的现象；甲基硅酸钾的加入解决了在湿度大的工作环境中砂型变形，强度下降，从而造成铸件粘砂、夹砂和气孔问题。
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