CN109108212A - 一种环保铸造用改性有机酯及制备方法 - Google Patents

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杜志强
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Abstract

本发明公开了一种环保铸造用改性有机酯，其包括：醋酸甘油酯、碳酸丙烯酯、柠檬酸酯中一种或多种的混合物。在水玻璃自硬砂中使用时，有机酯及粘接剂占原砂质量的0.35‑0.6％及2.0‑3.2％。该环保改性有机酯与普通有机酯相比，具有环境适应性强，型砂的流动性好，砂型硬透性好，硬化后砂型强度高的优点，其基础原料环保可达食品级，成品有机酯价格只有普通有机酯的1/2，该酯适用于大、中、小型铸件的生产，满足一箱多件及一箱多品种造型生产。本专利属有机酯新产品的发明及在铸造型砂领域的应用。

Description

一种环保铸造用改性有机酯及制备方法
技术领域
本发明属于有机酯新产品的发明及在铸造型砂领域的应用，涉及一种环保铸造用改性有机酯及制备方法。
背景技术
我国是装备制造业大国，而铸造是装备制造的基础产业，进入21世纪以来，绿色制造、可持续发展的概念被人认可，并越来越受到重视，被誉为绿色粘结剂的水玻璃砂迎来又一次大的发展机遇，以酯硬化的水玻璃砂更变成首选，经过多年的不断改进，作为粘结剂的水玻璃，在改性研究、环保原料及绿色制造都有了质的飞跃。而与之配套的水玻璃硬化剂，砂型强度高，溃散性好。但也存在一些问题：1.大多数有机酯原料为化工产品，在烘干高温条件下与水玻璃反应，产生刺激性气味。2.由于有机酯生产受行业内的技术壁垒限制，导致有机酯价格过高，致使原材料成本高位运行。3.为满足砂型强度要求有机酯加入比例大。这些问题与市场要求的低成本，高效率，重环保的要求不相符合。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种环保铸造用改性有机酯及制备方法，
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种环保铸造用改性有机酯，其包括：醋酸甘油酯、碳酸丙烯酯、柠檬酸酯中一种或多种的混合物。
其中，所述醋酸甘油酯为单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的一种或多种。
其中，所述醋酸甘油酯占混和物质量的70-95％，碳酸丙烯酯占混和物质量的0-25％，柠檬酸酯占混和物质量的5-10％。
本发明又提供一种环保铸造用改性有机酯的应用，所述有机酯应用于水玻璃自硬砂。
其中，所述水玻璃自硬砂中还包括水玻璃粘接剂，有机酯占原砂质量的0.35-0.6％，水玻璃粘接剂占原砂质量的2.0-3.2％。
其中，所述水玻璃自硬砂造型时，所述醋酸甘油酯包括二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的至少一种。
本发明还提供一种环保铸造用改性有机酯的制备方法，其包括以下步骤：S1：制备醋酸甘油酯，将醋酸、甘油杂质过滤后，混合加热，通过脱水提纯，蒸馏25小时以上，形成单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯；S2：将制备形成的醋酸甘油酯与碳酸丙烯酯、柠檬酸酯混合。
其中，所述步骤S2中，醋酸甘油酯为二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的一种或二种。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的环保铸造用改性有机酯及制备方法，具有以下优点：
1.生产原料为醋酸及甘油类，均为食品级原料，无毒、无污染，绿色环保。
2.本发明提供的有机酯，可使用时间可通过多种基础酯的混合，任意调节，从而满足水玻璃自硬砂不同砂温及环境温度下对可使用时间的要求。
3.本发明提供的有机酯，砂型硬透性好，硬化后砂型强度高，可达到中型铸件一箱多件，一箱多品种的对砂型强度的要求。
4.产品价格低，只有其它有机酯品种价格的1/2。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的环保铸造用改性有机酯包括：醋酸甘油酯、PPC(碳酸丙烯酯)、柠檬酸酯中一种或多种的混合物。
该有机酯应用于水玻璃自硬砂，醋酸甘油酯为单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的一种或多种，醋酸甘油酯与PPC(碳酸丙烯酯)、柠檬酸酯按照不同比例混合后，可使用时间可在2-60min内任意调节。
本发明提供的环保铸造用改性有机酯的制备的方法如下：
原料组成为：醋酸、甘油、PPC(碳酸丙烯酯)、柠檬酸酯。
其中，醋酸，也叫乙酸，化学式CH3COOH，典型脂肪酸，在食品、医疗及化工领域大批量使用。甘油及柠檬酸酯为常用无毒食品级的原料。
首先，制备醋酸甘油酯。将醋酸、甘油杂质过滤后，混合加热，通过脱水提纯，蒸馏25小时以上及化学成分检测，形成单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯。
二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯，可单独与PPC(碳酸丙烯酯)、柠檬酸酯配合使用，也可2种甘油酯按照不同比例混合与PPC(碳酸丙烯酯)、柠檬酸酯配合使用。水玻璃自硬砂造型时，单醋酸甘油酯作为调节类酯使用，即最好不要单独使用。
通常使用的有机酯，醋酸甘油酯占混和酯的质量的70-95％，PPC(碳酸丙烯酯)占混和酯的质量的0-25％，柠檬酸酯占混和酯的质量的5-10％。
醋酸甘油酯、PPC(碳酸丙烯酯)、柠檬酸酯所制备的有机酯，可用作水玻璃自硬砂的水玻璃固化剂。一种或多种的有机酯混合时，可形成多种混合酯，可使用时间可在2-60min内自由调节，从而使铸造用水玻璃自硬砂适用于大、中、小各类铸件的生产，该工艺可使用各品种硅砂、锆砂、铬矿砂、镁橄榄石砂。
在水玻璃自硬砂中使用时，有机酯及水玻璃粘接剂分别占原砂质量的0.35-0.6％及2.0-3.2％。
实施例1春秋季试验：在生产现场砂温16℃，砂温15℃，取混合好的砂样2000g，打制成圆柱标准试样。
原砂+3％改性水玻璃+20％有机酯Z01单醋酸甘油酯Z02二醋酸甘油酯Z03三醋酸甘油酯Z04柠檬酸酯
全新砂(内蒙古达旗石英砂)
注：所有有机酯都PPC均加入20％，柠檬酸酯加入5％。
混合砂(20％新砂+80％再生砂)再生砂残留Na2O 0.53％
注：所有有机酯都PPC均加入20％，柠檬酸酯加入5％。
实施例2夏季试验：在生产现场砂温30℃，砂温35℃，取混合好的砂样2000g，打制成圆柱标准试样。
原砂+3％改性水玻璃+20％有机酯Z01单醋酸甘油酯Z02二醋酸甘油酯Z03三醋酸甘油酯Z04柠檬酸酯
全新砂(内蒙古达旗石英砂)
注：所有有机酯都PPC均加入20％，柠檬酸酯加入5％。
混合砂(20％新砂+80％再生砂)再生砂残留Na2O 0.53％
注：所有有机酯都PPC均加入20％，柠檬酸酯加入5％。
实施例3冬季试验：在生产现场砂温8℃，砂温16℃，取混合好的砂样2000g，打制成圆柱标准试样。
原砂+3％改性水玻璃+20％有机酯Z01单醋酸甘油酯Z02二醋酸甘油酯Z03三醋酸甘油酯Z04柠檬酸酯
全新砂(内蒙古达旗石英砂)
注：所有有机酯都PPC均加入20％，柠檬酸酯加入5％。
混合砂(20％新砂+80％再生砂)再生砂残留Na2O 0.53％
注：所有有机酯都PPC均加入20％，柠檬酸酯加入5％。
本发明环保铸造用改性有机酯与普通有机酯相比，具有环境适应性强，型砂的流动性好，砂型硬透性好，硬化后砂型强度高的优点，其基础原料环保可达食品级，成品有机酯价格只有普通有机酯的1/2，该酯适用于大、中、小型铸件的生产，满足一箱多件及一箱多品种造型生产，本专利属有机酯新产品的发明及在铸造型砂领域的应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种环保铸造用改性有机酯，其特征在于，包括：醋酸甘油酯、碳酸丙烯酯、柠檬酸酯中一种或多种的混合物。
2.如权利要求1所述的环保铸造用改性有机酯，其特征在于，所述醋酸甘油酯为单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的环保铸造用改性有机酯，其特征在于，所述醋酸甘油酯占混和物质量的70-95％，碳酸丙烯酯占混和物质量的0-25％，柠檬酸酯占混和物质量的5-10％。
4.如权利要求1所述环保铸造用改性有机酯的应用，其特征在于，所述有机酯应用于水玻璃自硬砂。
5.如权利要求4所述的环保铸造用改性有机酯的应用，其特征在于，所述水玻璃自硬砂中还包括水玻璃粘接剂，有机酯占原砂质量的0.35-0.6％，水玻璃粘接剂占原砂质量的2.0-3.2％。
6.如权利要求5所述的环保铸造用改性有机酯的应用，其特征在于，所述水玻璃自硬砂造型时，所述醋酸甘油酯包括二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的至少一种。
7.如权利要求1所述的环保铸造用改性有机酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备醋酸甘油酯，将醋酸、甘油杂质过滤后，混合加热，通过脱水提纯，蒸馏25小时以上，形成单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯；S2：将制备形成的醋酸甘油酯与碳酸丙烯酯、柠檬酸酯混合。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，醋酸甘油酯为二醋酸甘油酯、三醋酸甘油酯中的一种或二种。
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