CN110052571A - 一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，所述步骤为：将聚醚胺作为改性剂加入至水玻璃溶液中进行反应，即可获得改性的水玻璃粘结剂；在相同的制备条件下，相比未加聚醚胺改性剂的水玻璃粘结剂，改性后的水玻璃粘结剂的流动性得到改善，常温抗拉强度得到提高，常温抗弯强度相当或有所降低；本发明的改性水玻璃粘结剂的流动性好，适用于砂型3DP制造。

Description

一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法
技术领域
本发明涉及一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，属于砂型铸造用水玻璃粘结剂的改性技术领域。
背景技术
水玻璃作为砂型铸造用无机粘结剂，由于在铸造生产中几乎不存在发气问题，且资源丰富，成本低廉，在铸钢和铸铁生产中被广泛采用。但水玻璃砂强度、溃散性、流动性和回收利用率等性能较低，其应用范围受到很大限制。砂型铸造广泛采用的呋喃树脂、酚醛树脂等有机粘结剂，在铸造生产中遇热分解会释放大量气体，易造成铸件气孔缺陷，同时，气体中的甲醛、甲苯、苯酚、一氧化碳等有毒气体给环境和工人的身体健康带来不利影响。随着越来越严格的国家环境保护政策和法规的陆续出台，采用高性能铸造用无机粘结剂替代有机粘结剂的需求日益增强。另外，近十几年来，基于砂型增材制造的无模铸造技术为铸造行业由低效、高污染、高能耗向绿色、智能化生产转变提供了技术基础，其中的三维喷印（Three Dimensional Printing，3DP）技术具有较多优势，但其目前采用的主要还是呋喃树脂和酚醛树脂有机粘结剂。高性能的无机水玻璃粘结剂在砂型3DP制造中具有广阔的应用前景，有望成为新一代3DP用粘结剂。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，所述步骤为：将聚醚胺作为改性剂加入至水玻璃溶液中进行反应，即可获得改性的水玻璃粘结剂，有效提高水玻璃粘结剂的流动性和强度，获得改性的水玻璃粘结剂。
作为本发明的一种改进，包括以下步骤：
（1）对水玻璃进行预处理；
（2）向经过预处理后的水玻璃中加入水，进行稀释；
（3）将稀释后的水玻璃溶液与聚醚胺混合，搅拌至均匀，即可获得改性的水玻璃粘结剂。
作为本发明的一种改进，所述对步骤（1）中水玻璃进行预处理，步骤如下：
1）将水玻璃溶液在50-100℃下加热10-40min，边加热边搅拌；
2）将上述水玻璃溶液冷却至15-27℃，即得到经过预处理后的水玻璃。
作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中水玻璃为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中任意一种及以上的组合。
作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中水玻璃的模数为2.0-3.5。
作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中，进行稀释后水玻璃溶液的密度为1.2-1.5g/ml。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中聚醚胺的分子量为230。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中聚醚胺的加入量为稀释后水玻璃溶液的0.4-1.2%。
由于采用了以上技术，本发明较现有技术相比，具有的有益效果如下：
本发明公开了一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，聚醚胺是主链为聚醚结构，分子结构中含有醚键，末端活性官能团为胺基的聚烯烃化合物。聚醚胺本身可作胶粘剂，其粘度低、粘结强度高。聚醚胺分子结构中含有至少一个聚亚烷基二醇官能团，聚亚烷基二醇能提高聚醚胺的水溶性，同时也会影响聚醚胺的熔点以及粘度，通过选择不同的聚氧化烷基结构，可调节聚醚胺的反应活性、韧性、粘度以及亲水性等一系列性能。聚醚胺的分子结构中亲水性醚键中的氧原子置于链的外侧，其分子结构整体恰似一个亲水基，可以在水玻璃溶液中稳定存在，加入水玻璃溶液中的聚醚胺被吸附在聚硅酸胶粒的表面，阻止凝胶胶粒聚集长大，可得到细小的凝胶胶粒，从而提高水玻璃粘结剂的流动性和粘结强度，阻缓水玻璃的老化现象。
本发明公开了一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，改性后的水玻璃粘结剂的流动性得到改善，常温抗拉强度得到提高，常温抗弯强度相当或有所降低；本发明的改性水玻璃粘结剂的流动性好，适用于砂型3DP制造。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例1：
对水玻璃进行预处理，步骤如下： 1）将水玻璃溶液在50℃下加热40min，边加热边搅拌；2）将上述水玻璃溶液冷却至15℃，即得到经过预处理后的水玻璃溶液。
在环境温度为25℃下，称取预处理后的水玻璃溶液30g（模数为2.0）于玻璃烧杯中，加入水稀释至密度为1.2g/ml，再向其中加入分子量为230的聚醚胺，加入量为稀释后水玻璃溶液质量的0.4%，搅拌至混合均匀。
以相对流动性作为流动性指标，相对流动性为一定体积去离子+水在测量仪中流完时间与相同体积改性水玻璃溶液流完时间之比值，相对流动性越大表示流动性越好，测得改性水玻璃粘结剂的相对流动性为0.17，与相同条件下制备的未改性水玻璃砂相比提高了11.1%。
强度试验样品的制备：70/140目硅砂原砂+改性水玻璃→搅拌5min→出砂，将水玻璃砂填入标准8字形和长条形模具后压平，脱模后放入150℃干燥箱中加热30min硬化，取出样品空冷至室温，再放置24h进一步硬化后，按国家行业标准JB/T 8583-2008进行性能试验，测得改性水玻璃砂的常温抗拉强度为1.21MPa，常温抗弯强度为3.52MPa，与相同条件下制备的未改性水玻璃砂相比，分别提高20.5%和1.0%。
实施例2：
对水玻璃进行预处理，步骤如下： 1）将水玻璃溶液在70℃下加热20min，边加热边搅拌；2）将上述水玻璃溶液冷却至20℃，即得到经过预处理后的水玻璃溶液。
在环境温度为27℃下，称取经过预处理后的水玻璃溶液30g（模数为2.8）于玻璃烧杯中，加入水稀释至密度为1.3g/ml，再向其中加入分子量为230的聚醚胺，加入量为稀释后水玻璃溶液质量的0.8%，搅拌至混合均匀。
按实例1方法测得改性水玻璃粘结剂的相对流动性为0.18，与相同条件下制备的未改性水玻璃砂相比提高7.4%。
按实例1方法制备样品并测得改性水玻璃砂的常温抗拉强度为1.34MPa，常温抗弯强度为2.31MPa，与相同条件下制备的未改性水玻璃砂相比，分别提高10.7 %和降低3.4%。
实施例3：
对水玻璃进行预处理，步骤如下：1）将水玻璃溶液在100℃下加热10min，边加热边搅拌；2）将上述水玻璃溶液冷却至27℃，即得到经过预处理后的水玻璃溶液。
在环境温度为27℃下，称取经过预处理后的水玻璃溶液30g（模数为3.5）于玻璃烧杯中，加入水稀释至密度为1.5g/ml，再向其中加入分子量为230的聚醚胺，加入量为稀释后水玻璃溶液质量的1.0%，搅拌至混合均匀。
按实例1方法测得改性水玻璃粘结剂的相对流动性为0.15，与相同条件下制备的未改性水玻璃砂相比提高3.5%。
按实例1方法制备样品并测得改性水玻璃砂的常温抗拉强度达到0.85MPa，常温抗弯强度达2.94MPa。与相同条件下制备的未改性水玻璃砂相比，分别降低3.6%和14%。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围，即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于，所述步骤为：将聚醚胺作为改性剂加入至水玻璃溶液中进行反应，即可获得改性的水玻璃粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）对水玻璃进行预处理；
（2）向经过预处理后的水玻璃中加入水，进行稀释；
（3）将稀释后的水玻璃溶液与聚醚胺混合，搅拌至均匀，即可获得改性的水玻璃粘结剂。
3.根据权利要求2所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：所述对步骤（1）中水玻璃进行预处理，步骤如下：
1）将水玻璃溶液在50-100℃下加热10-40min，边加热边搅拌；
2）将上述水玻璃溶液冷却至15-27℃，即得到经过预处理后的水玻璃。
4.根据权利要求2所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：所述步骤（1）中水玻璃为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中任意一种及以上的组合。
5.根据权利要求2所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：所述步骤（1）中水玻璃的模数为2.0-3.5。
6.根据权利要求2所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，进行稀释后水玻璃溶液的密度为1.2-1.5g/ml。
7.根据权利要求2所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：所述步骤（3）中聚醚胺的分子量为230。
8.根据权利要求2所述的一种用聚醚胺改善铸造用水玻璃性能的方法，其特征在于：所述步骤（3）中聚醚胺的加入量为稀释后水玻璃溶液的0.4-1.2%。
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