CN111408683B - 一种改性自硬砂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改性自硬砂的制备方法，可有效解决自硬砂溃散性差，不能循环利用，成本高，技术效果不尽人意的问题，改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰1‑5︰3‑5；将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6‑8混合均匀制成自硬砂改性剂；将重量计的：碳化硅︰氮化硼=2‑6︰1混合均匀，进行湿法研磨，过100‑150目筛，在110‑130℃干燥3‑5h，得自硬砂溃散剂与自硬砂混合均匀，得到混合物B；将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1‑3min混合均匀，即得改性自硬砂。本发明原料丰富，制备方法简单，使得改性自硬砂的常温强度显著提高，残留强度显著降低，溃散性得到很大改善，提高了旧砂的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，特别是铸造用的一种改性自硬砂的制备方法。
背景技术
自硬砂是将铸造过程中使用的型砂中添加树脂等固化剂，使砂型能够自行硬化的铸造用砂，主要应用于铸造行业。自硬砂作为铸造型砂，能够减少铸造工业的污染，实现绿色铸造。自硬砂铸造工艺具有铸件精度高、质量好、使用过程中引起粉尘数量少、无毒无味、旧砂回用率高、生产流水线装备简单、投资成本较少等优点，故在工业上得到了广泛的应用。
但自硬砂的溃散性差是众所周知的，它是铸造工艺中的一个大问题。所谓溃散性，即铸件浇注并凝固后，砂型、砂芯被打碎的难易程度，也叫除砂性。通常认为，自硬砂溃散性差的主要原因是在高温下，无机粘结剂中的有效成分硅酸钠熔融结块，导致砂型残留强度非常高，十分不利于铸件的落砂清砂，而且在旧砂表面会残留过多的钠离子，严重影响旧砂的循环利用。
国内目前通过添加改性无机粘结剂或在原砂中添加溃散剂的方法来改善自硬砂的溃散性。在实际工业生产中，为了改善自硬砂的溃散性，降低砂型的残留强度，提高旧砂的循环利用率，往往要加入一定量的溃散剂或溃散性物质(如木屑、石棉粉等)。目前在生产中使用最多的还是国外进口的溃散剂，但是其使用成本较高。国内针对溃散剂也有一定的研究，但是多以高分子有机物的有机溃散剂为主，其综合效果并不理想，很少在实际生产中使用。因此，自硬砂上的改进和创新势在必行。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种改性自硬砂的制备方法，可有效解决自硬砂溃散性差，不能循环利用，成本高，技术效果不尽人意的问题。
本发明解决的技术方案是，一种改性自硬砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰1-5︰3-5(即自硬砂︰自硬砂改性剂︰自硬砂溃散剂＝100︰1-5︰3-5)；
(2)、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6-8混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂50-70％、氧化硼30-50％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮35-55％，乙二醇双四乙酸45-65％和丙烯酸改性环氧树脂0-10％混合均匀制成；
所述的丙烯酸改性环氧树脂是，在常温下将丙烯酸和环氧树脂按照重量比1:9在密闭式高速分散机中混合20分钟，将混合好后的乳液静置24小时，除杂并检测波美度后，制备完成丙烯酸改性环氧树脂；
(3)、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝2-6︰1混合均匀制成；
(4)、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过100-150目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在110-130℃干燥3-5h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
本发明原料丰富，制备方法简单，将该自硬砂改性剂添加入无机粘结剂中可对无机粘结剂进行改性，其中有机改性剂为聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇双四乙酸，无机物改性剂为四硼酸锂和氧化硼，利用有机物改性剂作为表面活性剂和在高温时能够挥发、燃烧使粘结膜中产生气泡、缝隙的特性，以及无机物改性剂增加常温粘结强度的特性，可使得改性自硬砂的常温强度显著提高，残留强度显著降低，溃散性得到很大改善，提高了旧砂的利用率；同时，加入自硬砂溃散剂配合作用，改善了现有技术中有机溃散剂或者无机溃散剂使用效果不佳的技术问题，是铸造用型砂上的一大创新，有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
本发明在具体实施中，可由以下实施例给出。
实施例1
本发明在具体实施中，一种改性自硬砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2-4︰3.5-4.5；
(2)、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂50％、氧化硼50％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮45％，乙二醇双四乙酸55％混合均匀制成；
(3)、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝2︰1混合均匀制成；
(4)、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过100目筛，得到混合物A；所述的湿法研磨的溶剂为乙醇，球磨转速为150r/min，研磨时间为2h；
b、将混合物A在鼓风干燥箱中，120℃干燥4h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
实施例2
本发明在具体实施中，一种改性自硬砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰3︰4；
(2)、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂60％、氧化硼40％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮40％，乙二醇双四乙酸50％和丙烯酸改性环氧树脂10％混合均匀制成；
(3)、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝3︰1混合均匀制成；
(4)、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过120目筛，得到混合物A；所述的湿法研磨的溶剂为乙醇，球磨转速为150r/min，研磨时间为2h；
b、将混合物A在鼓风干燥箱中，130℃干燥3h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌2min混合均匀，即得改性自硬砂。
实施例3
本发明在具体实施中，一种改性自硬砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2︰3；
(2)、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰8混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂55％、氧化硼45％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮35％，乙二醇双四乙酸65％混合均匀制成；
(3)、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝4︰1混合均匀制成；
(4)、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过130目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在115℃干燥5h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
实施例4
本发明在具体实施中，一种改性自硬砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰4︰5；
(2)、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7.5混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂60％、氧化硼40％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮45％，乙二醇双四乙酸50％和丙烯酸改性环氧树脂5％混合均匀制成；
(3)、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝5︰1混合均匀制成；
(4)、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过140目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在125℃干燥4h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
实施例5
本发明在具体实施中，一种改性自硬砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰5︰5；
(2)、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6.5混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂65％、氧化硼35％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮55％，乙二醇双四乙酸45％混合均匀制成；
(3)、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝5︰1混合均匀制成；
(4)、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过150目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在110℃干燥5h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
本发明组份、用量科学合理，经实验和试用，取得了非常好的有益技术效果，有关试验资料如下：
实验例1
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2-4︰3.5-4.5；
自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂50％、氧化硼50％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮45％，乙二醇双四乙酸55％混合均匀制成；
自硬砂溃散剂：将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝2︰1混合均匀制成。
实验例2
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰3︰4；
自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂60％、氧化硼40％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮40％，乙二醇双四乙酸50％和丙烯酸改性环氧树脂10％混合均匀制成；
自硬砂溃散剂：将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝3︰1混合均匀制成。
实验例3
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6.5混合均匀制成，以及在改性自硬砂的制备方法中无机改性剂和有机改性剂占的自硬砂重量百分数发生相应的变化，自硬砂溃散剂各成分配比发生相应变化后，其余均可参考实验例2。
实验例4
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7.5混合均匀制成，以及在改性自硬砂的制备方法中无机改性剂和有机改性剂占的自硬砂重量百分数发生相应的变化，自硬砂溃散剂各成分配比发生相应变化后，其余均可参考实验例2。
实验例5
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2︰3；
自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰8混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂55％、氧化硼45％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮35％，乙二醇双四乙酸65％混合均匀制成；
自硬砂溃散剂：将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝4︰1混合均匀制成。
实验例6
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮35％，乙二醇双四乙酸55％和丙烯酸改性环氧树脂10％混合均匀制成，其余可参考实验例5。
实验例7
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2︰3；
自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7.5混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂50％、氧化硼50％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮40％，乙二醇双四乙酸50％和丙烯酸改性环氧树脂10％混合均匀制成；
自硬砂溃散剂：将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝4︰1混合均匀制成。
实验例8
本发明一种改性自硬砂的制备方法，在实验中，改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰5︰5；
自硬砂改性剂：将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6.5混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂65％、氧化硼35％混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮55％，乙二醇双四乙酸45％混合均匀制成；
自硬砂溃散剂：将重量比计的：碳化硅︰氮化硼＝5︰1混合均匀制成。
对比例1
本对比例提供一种自硬砂改性剂，将实验例8中的有机改性剂去除，自硬砂改性剂仅为无机改性剂，自硬砂溃散剂无改变，相应的改性自硬砂、及制备方法作相应改变。
采用上述无机改性剂的改性自硬砂，包括自硬砂和无机改性剂，按照重量百分数计，无机改性剂为自硬砂重量的1.5％。
改性自硬砂的制备方法，主要包括以下步骤：
a.将自硬砂溃散剂的碳化硅和氮化硼各原料破碎至150目，按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，得到混合物A；
其中，研磨时采用的溶剂为乙醇，无机改性剂与乙醇的重量比为0.7:1；球磨机的转速设定为150r/min，研磨时间为4h。
b.将混合物A放入鼓风干燥箱中干燥后，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
其中，干燥温度为110℃，干燥时间为3h，干燥后的混合物A为自硬砂的重量的0.75％，混合时间为2min。
c.将自硬砂改性剂的四硼酸锂和氧化硼各原料按照配方量与无机粘结剂搅拌加热，混合均匀后，加入到混合物B中，均匀混合，即得改性自硬砂。
其中，选用集热式恒温加热磁力搅拌器对有机改性剂的各原料进行搅拌加热，加热温度为80℃，无机物改性剂为无机粘结剂重量的0.35％。
对比例2
本对比例提供一种自硬砂改性剂，将实验例8中的无机改性剂去除，自硬砂改性剂仅为有机改性剂，自硬砂溃散剂无改变，相应的改性自硬砂、及制备方法作相应改变。
采用上述无机改性剂的改性自硬砂，包括自硬砂和有机改性剂，按照重量百分数计，有机改性剂为自硬砂重量的1.5％。
改性自硬砂的制备方法，主要包括以下步骤：
a.将自硬砂溃散剂的碳化硅和氮化硼各原料破碎至150目，按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，得到混合物A；
其中，研磨时采用的溶剂为乙醇，无机改性剂与乙醇的重量比为0.7:1；球磨机的转速设定为150r/min，研磨时间为4h。
b.将混合物A放入鼓风干燥箱中干燥后，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
其中，干燥温度为110℃，干燥时间为3h，干燥后的混合物A为自硬砂的重量的0.75％，混合时间为2min。
c.将自硬砂改性剂的聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇双四乙酸各原料按照配方量与无机粘结剂搅拌加热，混合均匀后，加入到混合物B中，均匀混合，即得改性自硬砂。
其中，选用集热式恒温加热磁力搅拌器对有机改性剂的各原料进行搅拌加热，加热温度为80℃，有机改性剂为无机粘结剂重量的3％。
对比例3
本对比例提供一种自硬砂改性剂，将实验例8中的自硬砂溃散剂去除，自硬砂改性剂无改变，相应的改性自硬砂、及制备方法作相应改变。
改性自硬砂的制备方法，主要包括以下步骤：
a.将自硬砂改性剂的聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇双四乙酸、四硼酸锂和氧化硼各原料按照配方量与无机粘结剂搅拌加热，混合均匀后，加入到原砂中中，均匀混合，即得改性自硬砂。
其中，选用集热式恒温加热磁力搅拌器对有机改性剂的各原料进行搅拌加热，加热温度为80℃，有机改性剂为无机粘结剂重量的3％，无机物改性剂为无机粘结剂重量的0.35％。
对比例4
本对比例中提供的普通自硬砂，未添加有机改性剂和无机改性剂。
对比例5
本对比例提供的自硬砂改性剂和改性自硬砂与实验例7中的自硬砂改性剂和改性自硬砂的组分和用量配比均一致。
改性自硬砂的制备方法，主要包括以下步骤：
a.将自硬砂溃散剂的碳化硅和氮化硼各原料破碎至140目，按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，得到混合物A；
其中，研磨时采用的溶剂为乙醇，无机改性剂与乙醇的重量比为0.7:1；球磨机的转速设定为150r/min，研磨时间为4h。
b.将混合物A放入鼓风干燥箱中干燥后，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
其中，干燥温度为110℃，干燥时间为3h，干燥后的混合物A为自硬砂的重量的0.75％，混合时间为2min。
c.将自硬砂改性剂的聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇双四乙酸、丙烯酸改性环氧树脂、四硼酸锂和氧化硼各原料按照配方量与无机粘结剂搅拌加热，混合均匀后，加入到混合物B中，均匀混合，即得改性自硬砂。
其中，选用集热式恒温加热磁力搅拌器对有机改性剂的各原料进行搅拌加热，加热温度为80℃，有机改性剂为无机粘结剂重量的3.5％，无机物改性剂为无机粘结剂重量的0.35％。
对比例6
本对比例中提供的自硬砂改性剂，除了无机改性剂和有机改性剂的重量比为1:5，以及在改性自硬砂的制备方法中无机改性剂和有机改性剂占的自硬砂重量百分数发生相应的变化后，其余均可参考实验例2。
对比例7
本对比例中提供的自硬砂改性剂，将实验例2有机改性剂中的丙烯酸改性环氧树脂去除，其余组分不变，具体可参考实验例5。
为了更好的说明本发明的自硬砂改性剂对于改性自硬砂的有益功效，特进行如下实验。
将各实验例1-8和对比例1-7的改性自硬砂分别与一定量的原砂(陶瓷砂砂)搅拌混合1h，即可得到型砂，其中，改性自硬砂为原砂重量的2.5％。以覆膜砂试样机制造试样，对制备所得的型砂的性能进行测定，具体结果见表1：
表1各实验例和对比例所制备的型砂的性能结果
从上表可以看出，实验例1-8中的改性自硬砂所制备的砂型性能与对比例1-6中的性能相比各有优劣。
具体的，实验例3、实验例4和对比例6均为实验例2的对照试验，四者不同之处在于自硬砂改性剂中无机改性剂与有机改性剂的重量比以及自硬砂溃散剂各成分的重量比。通过表1中的数据可知，无机改性剂与有机改性剂的重量比对型砂不同时间的的抗拉强度、残留强度和溃散性均有一定的影响，当自硬砂改性剂中无机改性剂与有机改性剂的重量比为1:7、自硬砂溃散剂中碳化硅和氮化硼的重量比为3:1时，型砂的抗拉强度和残留强度均处于适宜的水平，溃散性能良好。而当自硬砂改性剂和溃散剂中成分比例发生变化时，试样抗拉强度和残留强度均会发生一定程度的恶化，整体性能不佳。
实验例5、实验例6均为实验例1的对比实验，二者不同之处在于自硬砂改性剂和溃散剂中原料用量不同。可见，改性剂和溃散剂的原料用量对于型砂的抗拉强度和残留强度有一定的影响。
实验例7与实验例5、实验例6和实验例1相比，最大的不同是加入了丙烯酸改性环氧树脂。可见，丙烯酸改性环氧树脂的使用对型砂抗拉强度有很大的影响。
对比例1、对比例2、对比例3均为实验例8的对比实验，相比实验例8，对比例1中的自硬砂改性剂没有添加有机物改性剂，对比例2中的自硬砂改性剂没有添加无机物改性剂，对比例3中没有加入自硬砂溃散剂。从表1数据可以看出，单独使用有机物改性剂或无机物改性剂，制备出的型砂的抗拉强度、残留强度以及溃散性均差于有机物改性剂和无机物改性剂搭配使用；不添加自硬砂溃散剂时，制备的型砂的抗拉强度、残留强度和溃散性也要差于使用溃散剂时。可见，无机改性剂和有机改性剂之间具有一定的协同配合作用，可以从整体上提升型砂的抗拉强度，降低高温区的残留强度，并且，搭配自硬砂溃散剂使用，可以进一步降低型砂的残留强度，从而使得溃散性能得以改善。
对比例4提供的是普通自硬砂，未添加有任何改性剂和溃散剂。由表1中数据可以看出，采用普通自硬砂所制备的型砂其抗拉强度较低，且具有较高的残留强度。
对比例5是实验例7的对比实验，两者不同之处在于改性自硬砂的制备方法不同。从表1中可知，本发明所提供的改性自硬砂的特定的制备方法，对于改性自硬砂以及型砂的性能均有很大影响。
对比例6、对比例7为实验例2的对比实验，对比例6和实验例2的不同之处在于改性剂中成分比例发生变化，从表1中数据可以看出，采用实验例2所制得的型砂的抗拉强度较好，证明无机物改性剂和有机物改性剂的比例对抗拉强度有较大的影响。对比例7和实验例2的不同之处在于将自硬砂改性剂中的丙烯酸改性环氧树脂去除，从表1中的数据可以看出，丙烯酸改性环氧树脂的加入不利于提高自硬砂的综合性能。
上述实验例均已包括具体实施方式部分的实施例技术方案，这里不一一详细列举。
综上所述，本发明提供的自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂可以有效提升自硬砂的粘结强度，大幅度减少自硬砂的使用量，同时，可以改善其溃散性能，提高了旧砂的利用率。
实验清楚表明，本发明与现有技术相比，具有以下突出的有益技术效果：
(1)本发明提供了一种自硬砂改性剂，包括无机改性剂和有机改性剂，将该自硬砂改性剂添加入自硬砂中可对自硬砂进行改性，其中有机改性剂是将一定比例的聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇双四乙酸和丙烯酸改性环氧树脂等原料进行制配，并利用其在高温时能够挥发、燃烧使粘结膜中产生气泡、缝隙的特性(可替换为：烧失的特性使粘结膜泡沫化)，可使得改性自硬砂的残留强度显著降低，溃散性得到很大改善，提高了旧砂的利用率；同时，利用无机改性剂在自硬砂中能够形成多元复合网络结构的特性，可提高自硬砂的粘结强度，大幅度减少自硬砂的使用量，进而改善了自硬砂的溃散性能；在本发明中，将无机改性剂和有机改性剂协同配合作用，改善了现有技术中有机溃散剂或者无机溃散剂使用效果不佳的技术问题。
(2)本发明提供了一种自硬砂溃散剂，溃散剂由无机物粉末组成，将该自硬砂溃散剂加入到原砂中可进一步降低自硬砂的溃散性，其中无机物粉末通过碳化硅和氮化硼等原料的配合作用，利用其在高温下使无机粘结剂粘结桥产生裂纹、破坏粘结桥连续性的作用，使改性自硬砂的残留强度显著降低，溃散性得到很大改善，提高了旧砂的利用率；在本发明中，将无机物粉末加入原砂中，改善了现有技术中粉末溃散剂使用效果不佳的问题。
(3)本发明提供了一种改性自硬砂，所述改性玻璃砂通过自硬砂与上述自硬砂改性剂以及自硬砂溃散剂采用特定配比得到，通过自硬砂改性剂及溃散剂的使用可显著提高改性自硬砂的粘结强度，大幅度减少改性玻璃砂的加入量，同时也可以有效改善自硬砂的溃散性。
(4)本发明还提供了上述改性自硬砂的制备方法，该制备方法是将自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂采用特定顺序及工艺步骤加入到自硬砂中，使得所制备出的改性自硬砂具有良好的使用性能；另外，该制备方法工艺简单，绿色环保，具有工业应用价值。
最后要说明的是：以上各实施例和实验例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例和实验例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例和实验例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实验例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种改性自硬砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰1-5︰3-5；
（2）、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6-8混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂50-70%、氧化硼30-50%混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮35-55%，乙二醇双四乙酸45-65%和丙烯酸改性环氧树脂0-10%混合均匀制成；
所述的丙烯酸改性环氧树脂是，在常温下将丙烯酸和环氧树脂按照重量比1:9在密闭式高速分散机中混合20分钟，将混合好后的乳液静置24小时，除杂并检测波美度后，制备完成丙烯酸改性环氧树脂；
（3）、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼=2-6︰1混合均匀制成；
（4）、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过100-150目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在110-130℃干燥3-5h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
2.根据权利要求1所述的改性自硬砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2-4︰3.5-4.5；
（2）、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂50%、氧化硼50%混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮45%，乙二醇双四乙酸55%混合均匀制成；
（3）、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼=2︰1混合均匀制成；
（4）、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过100目筛，得到混合物A；所述的湿法研磨的溶剂为乙醇，球磨转速为150r/min，研磨时间为2h；
b、将混合物A在鼓风干燥箱中，120℃干燥4h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
3.根据权利要求1所述的改性自硬砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰3︰4；
（2）、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂60%、氧化硼40%混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮40%，乙二醇双四乙酸50%和丙烯酸改性环氧树脂10%混合均匀制成；
（3）、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼=3︰1混合均匀制成；
（4）、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过120目筛，得到混合物A；所述的湿法研磨的溶剂为乙醇，球磨转速为150r/min，研磨时间为2h；
b、将混合物A在鼓风干燥箱中，130℃干燥3h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌2min混合均匀，即得改性自硬砂。
4.根据权利要求1所述的改性自硬砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰2︰3；
（2）、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰8混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂55%、氧化硼45%混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮35%，乙二醇双四乙酸65%混合均匀制成；
（3）、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼=4︰1混合均匀制成；
（4）、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过130目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在115℃干燥5h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
5.根据权利要求1所述的改性自硬砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰4︰5；
（2）、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰7.5混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂60%、氧化硼40%混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮45%，乙二醇双四乙酸50%和丙烯酸改性环氧树脂5%混合均匀制成；
（3）、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼=5︰1混合均匀制成；
（4）、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过140目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在125℃干燥4h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
c、将自硬砂改性剂加热至80℃，加入到混合物B中，搅拌1-3min混合均匀，即得改性自硬砂。
6.根据权利要求1所述的改性自硬砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、材料配备：
改性自硬砂是由：自硬砂、自硬砂改性剂和自硬砂溃散剂作原料，重量比为100︰5︰5；
（2）、自硬砂改性剂的制备：
将无机改性剂和有机改性剂以重量比计1︰6.5混合均匀制成；
所述的无机改性剂是由重量百分比计的：四硼酸锂65%、氧化硼35%混合均匀制成；
所述的有机改性剂是由重量百分比计的：聚乙烯吡咯烷酮55%，乙二醇双四乙酸45%混合均匀制成；
（3）、自硬砂溃散剂的制备：
将重量比计的：碳化硅︰氮化硼=5︰1混合均匀制成；
（4）、混合制备改性自硬砂：
a、自硬砂溃散剂的各原料按照配方量混合均匀后，进行湿法研磨，过150目筛，得到混合物A；
b、将混合物A在110℃干燥5h，与自硬砂混合均匀，得到混合物B；
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