[发明专利]一种抗吸湿的粘结剂及其制备方法和应用

说明书

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。

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。