一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂，該型砂利用碳納米管對(duì)動(dòng)物膠進(jìn)行改性處理，制備得到一種新型的型砂粘接劑，在制備過(guò)程中將碳納米管在酸性離子液體中溶脹處理，提高其在動(dòng)物膠溶液中的分散性，最后經(jīng)戊二醛交聯(lián)，得到具有高環(huán)保性、高粘結(jié)強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、抗熱變形性強(qiáng)的粘接劑，此外在混砂過(guò)程中加入的海藻酸鈉與氯化鈣可交聯(lián)雜化，形成高透氣的微孔通道，從而獲得具有良好透氣性和成型強(qiáng)度的型砂產(chǎn)品，以本發(fā)明制備的型砂澆注的鑄件質(zhì)量高，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在鑄造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鑄造型砂技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]型砂是指在鑄造中用來(lái)造型的材料，型砂一般由鑄造用原砂、型砂粘結(jié)劑以及輔加物等造型材料按一定的比例混合而成。型砂按所用粘結(jié)劑不同，可分為粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、樹(shù)脂砂等。型砂在鑄造生產(chǎn)中的作用極為重要，因型砂的質(zhì)量不好而造成的鑄件廢品約占鑄件總廢品的30?50%。通常意義上判斷型砂性能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: (1)具有較高的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；(2)良好的流動(dòng)性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒間相互移動(dòng)的能力；(3)—定的可塑性，即型砂在外力作用下變形，當(dāng)外力去除后能保持所給予的形狀的能力；(4)較好的透氣性，即型砂孔隙透過(guò)氣體的能力；(5)高的潰散性，易于潰散清理。
[0003]隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)鑄造業(yè)的要求越來(lái)越高，而型砂的質(zhì)量是關(guān)系到鑄件質(zhì)量的一個(gè)重要因素，目前市場(chǎng)的主流型砂主要有水玻璃、粘土等一類的無(wú)機(jī)粘接劑型砂以及合成樹(shù)脂、糊精等一類的有機(jī)粘接劑型砂。目前市場(chǎng)上主流的無(wú)機(jī)粘接劑類型砂主要存在潰散性差，易吸潮，舊砂利用率低等缺陷;樹(shù)脂砂雖然潰散性好，鑄造精度高，然而其在澆注過(guò)程中容易產(chǎn)生污染性氣體。《一種復(fù)合改性動(dòng)物膠粘接劑制備工藝的研究》一文介紹了以改性動(dòng)物膠作為粘接劑的型砂，這種類型的型砂環(huán)保易降解，潰散效果好，為開(kāi)發(fā)新型的型砂提供了可行的發(fā)展方向，然而由于動(dòng)物膠的天然屬性，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中提高粘結(jié)強(qiáng)度、加快固化速度仍是研究的重點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂，該型砂由以下重量份的原料制成:200-400目石英砂舊砂50-60、300-400目鋁礬土20-30、200-300目沸石粉10-15、200目碳化硅晶須5-8、碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑10-15、濃度為5-10%的海藻酸鈉水溶液4-5、濃度為1 -10%的氯化I丐水溶液6-10。
[0006]所述的碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑由以下重量份的原料制成:碳納米管2-3、動(dòng)物膠30-40、1-烯丙基，3-甲基氯咪唑鹽5-10、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨1-2、稀硝酸溶液適量、質(zhì)量濃度為10-15%的戊二醛水溶液5-8、去離子水30-40;其制備方法為:先將動(dòng)物膠與去離子水混合，加熱至50-60°C，攪拌形成均勻溶液后加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌混合5_6h后得到醚化動(dòng)物膠溶液備用，接著將碳納米管投入1-烯丙基，3-甲基氯咪唑鹽中，并加入適量的稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為3-5，放置20-30h后抽濾，產(chǎn)物水洗后投入醚化動(dòng)物膠溶液中，高速攪拌分散4-5h，最后再加入戊二醛水溶液，攪拌混合均勻后即得所述的碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑。
[0007]該型砂的制備方法為:先將石英砂舊砂、鋁礬土、沸石粉、碳化硅晶須與海藻酸鈉水溶液攪拌混合50_80min，隨后加入氯化媽水溶液，繼續(xù)攪拌混合3-5h，攪拌結(jié)束后加入碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑混合5-10min，即得。
[0008]本發(fā)明利用碳納米管對(duì)動(dòng)物膠進(jìn)行改性處理，制備得到一種新型的型砂粘接劑， 在制備過(guò)程中將碳納米管在酸性離子液體中溶脹處理，提高其在動(dòng)物膠溶液中的分散性， 最后經(jīng)戊二醛交聯(lián)，得到具有高環(huán)保性、高粘結(jié)強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、抗熱變形性強(qiáng)的粘接劑，此外在混砂過(guò)程中加入的海藻酸鈉與氯化鈣可交聯(lián)雜化，形成高透氣的微孔通道，從而獲得具有良好透氣性和成型強(qiáng)度的型砂產(chǎn)品，以本發(fā)明制備的型砂澆注的鑄件質(zhì)量高，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在鑄造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]—種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂，該型砂由以下重量份的原料制成:200目石英砂舊砂50、300目鋁礬土20、200目沸石粉10、200目碳化硅晶須5、碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑10、濃度為5%的海藻酸鈉水溶液4、濃度為1%的氯化鈣水溶液6。
[0010]所述的一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂，所述的碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑由以下重量份的原料制成:碳納米管2、動(dòng)物膠30、1_烯丙基，3-甲基氯咪唑鹽5、3_氯-2-羥丙基三甲基氯化銨1、稀硝酸溶液適量、質(zhì)量濃度為10%的戊二醛水溶液5、 去離子水30;其制備方法為:先將動(dòng)物膠與去離子水混合，加熱至50°C，攪拌形成均勻溶液后加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌混合5h后得到醚化動(dòng)物膠溶液備用，接著將碳納米管投入1-烯丙基，3-甲基氯咪唑鹽中，并加入適量的稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為3， 放置20h后抽濾，產(chǎn)物水洗后投入醚化動(dòng)物膠溶液中，高速攪拌分散4h，最后再加入戊二醛水溶液，攪拌混合均勻后即得所述的碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑。
[0011]該型砂的制備方法為:先將石英砂舊砂、鋁礬土、沸石粉、碳化硅晶須與海藻酸鈉水溶液攪拌混合50min，隨后加入氯化媽水溶液，繼續(xù)攪拌混合3h，攪拌結(jié)束后加入碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑混合5min，即得。[〇〇12]該實(shí)施例制備得到的型砂根據(jù)相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試得到的結(jié)果如下:濕壓強(qiáng)度:122KPa;緊實(shí)率:46.5%;透氣率:104;熱濕拉強(qiáng)度:53.5KPa;破碎指數(shù):90%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂，其特征在于，該型砂由以 下重量份的原料制成:200-400目石英砂舊砂50-60、300-400目鋁礬土20-30、200-300目沸 石粉10-15、200目碳化硅晶須5-8、碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑10-15、濃度為5-10%的海藻 酸鈉水溶液4-5、濃度為1 -10%的氯化媽水溶液6-10。2.如權(quán)利要求1所述的一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂，其特 征在于，所述的碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑由以下重量份的原料制成:碳納米管2-3、動(dòng)物 膠30-40、1-烯丙基，3-甲基氯咪唑鹽5-10、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨1-2、稀硝酸溶液適 量、質(zhì)量濃度為10-15%的戊二醛水溶液5-8、去離子水30-40;其制備方法為:先將動(dòng)物膠與 去離子水混合，加熱至50-60°C，攪拌形成均勻溶液后加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，繼 續(xù)攪拌混合5_6h后得到醚化動(dòng)物膠溶液備用，接著將碳納米管投入1-烯丙基，3-甲基氯咪 唑鹽中，并加入適量的稀硝酸溶液，調(diào)節(jié)體系pH值為3-5，放置20-30h后抽濾，產(chǎn)物水洗后投 入醚化動(dòng)物膠溶液中，高速攪拌分散4-5h，最后再加入戊二醛水溶液，攪拌混合均勻后即得 所述的碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑。3.如權(quán)利要求1所述的一種以碳納米管改性動(dòng)物膠作為粘接劑的新型環(huán)保型砂的制備 方法，其特征在于，所述的制備方法為:先將石英砂舊砂、鋁礬土、沸石粉、碳化硅晶須與海 藻酸鈉水溶液攪拌混合50_80min，隨后加入氯化媽水溶液，繼續(xù)攪拌混合3-5h，攪拌結(jié)束后 加入碳納米管改性動(dòng)物膠粘接劑混合5-10min，即得。
【文檔編號(hào)】B22C1/02GK105964886SQ201610457054
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】岳承平
【申請(qǐng)人】馬鞍山市創(chuàng)誠(chéng)鑄造有限公司