專利名稱：一種改性的水玻璃及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性的水玻璃及其制備方法和在水玻璃砂中的應用。本發明受上海市科技成果轉化進會“聯盟計劃”項目“提高水玻璃砂潰散性的研究” (LM201115)的資助。
背景技術：
水玻璃是各種聚硅酸鹽水溶液的通稱。鑄造上最常用的是鈉水玻璃，它是硅酸鈉(Na2O HiSiO2)的水溶液，其價格便宜，來源充足。水玻璃屬無機粘結劑.50年代初.水玻璃砂在世界各國鑄鋼生產中獲得了廣泛的應用，但由于水玻璃砂的潰散性差，水玻璃砂使用受到一定的限制。60年代末，在鑄造生產中有機化學粘結劑獲得了應用，出現了樹脂砂，部分取代了水玻璃砂。但因樹脂砂成本高，澆注后產生一些有毒物質和有毒氣體，影響工人健康，勞保和環保費用增加等原因，鑄造工作者們近年來重新對水玻璃進行了大量的改性研究。使水玻璃砂得到了較為廣泛的使用，根據目前用于鑄造粘結劑的發展情況分析，水玻璃屬綠色粘結劑，只要在提高潰散性、強度方面的研究有所突破，水玻璃粘結劑將成為鑄造生產首選的粘結劑。

發明內容
本發明的目的之一是為了提高上述的水玻璃砂潰散性問題而提供一種改性的水玻璃。本發明的目的之二是提供上述的一種改性的水玻璃的制備方法。本發明的技術原理
提高水玻璃的潰散性首先要提高水玻璃的粘結強度，聚丙烯酰胺屬水溶性高分子聚合物，加入水玻璃后，可使水玻璃在固化時，晶粒細化，提高粘結強度。十六烷基磺酸鈉屬表面活性劑，由于水玻璃粘度較高，特別在低溫時，水玻璃在型砂中不宜分散，表面活性劑有助于降低水玻璃的粘度，提高水玻璃的流動性，使水玻璃用于水玻璃砂時其混合更為均勻。水玻璃的潰散性差，主要是水玻璃在800 1000°C時發生熔融，冷卻時，水玻璃與砂粘結強度較高。而氫氧化鋁的加入，由于氫氧化鋁的活性較高，在高溫下與水玻璃中的二氧化硅能形成硅酸鋁，硅酸鋁的熔點為1545 1920°C，阻礙了水玻璃發生熔融，從而提高了水玻璃砂潰散性。本發明的技術方案
一種改性的水玻璃，按重量百分比計算，其原料組成及含量如下
水玻璃98 98. 3%
十六烷基磺酸鈉0. 4 0. 8%
聚丙烯酰胺0. 2 0. 5% 氫氧化招0. 8 1. 0%
所述水玻璃的模數為2. 3波美度為51度；
所述的聚丙烯酰胺(PAM)，外觀，白色粒狀粉末，分子量為71. 07，粒徑為140 200目，是一種具有水溶性和非離子型線性高分子聚合物；
所述的十六烷基磺酸鈉C16H33NaO3S，烷基磺酸鈉又稱石油磺酸鈉，是工業上廣泛應用的合成洗滌劑的一種，它屬于陰離子型，十六烷基磺酸鈉的表面活性相當強，在堿性，中性，弱酸性溶液中穩定；
所述的氫氧化鋁Al (OH) 3，白色粉末，粒徑為200 300目，工業純。上述的一種改性的水玻璃的制備方法，步驟如下
將水玻璃加熱至40 45°C時，先加入十六烷基磺酸鈉與水玻璃混合5min，然后加入聚丙烯酰胺混合lOmin，最后加入氫氧化鋁進行混合均勻后即得改性的水玻璃。上述改性的水玻璃在水玻璃砂中的應用，其加入量為型砂原料總重量的4 5%。本發明的有益效果
本發明的一種改性的水玻璃，由于含有具有較高活性無機物氫氧化鋁，水玻璃中的不定型二氧化硅與氫氧化鋁很容易形成高熔點的硅酸鋁，硅酸鋁的熔點為1545 1920°C，阻礙了水玻璃發生熔融，從而提高了水玻璃砂潰散性。進一步，本發明的一種改性的水玻璃，由于含有聚丙烯酰胺屬水溶性高分子聚合物，可使改性后的水玻璃在固化時，晶粒細化，提高粘結強度。進一步，本發明的一種改性的水玻璃，由于采用表面活性劑十六烷基磺酸鈉，從而有助于降低改性的水玻璃的粘度，提高改性的水玻璃的流動性，使改性的水玻璃用于水玻璃砂時其混合更為均勻。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。本發明的各實施例中所用的型砂即石英質原砂，其粒徑為70 — 140目，由東田鑄造有限公司提供；
本發明的各實施例中所用的水玻璃模數為2. 3，波美度為51度；由東田鑄造有限公司提供；
本發明的各實施例中所用的其他原料為市售。實施例1
一種改性的水玻璃，按重量百分比計算，其原料組成及含量如下
水玻璃98. 3%
十六烷基磺酸鈉0. 4%
聚丙烯酰胺0. 5%
氫氧化招0. 8% ；
所述水玻璃模數為2. 3，波美度為51度；
所述的聚丙烯酰胺，分子量為71. 07，粒徑為140 200目；
所述的氫氧化招Al (OH) 3，粒徑為200 300目。上述的一種改性的水玻璃的制備方法，步驟如下 將水玻璃加熱至40°C時，先加入十六烷基磺酸鈉與水玻璃混合5min，然后加入聚丙烯酰胺混合lOmin，最后加入氫氧化鋁進行混合均勻后即得改性的水玻璃。一種含有上述改性的水玻璃的水玻璃砂，即在型砂中加入占型砂總重量5%的改性的水玻璃，然后將型砂和改性的水玻璃混合均勻后，即得含有上述改性的水玻璃的水玻璃砂，通過二氧化碳固化后，經1000°c，30min焙燒，采用XQY-1I智能型砂強度機測試試樣的抗壓強度，經測定試樣的抗壓強度接近于零，由此表明了含有改性的水玻璃的水玻璃砂的潰散性好。一種含有未改性的水玻璃(即上述的改性的水玻璃制備過程中所用的模數為2. 3，波美度為51度的水玻璃原料)的水玻璃砂，即在型砂中加入占型砂總重量5%的未改性的水玻璃，然后將型砂和未改性的水玻璃混合均勻后，即得含有未改性的水玻璃的水玻璃砂，通過二氧化碳固化后，經1000°C，30min焙燒，采用XQY-1I智能型砂強度機測試試樣的抗壓強度，經測定試樣的抗壓強度為0. 15 - 0. 25Mpa，由此表明含有未改性的水玻璃的水玻璃砂的潰散性較差。通過上述的含有改性的水玻璃的水玻璃砂和含有未改性的水玻璃的水玻璃砂進行對比，結果表明含有改性的水玻璃的水玻璃砂的潰散性好于含有未改性的水玻璃的水玻璃砂。實施例2
一種改性的水玻璃，按重量百分比計算，其原料組成及含量如下
水玻璃98%
十六烷基磺酸鈉0. 8%
聚丙烯酰胺0. 2%
氫氧化招1. 0%
所述水玻璃模數為2. 3，波美度為51度；
所述的聚丙烯酰胺，分子量為71. 07，粒徑為140 200目；
所述的氫氧化招Al (OH) 3，粒徑為200 300目。上述的一種改性的水玻璃的制備方法，步驟如下
將水玻璃加熱至45°C時，首先加入十六烷基磺酸鈉與水玻璃混合5min，然后加入聚丙烯酰胺混合lOmin，最后加入氫氧化鋁進行混合均勻后即得改性的水玻璃。一種含有上述改性的水玻璃的水玻璃砂，即在型砂中加入占型砂總重量的4%的上述改性的水玻璃，然后將型砂和改性的水玻璃混合均與后，即得含有改性的水玻璃的水玻璃砂，通過二氧化碳固化后，經1000°c，30min焙燒，采用XQY-1I智能型砂強度機測試試樣的抗壓強度，經測定試樣的抗壓強度接近于零，由此表明了含有改性的水玻璃的水玻璃砂的潰散性好。以上所述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種改性的水玻璃，其特征在于按重量百分比計算，其原料組成及含量如下水玻璃98 98. 3%十六烷基磺酸鈉O. 4 O. 8%聚丙烯酰胺O. 2 O. 5%氫氧化招O. 8 1. 0%所述水玻璃模數為2. 3，波美度為51度；所述的聚丙烯酰胺，分子量為71. 07，粒徑為140 200目；所述的氫氧化招Al (OH) 3，粒徑為200 300目。
2.如權利要求1所述的一種改性的水玻璃，其特征在于按重量百分比計算，其原料組成及含量如下水玻璃98. 3%十六烷基磺酸鈉O. 4%聚丙烯酰胺O. 5%氫氧化招O. 8%。
3.如權利要求1所述的一種改性的水玻璃，其特征在于按重量百分比計算，其原料組成及含量如下水玻璃98%十六烷基磺酸鈉O. 8%聚丙烯酰胺O. 2%氫氧化招1. 0%。
4.如權利要求1、2或3所述的一種改性的水玻璃的制備方法，其特征在于步驟如下將液態水玻璃加熱至40 45 °C時，先加入十六烷基磺酸鈉與水玻璃混合5min，然后加入聚丙烯酰胺混合lOmin，最后加入氫氧化鋁進行混合均勻后即得改性的水玻璃。
5.如權利要求1、2或3所述的改性的水玻璃在水玻璃砂中的應用，其特征在于其加入量為型砂原料總重量的4 5%。
全文摘要
本發明公開一種改性的水玻璃及其制備方法，所述的改性的水玻璃，按重量百分比計算，由98～98.3%的水玻璃、0.4～0.8%的十六烷基磺酸鈉、0.2～0.5%的聚丙烯酰胺和0.8～1.0%的氫氧化鋁組成。其制備方法，即將水玻璃加熱至40～45℃時，先加入十六烷基磺酸鈉與水玻璃混合5min，然后加入聚丙烯酰胺混合10min，最后加入氫氧化鋁進行混合均勻后即得改性的水玻璃。本發明的一種改性的水玻璃，由于含有具有較高活性無機物氫氧化鋁，水玻璃中的不定型二氧化硅與氫氧化鋁很容易形成高熔點的硅酸鋁，硅酸鋁的熔點為1545～1920℃，阻礙了水玻璃發生熔融，從而提高了水玻璃砂的潰散性。
文檔編號B22C1/18GK103042164SQ20121055965
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者潘嘉祺, 孫亞琴, 陳麒忠, 郭頁 申請人:上海應用技術學院