本發明涉及水玻璃砂技術領域，具體而言，涉及水玻璃砂改性劑、改性水玻璃砂及制備方法。
背景技術：
水玻璃砂作為鑄造型砂的粘結劑，能夠減少鑄造工業的污染，實現綠色鑄造。水玻璃砂鑄造工藝具有鑄件精度高、質量好、使用過程中引起粉塵數量少、無毒無味、舊砂回用率高、生產流水線裝備簡單、投資成本較少等優點，故在工業上得到了廣泛的應用。
但水玻璃砂的潰散性差是眾所周知的，它是鑄造工藝中的一個大問題。所謂潰散性，即鑄件澆注并凝固后，砂型、砂芯被打碎的難易程度，也叫除砂性。通常認為，水玻璃砂潰散性差的主要原因是在高溫下，水玻璃中的有效成分硅酸鈉熔融結塊，導致砂型殘留強度非常高，十分不利于鑄件的落砂清砂，而且在舊砂表面會殘留過多的鈉離子，嚴重影響舊砂的循環利用。
國內目前通過添加改性水玻璃或在原砂中添加潰散劑的方法來改善水玻璃砂的潰散性。在實際工業生產中，為了改善水玻璃砂的潰散性，降低砂型的殘留強度，提高舊砂的循環利用率，往往要加入一定量的潰散劑或潰散性物質(如木屑、石棉粉等)。目前在生產中使用最多的還是國外進口的潰散劑，但是其使用成本較高。國內針對潰散劑也有一定的研究，但是多以高分子有機物的有機潰散劑為主，其綜合效果并不理想，很少在實際生產中使用。
有鑒于此，特提出本發明以解決上述技術問題。
技術實現要素：
本發明的第一個目的在于提供一種可有效提高水玻璃砂潰散性能的水玻璃砂改性劑，以改善現有水玻璃砂改性劑綜合使用效果不佳的技術問題。
本發明的第二個目的在于提供一種潰散性好、殘留強度低、舊砂循環利用率高的改性水玻璃砂，以改善現有水玻璃砂潰散性差、殘留強度高和舊砂循環利用率低的技術問題。
本發明的第三個目的在于提供一種改性水玻璃砂的制備方法，該制備方法工藝簡單，綠色環保。
為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
本發明提供了一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為(3-5):1；
所述有機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：十六烷酸酯35％-45％，鄰苯二甲酸酯25％-35％，硬脂酸酯10％-15％，環己酮10％-20％和芥酸酰胺5％-10％。
進一步的，所述無機改性劑和有機改性劑的重量比為(3.5-4.5):1，優選為4:1。
進一步的，所述水玻璃砂改性劑包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為(3-5):1；
所述有機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：十六烷酸甲酯35％-45％，鄰苯二甲酸二辛酯25％-35％，硬脂酸甲酯10％-15％，環己酮10％-20％和芥酸酰胺5％-10％。
進一步的，所述無機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：氧化鋁35％-45％，氧化鋯25％-35％，氮化硅15％-25％和鱗片石墨10％-15％。
進一步的，所述水玻璃砂改性劑包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為4:1；
所述無機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：氧化鋁39％-43％，氧化鋯26％-29％，氮化硅16％-20％和鱗片石墨11％-13％；
所述有機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：十六烷酸甲酯37％-40％，鄰苯二甲酸二辛酯25％-29％，硬脂酸甲酯11％-14％，環己酮12％-16％和芥酸酰胺6％-9％。
本發明還提供了一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述的水玻璃砂改性劑；
按照重量百分數計，所述水玻璃砂改性劑為所述鑄造原砂重量的1-5％；優選的，所述水玻璃砂改性劑為所述鑄造原砂重量的1-3％。
進一步的，按照重量百分數計，所述水玻璃為所述鑄造原砂重量的2-4％；優選的，所述水玻璃為所述鑄造原砂重量的2.5-3.5％。
本發明還提供了一種改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑進行濕法研磨，得到混合物a；
b.將混合物a干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
c.將有機改性劑的各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b中，均勻混合，得到混合物c；
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合，即得改性水玻璃砂。
進一步的，步驟b中，所述干燥的時間為10-15h，溫度為110-130℃。
進一步的，步驟d中，將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合1-2min，即得改性水玻璃砂。
與已有技術相比，本發明具有如下有益效果：
(1)本發明提供了一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，將該水玻璃砂改性劑添加入水玻璃砂中可對水玻璃砂進行改性，其中有機改性劑通過十六烷酸酯、鄰苯二甲酸酯、硬脂酸酯、環己酮和芥酸酰胺等原料的配合作用，并利用其在高溫時能夠揮發、燃燒使粘結膜中產生氣孔、縫隙的特性，可使得改性水玻璃砂的殘留強度顯著降低，潰散性得到很大改善，提高了舊砂的利用率；同時，利用無機改性劑在水玻璃砂中能夠形成多元復合網狀結構的特性，可提高水玻璃砂的粘結強度，大幅度減少水玻璃的使用量，進而改善了水玻璃砂的潰散性能；在本發明中，將無機改性劑和有機改性劑協同配合作用，改善了現有技術中有機潰散劑或者無機潰散劑使用效果不佳的技術問題。
(2)本發明提供了一種改性水玻璃砂，通過水玻璃砂與上述水玻璃砂改性劑采用特定配比得到，水玻璃砂改性劑的使用可顯著提高改性水玻璃砂的粘結強度，大幅度減少水玻璃的加入量，同時也可以有效改善水玻璃砂的潰散性。
(3)本發明還提供了上述改性水玻璃砂的制備方法，該制備方法是將水玻璃砂改性劑中的無機改性劑和有機改性劑采用特定順序及工藝步驟加入到水玻璃砂中，使得所制備出的改性水玻璃砂具有良好的使用性能；另外，該制備方法工藝簡單，綠色環保，具有工業應用價值。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
根據本發明的一個方面，提供了一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為(3-5):1；
有機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：十六烷酸酯35％-45％，鄰苯二甲酸酯25％-35％，硬脂酸酯10％-15％，環己酮10％-20％和芥酸酰胺5％-10％，以上各原料百分含量之和為100％。
本發明中，有機改性劑通過十六烷酸酯、鄰苯二甲酸酯、硬脂酸酯、環己酮和芥酸酰胺等原料的配合作用，并利用其在高溫時能夠揮發、燃燒使粘結膜中產生氣孔、縫隙的特性，可使得改性水玻璃砂的殘留強度顯著降低，潰散性得到很大改善，提高了舊砂的利用率。同時，利用無機改性劑在水玻璃砂中能夠形成多元復合網狀結構的特性，可提高水玻璃砂的粘結強度，大幅度減少水玻璃的使用量，進而改善了水玻璃砂的潰散性能。
具體的，十六烷酸酯可選為十六烷酸甲酯、十六烷酸乙酯、十六烷酸丙酯、十六烷酸丁酯等，優選為十六烷酸甲酯、十六烷酸乙酯。十六烷酸酯典型但非限制性的重量百分數為35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％或45％。
鄰苯二甲酸酯可選為鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯等，優選為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯。鄰苯二甲酸酯典型但非限制性的重量百分數為25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％。
硬脂酸酯可選為硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸丙酯、硬脂酸丁酯等，優選為硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯。硬脂酸酯典型但非限制性的重量百分數為10％、11％、12％、13％、14％或15％。
環己酮典型但非限制性的重量百分數為10％、11％、12％、13％、14％15％、16％、17％、18％、19％或20％。
芥酸酰胺典型但非限制性的重量百分數為5％、6％、7％、8％、9％或10％。
對于上述有機改性劑中各原料的列舉僅是示例性的，并不現于此。有機改性劑的各原料優選為分子量300左右的原料。
水玻璃砂粘結強度低，若想提高水玻璃型芯砂的強度就需要加大水玻璃的加入量。一般來說，水玻璃的加入量通常是6-8％，甚至達到10％以上。但是，水玻璃的加入量越多，在金屬液高溫澆注時，水玻璃砂在強熱的作用下熔融結塊形成的燒結體越多，導致砂型殘留強度非常高，潰散性能變差。
為使得水玻璃砂的粘結強度和潰散性能處于適宜的水平，除了有機改性劑外，本發明還添加無機改性劑，將無機改性劑和有機改性劑協同配合形成水玻璃砂改性劑用于水玻璃砂的改性，使得改性水玻璃砂的潰散性能得到有效改善，同時粘結強度也得到一定程度的提升。
無機改性劑和有機改性劑典型但非限制性的重量比為3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1。
本發明所述的“包括”，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分賦予水玻璃砂改性劑不同的特性。除此之外，本發明所述的“包括”，還可以替換為封閉式的“為”或“由……組成”。
在本發明的一種優選實施方式中，所述無機改性劑和有機改性劑的重量比為(3.5-4.5):1，優選為4:1。
通過對無機改性劑和有機改性劑的重量比作進一步限定，使得兩者的協同配合作用進一步增強。
在本發明的一種優選實施方式中，水玻璃砂改性劑包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為(3-5):1；
有機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：十六烷酸甲酯35％-45％，鄰苯二甲酸二辛酯25％-35％，硬脂酸甲酯10％-15％，環己酮10％-20％和芥酸酰胺5％-10％，以上各原料百分含量之和為100％。
其中，十六烷酸甲酯典型但非限制性的重量百分數為35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％或45％。
鄰苯二甲酸二辛酯典型但非限制性的重量百分數為25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％。
硬脂酸甲酯典型但非限制性的重量百分數為10％、11％、12％、13％、14％或15％。
環己酮典型但非限制性的重量百分數為10％、11％、12％、13％、14％15％、16％、17％、18％、19％或20％。
芥酸酰胺典型但非限制性的重量百分數為5％、6％、7％、8％、9％或10％。
通過對有機改性劑中的各組分以及用量的進一步限定，使得水玻璃砂改性劑對于改性水玻璃砂潰散性的改善作用更顯著。
在本發明的一種優選實施方式中，無機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：氧化鋁35％-45％，氧化鋯25％-35％，氮化硅15％-25％和鱗片石墨10％-15％，以上各原料百分含量之和為100％。
具體的，該無機改性劑主要由al2o3、zro2、si3n4、鱗片石墨等無機原料組成，上述原料組分可在水玻璃砂中形成多元復合網狀結構，從而提高水玻璃砂的粘結強度，大幅度減少水玻璃的使用量。
在本發明中，al2o3典型但非限制性的重量百分數為35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％或45％。
zro2典型但非限制性的重量百分數為25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％。
si3n4典型但非限制性的重量百分數為15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％。
鱗片石墨典型但非限制性的重量百分數為10％、11％、12％、13％、14％或15％。
在本發明的一種優選實施方式中，水玻璃砂改性劑包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為4:1；
無機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：氧化鋁39％-43％，氧化鋯26％-29％，氮化硅16％-20％和鱗片石墨11％-13％；
有機改性劑按重量百分含量主要由以下原料制成：十六烷酸甲酯37％-40％，鄰苯二甲酸二辛酯25％-29％，硬脂酸甲酯11％-14％，環己酮12％-16％和芥酸酰胺6％-9％。
通過合理選擇和搭配有機改性劑和無機改性劑的各組分，使得各組分之間起到協同作用，使得添加了該水玻璃砂改性劑的水玻璃砂殘留強度降低，水玻璃砂的潰散性得到了很大改善，提高了舊砂的利用率。
根據本發明的另一個方面，還提供了一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述的水玻璃砂改性劑；
按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的1-5％；優選的，按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的1-3％。
采用上述水玻璃砂改性劑對水玻璃砂進行改性，在本發明中，水玻璃砂改性劑占鑄造原砂典型但非限制性的重量分數為1％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％或5％。
在本發明的一種優選實施方式中，按照重量百分數計，水玻璃為鑄造原砂重量的2-4％；優選的，水玻璃為鑄造原砂重量的2.5-3.5％。
水玻璃占鑄造原砂典型但非限制性的重量分數為2％、2.5％、3％、3.5％或4％。
本發明中，改性玻璃砂通過水玻璃、鑄造原砂和上述水玻璃砂改性劑采用特定配比得到，通過水玻璃砂改性劑的使用可顯著提高水玻璃砂的粘結強度，大幅度減少水玻璃的加入量，同時也可以有效改善水玻璃砂的潰散性。
在上述技術方案的基礎上，本發明還提供了一種改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑的各原料按照配方量混合均勻后，進行濕法研磨，得到混合物a；
b.將混合物a干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
c.將有機改性劑的各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b中，均勻混合，得到混合物c；
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合，即得改性水玻璃砂。
由上述改性水玻璃砂的制備方法可以看出，本發明提供的水玻璃砂改性劑中的無機改性劑和有機改性劑需要分別獨立包裝，在制備改性水玻璃砂的過程中，按照上述步驟進行添加即可。
在發明中，水玻璃的模數優選為2.2-2.4，波美度優選為45-50。
本發明還提供了上述改性水玻璃砂的制備方法，該制備方法是將水玻璃砂改性劑中的無機改性劑和有機改性劑采用特定順序及工藝步驟加入到鑄造原砂后再與水玻璃混合，通過該法所制備出的改性水玻璃砂具有良好的使用性能；另外，該制備方法工藝簡單，綠色環保，具有工業應用價值。
在本發明的一種優選實施方式中，步驟a中，將無機改性劑的各原料粉碎至80-120目后再按照配方量混合均勻。
具體的，無機改性劑的各原料粉碎粒度典型但非限制性的目數為80目、90目、100目、110目或120目。優選的，無機改性劑的各原料粉碎粒度為100目。
通過將無機改性劑的各原料粉碎后過篩，以對各原料粉體的粒度進行初步的控制。
在本發明的一種優選實施方式中，步驟a中，無機改性劑與研磨溶劑的重量比為(0.7-0.9):1。
在本發明中，優選采用球磨機對無機改性劑進行濕法研磨。球磨機轉速設定為150-200r/min。其中，球磨機典型但非限制性的轉速為150r/min、160r/min、170r/min、180r/min、190r/min或200r/min。
研磨過程中，研磨時間為0.5-2h，例如為0.5h、1.0h、1.5h或2.0h。所加入的研磨溶劑優選為乙醇、環己烷或丙酮，進一步優選為乙醇。
無機改性劑與研磨溶劑典型但非限制性的重量比0.7:1、0.75:1、0.80:1、0.85:1或0.9:1。
在本發明的一種優選實施方式中，干燥時間為10-15h，干燥溫度為110-130℃。
在本發明中，干燥時典型但非限制性的時間為10h、11h、12h、13h、14h或15h。
干燥時典型但非限制性的溫度為110℃、112℃、114℃、115℃、116℃、118℃、120℃、122℃、124℃、125℃、126℃、128℃或130℃。
在本發明的一種優選實施方式中，步驟c中，將有機改性劑的各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b中，均勻混合1-3min，得到混合物c。
將有機改性劑與混合物b均勻混合時典型但非限制性的時間為1min、1.5min、2.0min、2.5min或3.0min。
在本發明的一種優選實施方式中，步驟d中，將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合1-2min，即得改性水玻璃砂。
其中，水玻璃為鑄造原砂重量的2-4％；優選的，水玻璃為鑄造原砂重量的2.5-3.5％；進一步優選的，水玻璃為鑄造原砂重量的3％。
一般來說，未添加任何改性劑的水玻璃的加入量通常為鑄造原砂重量的6-8％，有時甚至達到10％以上。而添加了本發明提供的水玻璃砂改性劑的改性水玻璃砂，水玻璃加入量僅為鑄造原砂重量的2-4％，可見，水玻璃砂改性劑的加入可大幅度減少水玻璃的加入量。
通過對改性水玻璃砂制備方法中的各工藝參數進行限定，使得所制備出的改性水玻璃砂具有良好的使用性能。
下面結合具體實施例和對比例，對本發明作進一步說明。
實施例1
一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為3:1；
無機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：氧化鋁35％，氧化鋯30％，氮化硅25％和鱗片石墨10％；
有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸乙酯35％，鄰苯二甲酸二甲酯30％，硬脂酸乙酯10％，環戊酮20％和油酸酰胺5％。
一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述水玻璃砂改性劑，按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的1％，水玻璃為鑄造原砂重量的2.5％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至80目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為乙醇，無機改性劑與乙醇的重量比為0.7:1；球磨機的轉速設定為150r/min，研磨時間為2h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
其中，干燥溫度為110℃，干燥時間為10h，干燥后的混合物a為鑄造原砂重量的0.75％，混合時間為2min。
c.將有機改性劑的十六烷酸乙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、硬脂酸乙酯、環戊酮和油酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b，均勻混合1min，得到混合物c；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為40℃，有機改性劑為鑄造原砂重量的0.25％。
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合1min，即得改性水玻璃砂。
實施例2
一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為4:1；
無機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：氧化鋁40％，氧化鋯28％，氮化硅19％和鱗片石墨13％；
有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸甲酯38％，鄰苯二甲酸二辛酯28％，硬脂酸甲酯12％，環己酮13％和芥酸酰胺9％。
一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述水玻璃砂改性劑，按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的2％，水玻璃為鑄造原砂重量的3％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至100目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為乙醇，無機改性劑與乙醇的重量比為0.8:1；球磨機的轉速設定為180r/min，研磨時間為1h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
其中，干燥溫度為110℃，干燥時間為12h，干燥后的混合物a為鑄造原砂重量的1.6％，混合時間為2min。
c.將有機改性劑的十六烷酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸甲酯、環己酮和芥酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b，均勻混合1min，得到混合物c；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為40℃，有機改性劑為鑄造原砂重量的0.4％。
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合2min，即得改性水玻璃砂。
實施例3
本實施例提供的水玻璃砂改性劑，除了無機改性劑和有機改性劑的重量比為3:1，以及在改性水玻璃砂的制備方法中無機改性劑和有機改性劑占鑄造原砂的重量百分數發生相應的變化后，其余均可參考實施例2。
實施例4
本實施例提供的水玻璃砂改性劑，除了無機改性劑和有機改性劑的重量比為5:1，以及在改性水玻璃砂的制備方法中無機改性劑和有機改性劑占鑄造原砂的重量百分數發生相應的變化后，其余步驟可參考實施例2。
實施例5
一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為4:1；
無機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：氧化鋁42％，氧化鋯29％，氮化硅17％和鱗片石墨12％；
有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸甲酯40％，鄰苯二甲酸二辛酯25％，硬脂酸甲酯13％，環己酮14％和芥酸酰胺8％。
一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述水玻璃砂改性劑，按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的2.5％，水玻璃為鑄造原砂重量的3％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至100目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為乙醇，無機改性劑與乙醇的重量比為0.8:1；球磨機的轉速設定為180r/min，研磨時間為1h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
其中，干燥溫度為120℃，干燥時間為12h，干燥后的混合物a為鑄造原砂重量的2.0％，混合時間為3min。
c.將有機改性劑的十六烷酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸甲酯、環己酮和芥酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b，均勻混合1min，得到混合物c；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為40℃，有機改性劑為鑄造原砂重量的0.5％。
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合2min，即得改性水玻璃砂。
實施例6
本實施例提供的水玻璃砂改性劑，除了有機改性劑各原料的用量配比不同外，其余均可參考實施例5。
其中，有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸甲酯45％，鄰苯二甲酸二辛酯25％，硬脂酸甲酯15％，環己酮10％和芥酸酰胺8％。
實施例7
一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為3.5:1；
無機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：氧化鋁45％，氧化鋯25％，氮化硅15％和鱗片石墨15％；
有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸丁酯42％，鄰苯二甲酸二辛酯32％，硬脂酸甲酯10％，環己酮10％和硬脂酸酰胺6％。
一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述水玻璃砂改性劑，按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的3.15％，水玻璃為鑄造原砂重量的4％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至120目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為乙醇，無機改性劑與乙醇的重量比為0.9:1；球磨機的轉速設定為200r/min，研磨時間為0.5h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
其中，干燥溫度為125℃，干燥時間為15h，干燥后的混合物a為鑄造原砂重量的2.45％，混合時間為3min。
c.將有機改性劑的十六烷酸丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸甲酯、環己酮和硬脂酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b，均勻混合2min，得到混合物c；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為45℃，有機改性劑為鑄造原砂重量的0.7％。
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合1.5min，即得改性水玻璃砂。
實施例8
一種水玻璃砂改性劑，包括無機改性劑和有機改性劑，無機改性劑和有機改性劑的重量比為4:1；
無機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：氧化鋁39％，氧化鋯34％，碳化硅16％和鱗片石墨11％；
有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸甲酯36％，鄰苯二甲酸二辛酯35％，硬脂酸甲酯13％，環己酮11％和芥酸酰胺5％。
采用上述水玻璃砂改性劑的改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和上述水玻璃砂改性劑，按照重量百分數計，水玻璃砂改性劑為鑄造原砂重量的5％，水玻璃為鑄造原砂重量的3％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至100目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為丙酮，無機改性劑與乙醇的重量比為0.9:1；球磨機的轉速設定為160r/min，研磨時間為2h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥后，與鑄造原砂混合均勻，得到混合物b；
其中，干燥溫度為130℃，干燥時間為11h，干燥后的混合物a為鑄造原砂重量的4％，混合時間為1min。
c.將有機改性劑的十六烷酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸甲酯、環己酮和芥酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到混合物b，均勻混合3min，得到混合物c；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為45℃，有機改性劑為鑄造原砂重量的1％。
d.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合2min，即得改性水玻璃砂。
對比例1
本對比例提供一種水玻璃砂改性劑，將實施例8中的有機改性劑去除，水玻璃砂改性劑僅為無機改性劑，相應的改性水玻璃砂及制備方法作相應調整。
一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和無機改性劑，按照重量百分數計，無機改性劑為鑄造原砂重量的5％，水玻璃為鑄造原砂重量的6％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至100目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為丙酮，無機改性劑與乙醇的重量比為0.9:1；球磨機的轉速設定為160r/min，研磨時間為2h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥后，與鑄造原砂混合均勻，即得混合物c；
其中，干燥溫度為130℃，干燥時間為11h，混合時間為2min。
c.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合2min，即得改性水玻璃砂。
對比例2
本對比例提供一種水玻璃砂改性劑，將實施例8中的無機改性劑去除，水玻璃砂改性劑僅為有機改性劑，相應的改性水玻璃砂及制備方法作相應改變。
有機改性劑按重量百分含量由以下原料制成：十六烷酸甲酯36％，鄰苯二甲酸二辛酯35％，硬脂酸甲酯13％，環己酮11％和芥酸酰胺5％。
一種改性水玻璃砂，包括水玻璃、鑄造原砂和有機改性劑，按照重量百分數計，有機改性劑為鑄造原砂重量的5％，水玻璃為鑄造原砂重量的3％。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將有機改性劑的十六烷酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸甲酯、環己酮和芥酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，混合均勻后，加入到鑄造原砂中，均勻混合3min，得到混合物c；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為45℃。
b.將水玻璃加入到混合物c中，均勻混合2min，即得改性水玻璃砂。
對比例3
本對比例中提供的普通水玻璃砂，包括水玻璃和鑄造原砂，未添加水玻璃砂改性劑。其中，水玻璃為鑄造原砂重量的6％，其制備方法為常規混合。
對比例4
本對比例提供的水玻璃砂改性劑和改性水玻璃砂與實施例7中的水玻璃砂改性劑和改性水玻璃砂的組分和用量配比均一致。
改性水玻璃砂的制備方法，主要包括以下步驟：
a.將無機改性劑中的氧化鋁、氧化鋯、氮化硅和鱗片石墨粉各原料碎至120目，按照配方量混合均勻后，加入到球磨機中和溶劑一起進行研磨，得到混合物a；
其中，研磨時采用的溶劑為乙醇，無機改性劑與乙醇的重量比為0.9:1；球磨機的轉速設定為200r/min，研磨時間為0.5h。
b.將混合物a放入鼓風干燥箱中干燥；
其中，干燥溫度為125℃，干燥時間為15h，干燥后的混合物a為鑄造原砂重量的2.45％。
c.將有機改性劑的十六烷酸甲酯、鄰苯二甲酸二辛酯、硬脂酸甲酯、環己酮和芥酸酰胺各原料按照配方量攪拌加熱，與混合物a混合均勻后，得到混合物b；
其中，選用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器對有機改性劑的各原料進行攪拌加熱，加熱溫度為45℃，有機改性劑為鑄造原砂重量的0.7％。
d.將水玻璃加入到混合物b中，均勻混合2min，得到混合物c；
e.將混合物c加入到鑄造原砂中，均勻混合2min，即得改性水玻璃砂。
對比例5
本對比例中提供的水玻璃砂改性劑，除了無機改性劑和有機改性劑的重量比為1:1，以及在改性水玻璃砂的制備方法中無機改性劑和有機改性劑占鑄造原砂重量百分數發生相應的變化后，其余均可參考實施例2。
對比例6
本對比例中提供的水玻璃砂改性劑，將實施例5有機改性劑中的硬脂酸甲酯和環己酮去除，其余組分不變。改性水玻璃砂的制備方法具體可參考實施例5。
為了更好的說明本發明的水玻璃砂改性劑對于改性水玻璃砂的有益功效，特進行如下實驗。
實驗例1
采用co2對各實施例1-8和對比例1-6的改性水玻璃砂進行硬化處理后，分別測定其干壓強度和不同溫度下的殘留強度，具體測定結果見表1：
表1各實施例和對比例中的改性水玻璃砂的性能測定結果
從上表可以看出，實施例1-8中提供的改性水玻璃砂性能均優于對比例1-6中的水玻璃砂性能。
具體的，實施例3、實施例4和對比例5均為實施例2的對照實驗，四者不同之處在于水玻璃砂改性劑中無機改性劑與有機改性劑的重量比。通過表1中的數據可知，無機改性劑與有機改性劑的重量比對改性水玻璃砂的干壓強度、不同溫度的殘留強度和潰散性均有一定的影響，當無機改性劑與有機改性劑的重量比為(3-5):1時，改性水玻璃砂的干壓強度和殘留強度均處于適宜的水平，潰散性能良好。而當無機改性劑與有機改性劑的重量比為1:1時，其殘留強度較低，但是干壓強度處于也處于較低的水平，整體性能不佳。
實施例6為實施例5的對照實驗，兩者不同之處在于水玻璃砂改性劑中有機改性劑的原料用量不同。可見，有機改性劑的原料用量對于水玻璃砂的干壓強度和殘留強度有一定的影響。
對比例1、對比例2均為實施例8的對比實驗。相比實施例8，對比例1中的水玻璃砂改性劑中未添加有機改性劑，且對比例1中水玻璃用量為原砂重量的6％，對比例2中的水玻璃砂改性劑中未添加無機改性劑。從表1中數據可以看出，單獨采用有機改性劑或者無機改性劑，所制備出的改性水玻璃砂的干壓強度、殘留強度和潰散性能均劣于采用無機改性劑和有機改性劑配合使用所制備的改性水玻璃砂的性能。可見，無機改性劑和有機改性劑之間具有一定的協同配合作用，可以從整體上提升水玻璃砂的干壓強度，降低高溫區的殘留強度，從而使其潰散性能得以改善。同時，有機改性劑的添加可以大幅度減少水玻璃的加入量。
對比例3提供的是普通水玻璃砂，未添加有任何改性劑。由表1中數據可以看出，當水玻璃的加入量為鑄造原砂重量的6％時，所制備得到的普通水玻璃砂的干壓強度較高，且具有較高的殘留強度，尤其是在高溫區。同時，也可以看出，水玻璃的加入量越多，其殘留強度越高，越不利于潰散性的改善。
對比例4為實施例7的對比實驗，兩者不同之處在于改性水玻璃砂的制備方法不同。從表1中可知，本發明所提供的改性水玻璃砂的特定的制備方法，對于改性水玻璃砂性能有很大影響。
對比例6為實施例2的對比實驗，兩者不同之處在于有機改性劑中的原料組成不同，對比例6中的有機改性劑中未添加硬脂酸甲酯和環己酮。從表1中數據可知，采用對比例6所提供的改性水玻璃砂的干壓強度、高溫殘留強度以及潰散性能均不及實施例2，可見，硬脂酸甲酯和環己酮對于水玻璃砂改性劑和改性水玻璃砂的性能有重要影響。
綜上所述，本發明提供的水玻璃砂改性劑可以有效提升水玻璃砂的粘結強度，大幅度減少水玻璃的使用量，使水玻璃的使用量由鑄造原砂重量的6％-8％降低到3％左右，同時，還改善了水玻璃砂的潰散性能，提高了舊砂的利用率。
最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。