申請日2015.07.30
公開(公告)日2015.12.23
IPC分類號B22C3/00
摘要
以剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥、鎂砂、硅藻土、高嶺土細(xì)粉、鋅鋁尖晶石細(xì)粉、白云石、蛇紋石、氧化鋯、氧化釔、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯、三聚氰胺甲醛樹脂、過氧化二異丙苯、六亞甲基四胺、聚丙二醇二縮水甘油醚、丙二醇甲醚醋酸酯、聚乙烯醇纖維、六偏磷酸鈉、羥基纖維素鈉、乙醇、水為原料，制備出了使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，達(dá)到綜合回收利用剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥并降低生產(chǎn)成本的目的。
權(quán)利要求書
1.一種剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成：
剛玉渣43-47份
鋁型材廠工業(yè)污泥44-46份
鎂砂23-26份
硅藻土7-10份
高嶺土細(xì)粉2-5份
鋅鋁尖晶石細(xì)粉2~5份
白云石6-9份
蛇紋石2~4份
氧化鋯2~3份
氧化釔2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯6-10份
三聚氰胺甲醛樹脂2-4份
過氧化二異丙苯0.3-0.6份
六亞甲基四胺3-5份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.4-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纖維1~3份
六偏磷酸鈉2~3份
羥基纖維素鈉2~3份
乙醇30-40份
水8-15份。
2.如權(quán)利要求1中所述的消失模鑄造涂料，其特征在于，所述剛玉渣的化學(xué)成分為Al2O360-87wt%，CaO4-11wt%，MgO8-14wt%;
所述鋁型材廠工業(yè)污泥的化學(xué)成分為SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，F(xiàn)e2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述鎂砂中氧化鎂含量≥95wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將43-47份剛玉渣、44-46份鋁型材廠工業(yè)污泥、23-26份鎂砂、7-10份硅藻土、2-5份高嶺土細(xì)粉、2~5份鋅鋁尖晶石細(xì)粉、6-9份白云石、2~4份蛇紋石、2~3份氧化鋯、2~3份氧化釔放入球磨機(jī)中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料;
2)開啟反應(yīng)釜，將4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80℃，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液;
3)將步驟1)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80℃下攪拌2小時;然后再將2-4份三聚氰胺甲醛樹脂、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、3-5份六亞甲基四胺、0.4-0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、1~3份聚乙烯醇纖維、2~3份六偏磷酸鈉、2~3份羥基纖維素鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料。
說明書
剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于消失模鑄造涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料及其制備方法。
背景技術(shù)
消失模鑄造技術(shù)是鑄造行業(yè)中新興的一種鑄造工藝方法，消失模鑄造工藝是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成與所需鑄件形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小完全相同的模樣，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行澆注，模樣受熱氣化分解，金屬熔液不斷占據(jù)模型位置后最終成型。消失模鑄造在國內(nèi)主要稱為干砂實型鑄造、負(fù)壓實型鑄造，國外簡稱EPC鑄造。
目前最為成熟的消失模鑄造工藝是用于汽車鑄件的批量生產(chǎn)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品有鋁合金鑄件(如進(jìn)氣管、缸體、缸蓋等)和鑄鐵件(如曲軸、缸蓋、變速器殼體、排氣管等)。國內(nèi)外實踐證明，消失模鑄造在生產(chǎn)汽車鑄件方面具有巨大的發(fā)展?jié)摿�。�?dāng)前，我國的汽車工正處在發(fā)展時期，預(yù)計在今后的一段時期內(nèi)汽車鑄件產(chǎn)量會有較大幅度的增加，同時對汽車鑄件質(zhì)量的要求將會更加嚴(yán)格。汽車工業(yè)的發(fā)展，為我國鑄造行業(yè)帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也為在我國推廣和發(fā)展消失模鑄造技術(shù)帶來了新的契機(jī)。
消失模鑄造用于大批量生產(chǎn)成功與否，50%取決于模樣，30%取決于涂料，20%取決于其它工藝因素。毋庸置疑，涂料是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件必不可少的工藝環(huán)節(jié)，科研和生產(chǎn)都已證實，對于消失模鑄造工藝，涂料可使其獲得成功的潛力大大增加。國外對消失模鑄造涂料的研究起步較早，己經(jīng)有一些商品性的涂料，但是價格偏貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，在一定程度上限制了消失模鑄造工藝的發(fā)展。目前，中國已有多家高校和研究單位開展針對消失模鑄造的模樣材料、成型工藝、涂料技術(shù)、工裝設(shè)備等各個環(huán)節(jié)的研究開發(fā)工作，取得一定的成就，但與國外相比仍有較大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，為促進(jìn)消失模鑄造這一先進(jìn)制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)資源情況，從研究涂料的各組分種類和加入量對涂料性能的影響入手，研制適合我國國情的成本低、質(zhì)量好的消失模鑄造涂料，實現(xiàn)消失模鑄造涂料的國產(chǎn)化是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷，利用剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的消失模鑄造涂料，以達(dá)到綜合回收利用剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥并降低生產(chǎn)消失模鑄造涂料成本的目的。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成：
剛玉渣43-47份
鋁型材廠工業(yè)污泥44-46份
鎂砂23-26份
硅藻土7-10份
高嶺土細(xì)粉2-5份
鋅鋁尖晶石細(xì)粉2~5份
白云石6-9份
蛇紋石2~4份
氧化鋯2~3份
氧化釔2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯6-10份
三聚氰胺甲醛樹脂2-4份
過氧化二異丙苯0.3-0.6份
六亞甲基四胺3-5份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.4-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纖維1~3份
六偏磷酸鈉2~3份
羥基纖維素鈉2~3份
乙醇30-40份
水8-15份;
所述剛玉渣的化學(xué)成分為Al2O360-87wt%，CaO4-11wt%，MgO8-14wt%;
所述鋁型材廠工業(yè)污泥的化學(xué)成分為SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，F(xiàn)e2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述鎂砂中氧化鎂含量≥95wt%。
所述的剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)將43-47份剛玉渣、44-46份鋁型材廠工業(yè)污泥、23-26份鎂砂、7-10份硅藻土、2-5份高嶺土細(xì)粉、2~5份鋅鋁尖晶石細(xì)粉、6-9份白云石、2~4份蛇紋石、2~3份氧化鋯、2~3份氧化釔放入球磨機(jī)中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料;
2)開啟反應(yīng)釜，將4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80℃，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液;
3)將步驟1)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80℃下攪拌2小時;然后再將2-4份三聚氰胺甲醛樹脂、0.3-0.6份過氧化二異丙苯、3-5份六亞甲基四胺、0.4-0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、1~3份聚乙烯醇纖維、2~3份六偏磷酸鈉、2~3份羥基纖維素鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為：
1)在制備涂料過程中利用了剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥等工業(yè)固體廢棄物制備消失模鑄造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本;
2)并用N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯對剛玉渣、鋁型材廠工業(yè)污泥、鎂砂、硅藻土、高嶺土細(xì)粉、鋅鋁尖晶石細(xì)粉、白云石、蛇紋石、氧化鋯、氧化釔進(jìn)行了表面改性處理，提高了材料與基料的粘結(jié)性和分散性，使得消失模鑄造涂料在高溫下結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，大大提高了消失模鑄造涂料耐火極限。
具體實施方式
實施例1
一種剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成：
剛玉渣43份
鋁型材廠工業(yè)污泥44份
鎂砂23份
硅藻土7份
高嶺土細(xì)粉2份
鋅鋁尖晶石細(xì)粉2份
白云石6份
蛇紋石2份
氧化鋯2份
氧化釔2份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4份
異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯6-份
三聚氰胺甲醛樹脂2份
過氧化二異丙苯0.3份
六亞甲基四胺3份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.4份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3份
聚乙烯醇纖維1份
六偏磷酸鈉2份
羥基纖維素鈉2份
乙醇30份
水8份;
所述的剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟：
1)將43份剛玉渣、44份鋁型材廠工業(yè)污泥、23份鎂砂、7份硅藻土、2份高嶺土細(xì)粉、2份鋅鋁尖晶石細(xì)粉、6份白云石、2份蛇紋石、2份氧化鋯、2份氧化釔放入球磨機(jī)中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料;
2)開啟反應(yīng)釜，將4份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6份異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯、30份乙醇、8份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80℃，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液;
3)將步驟1)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80℃下攪拌2小時;然后再將2份三聚氰胺甲醛樹脂、0.3份過氧化二異丙苯、3份六亞甲基四胺、0.4份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.3份丙二醇甲醚醋酸酯、1份聚乙烯醇纖維、2份六偏磷酸鈉、2份羥基纖維素鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料。
實施例2
一種剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料，其特征在于，所述消失模鑄造涂料由以下重量份的原料組成：
剛玉渣47份
鋁型材廠工業(yè)污泥46份
鎂砂26份
硅藻土10份
高嶺土細(xì)粉5份
鋅鋁尖晶石細(xì)粉5份
白云石9份
蛇紋石4份
氧化鋯3份
氧化釔3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷7份
異丙基三(二辛基磷�；�)鈦酸酯10份
三聚氰胺甲醛樹脂4份
過氧化二異丙苯0.6份
六亞甲基四胺5份
聚丙二醇二縮水甘油醚0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.6份
聚乙烯醇纖維3份
六偏磷酸鈉3份
羥基纖維素鈉3份
乙醇40份
水15份;
所述的剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料的制備方法，包括以下步驟：
1)將47份剛玉渣、46份鋁型材廠工業(yè)污泥、26份鎂砂、10份硅藻土、5份高嶺土細(xì)粉、5份鋅鋁尖晶石細(xì)粉、9份白云石、4份蛇紋石、3份氧化鋯、3份氧化釔放入球磨機(jī)中球磨2小時，混合均勻，然后過篩，得到200目以下的混合物料;
2)開啟反應(yīng)釜，將7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、10份異丙基三(二辛基磷酰基)鈦酸酯、40份乙醇、15份水加入到反應(yīng)釜中，在攪拌下進(jìn)行水解反應(yīng)，轉(zhuǎn)速為1200r/min，反應(yīng)溫度為80℃，攪拌時間為30min，得到偶聯(lián)劑的醇水溶液;
3)將步驟1)所得混合物料物料加入到步驟2)中偶聯(lián)劑的醇水溶液中，在80℃下攪拌2小時;然后再將4份三聚氰胺甲醛樹脂、0.6份過氧化二異丙苯、5份六亞甲基四胺、0.6份聚丙二醇二縮水甘油醚、0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、3份聚乙烯醇纖維、3份六偏磷酸鈉、3份羥基纖維素鈉加入到反應(yīng)釜中，繼續(xù)攪拌30min，即制得剛玉渣-鋁型材廠工業(yè)污泥消失模鑄造涂料。
