用于干燥环境水玻璃改性的水玻璃改性剂及其制备方法

摘要

本发明涉及用于干燥环境水玻璃改性的水玻璃改性剂及其制备方法，技术方案是，包括组分A和组分B，组分A：氢氧化钠2‑4重量份、聚丙烯酸钠0.04‑0.06重量份、软水5‑8重量份；以及上述三种原料总重量3‑7‰的黄原胶或水溶性淀粉、3‑7‰的硼砂、3‑7‰的糊精、3‑7‰的尿素、3‑7‰的三聚磷酸钠、3‑7‰的亚硫酸钠；组分B：重量比为35‑45∶40‑45的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；组分A和组分B的重量比为7‑9∶1‑3，本发明在干燥环境下提高了砂型的防水性，大大降低了旧砂再利用的难度，变向节约了大量回收成本并提高了旧砂再利用的价值，产生了巨大的经济效益，同时，采用发明改性水玻璃生产的砂型的抗折强度提高了15‑20％。

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备锆刚玉电熔砖砂型的一种用于干燥环境水玻璃改性的水玻璃改性剂及其制备方法和应用。

背景技术

在制作锆刚玉电熔砖砂型过程中，会产生落地砂、破碎砂型、以及浇铸后的散沙和砂块，这些砂统称为旧砂，旧砂表面有一层水玻璃膜，旧砂与空气接触时吸收水分，使附着在砂粒表面的水玻璃膜因为吸收空气中的水分而再次成为有韧性的胶体，干法机械再生处理时，这种胶体不易去除，制作砂型时由于有旧的胶膜存在造成砂型强度不能和新砂一样，即强度下降。

由于夏季的潮湿环境，水玻璃砂型具有吸湿特性，吸湿后砂型会有软化现象，形成砂型塌箱、变形最终报废，产生大量的废品砂型，严重影响砂型生产量、电熔砖外观规格改变，特别是微波烘干砂型变现最为突出，也有少量电窑烘干砂型的塌箱、变型现象。

申请人同日申请了“一种防水、易脱模的水玻璃改性剂及其制备方法和应用”，其采用氢氧化钾、甲基硅酸钾、山梨醇配制成水玻璃改性剂，氢氧化钾与甲基硅酸钾为主要材料对水玻璃进行改性，可以使砂型不仅具有优异的防吸潮性能，还可以使旧砂表面水玻璃膜在干法再生处理时容易脱去胶膜，提高砂型强度，解决了防水和增加强度的问题，但是在干燥的秋冬季节，砂型吸湿条件虽然受到限制，但是仍然存在防水的问题，防水过程中氢氧化钾和甲基硅酸钾在改性剂中的用量可以大大降低，但由于要保持砂型强度与溃散性，那么就需要其它助剂来替代减少氢氧化钾和甲基硅酸钾量所失去的功能，如何配制用于干燥环境水玻璃改性的水玻璃改性剂成为了本领域技术人员迫切的需要解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种用于干燥环境水玻璃改性的水玻璃改性剂及其制备方法，可有效解决干燥环境砂型防水和保持强度的问题。

本发明解决的技术方案是，

一种用于干燥环境水玻璃改性的水玻璃改性剂，包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠2-4重量份、聚丙烯酸钠0.04-0.06重量份、软水5-8重量份；以及上述三种原料总重量3-7‰的黄原胶或水溶性淀粉、3-7‰的硼砂、3-7‰的糊精、3-7‰的尿素、3-7‰的三聚磷酸钠、3-7‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为35-45∶40-45的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为7-9∶1-3。

优选的，包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠3重量份、聚丙烯酸钠0.05重量份、软水7重量份；以及上述三种原料总重量5‰的黄原胶或水溶性淀粉、5‰的硼砂、5‰的糊精、5‰的尿素、5‰的三聚磷酸钠、5‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为39：43的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为8∶2。

水玻璃改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)组分A的制备：

(a)将氢氧化钠加入软水中，制成氢氧化钠溶液，再加入聚丙烯酸钠，搅拌至完全溶解，制成聚丙烯酸钠溶液；

(b)将黄原胶或水溶性淀粉、硼砂、糊精、尿素、三聚磷酸钠、亚硫酸钠加入聚丙烯酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，制得组分A；

(2)组分B的制备：

将甲基硅酸钾和氢氧化钾混合，发生化学反应释放热量，反应液体呈现浑浊状态，待恢复常温后，制得组分B；

(3)组分A和B的混合

将组分B加入组分A中，搅拌均匀，得到水玻璃改性剂。

水玻璃改性剂在制备改性水玻璃中的应用，将水玻璃改性剂和水玻璃以重量比1:10的比例混合，搅拌2h后，静置24h，即可。

一种改性水玻璃，包括以下重量份的原料：水玻璃改性剂1份、水玻璃10份。

水玻璃改性剂包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠2-4重量份、聚丙烯酸钠0.04-0.06重量份、软水5-8重量份；以及上述三种原料总重量3-7‰的黄原胶或水溶性淀粉、3-7‰的硼砂、3-7‰的糊精、3-7‰的尿素、3-7‰的三聚磷酸钠、3-7‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为35-45∶40-45的甲基硅酸钾、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为7-9∶1-3。

优选的，水玻璃改性剂包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠3重量份、聚丙烯酸钠0.05重量份、软水7重量份；以及上述三种原料总重量5‰的黄原胶或水溶性淀粉、5‰的硼砂、5‰的糊精、5‰的尿素、5‰的三聚磷酸钠、5‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为39：43的甲基硅酸钾、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为8∶2。

本发明配方合理，制作方法简单，在干燥环境下提高了砂型的防水性，使旧砂附着的水玻璃变脆，脱模难度大大降低，并且可以轻易去除，大大降低了旧砂再利用的难度，变向节约了大量回收成本并提高了旧砂再利用的价值，产生了巨大的经济效益，同时，采用发明改性水玻璃生产的砂型的抗折强度提高了15-20％，有效避免了砂型软化现象造成的砂型塌箱、变形，甚至报废的情况，是锆刚玉电熔砖砂型生产用水玻璃改性剂上的创新，有良好的社会和经济效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1

本实施例水玻璃改性剂，包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠2重量份、聚丙烯酸钠0.04重量份、软水5重量份；以及上述三种原料总重量3‰的黄原胶或水溶性淀粉、3‰的硼砂、3‰的糊精、3‰的尿素、3‰的三聚磷酸钠、3‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为35∶40的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为7∶3。

本实施例水玻璃改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)组分A的制备：

(a)将氢氧化钠加入软水中，制成氢氧化钠溶液，再加入聚丙烯酸钠，搅拌至完全溶解，制成聚丙烯酸钠溶液；

(b)将黄原胶或水溶性淀粉、硼砂、糊精、尿素、三聚磷酸钠、亚硫酸钠加入聚丙烯酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，制得组分A；

(2)组分B的制备：

将甲基硅酸钾和氢氧化钾混合，发生化学反应释放热量，反应液体呈现浑浊状态，待恢复常温后，制得组分B；

(3)组分A和B的混合

将组分B加入组分A中，搅拌均匀，得到水玻璃改性剂。

本实施例水玻璃改性剂在制备改性水玻璃中的应用，将水玻璃改性剂和水玻璃以重量比1:10的比例混合，搅拌2h后，静置24h，即可。

本实施例改性水玻璃，包括以下重量份的原料：水玻璃改性剂1份、水玻璃10份。

水玻璃改性剂包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠2重量份、聚丙烯酸钠0.04重量份、软水5重量份；以及上述三种原料总重量3‰的黄原胶或水溶性淀粉、3‰的硼砂、3‰的糊精、3‰的尿素、3‰的三聚磷酸钠、3‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为35∶40的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为7∶3。

实施例2

本实施例水玻璃改性剂，包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠3重量份、聚丙烯酸钠0.05重量份、软水7重量份；以及上述三种原料总重量5‰的黄原胶或水溶性淀粉、5‰的硼砂、5‰的糊精、5‰的尿素、5‰的三聚磷酸钠、5‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为39∶43的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为8∶2。

本实施例水玻璃改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)组分A的制备：

(a)将氢氧化钠加入软水中，制成氢氧化钠溶液，再加入聚丙烯酸钠，搅拌至完全溶解，制成聚丙烯酸钠溶液；

(b)将黄原胶或水溶性淀粉、硼砂、糊精、尿素、三聚磷酸钠、亚硫酸钠加入聚丙烯酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，制得组分A；

(2)组分B的制备：

将甲基硅酸钾和氢氧化钾混合，发生化学反应释放热量，反应液体呈现浑浊状态，待恢复常温后，制得组分B；

(3)组分A和B的混合

将组分B加入组分A中，搅拌均匀，得到水玻璃改性剂。

本实施例水玻璃改性剂在制备改性水玻璃中的应用，将水玻璃改性剂和水玻璃以重量比1:10的比例混合，搅拌2h后，静置24h，即可。

本实施例改性水玻璃，包括以下重量份的原料：水玻璃改性剂1份、水玻璃10份。

水玻璃改性剂包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠3重量份、聚丙烯酸钠0.05重量份、软水7重量份；以及上述三种原料总重量5‰的黄原胶或水溶性淀粉、5‰的硼砂、5‰的糊精、5‰的尿素、5‰的三聚磷酸钠、5‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为39∶43的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为8∶2。

实施例3

本实施例水玻璃改性剂，包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠4重量份、聚丙烯酸钠0.06重量份、软水8重量份；以及上述三种原料总重量7‰的黄原胶或水溶性淀粉、7‰的硼砂、7‰的糊精、7‰的尿素、7‰的三聚磷酸钠、7‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为45∶45的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为9∶1。

本实施例水玻璃改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)组分A的制备：

(a)将氢氧化钠加入软水中，制成氢氧化钠溶液，再加入聚丙烯酸钠，搅拌至完全溶解，制成聚丙烯酸钠溶液；

(b)将黄原胶或水溶性淀粉、硼砂、糊精、尿素、三聚磷酸钠、亚硫酸钠加入聚丙烯酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，制得组分A；

(2)组分B的制备：

将甲基硅酸钾和氢氧化钾混合，发生化学反应释放热量，反应液体呈现浑浊状态，待恢复常温后，制得组分B；

(3)组分A和B的混合

将组分B加入组分A中，搅拌均匀，得到水玻璃改性剂。

本实施例水玻璃改性剂在制备改性水玻璃中的应用，将水玻璃改性剂和水玻璃以重量比1:10的比例混合，搅拌2h后，静置24h，即可。

本实施例改性水玻璃，包括以下重量份的原料：水玻璃改性剂1份、水玻璃10份。

水玻璃改性剂包括组分A和组分B，

组分A：氢氧化钠4重量份、聚丙烯酸钠0.06重量份、软水8重量份；以及上述三种原料总重量7‰的黄原胶或水溶性淀粉、7‰的硼砂、7‰的糊精、7‰的尿素、7‰的三聚磷酸钠、7‰的亚硫酸钠；

组分B：重量比为45∶45的甲基硅酸钾(固体物总含量42％)、氢氧化钾的混合物；

组分A和组分B的重量比为9∶1。

本发明配方中，过使用氢氧化钾与甲基硅酸钾为主要材料对水玻璃进行改性，可以使砂型不仅具有优异的防吸潮性能，还可以使旧砂表面水玻璃膜在干法再生处理时容易脱去胶膜，提高砂型强度，经大量实验均取得了相同或相近似的使用效果，采用本发明改性水玻璃生产砂板成型脱模后，将水滴到砂板表面，水滴在砂板表面保持水珠状不溃散，在干燥环境下大大提高了砂型的防水性，使旧砂附着的水玻璃变脆，脱模难度大大降低，并且可以轻易去除，大大降低了旧砂再利用的难度，变向节约了大量回收成本并提高了旧砂再利用的价值，产生了巨大的经济效益，同时，采用发明改性水玻璃生产的砂型的抗折强度提高了15-20％，有效避免了砂型软化现象造成的砂型塌箱、变形，甚至报废的情况，是锆刚玉电熔砖砂型生产用水玻璃改性剂上的创新，有良好的社会和经济效益。