一种铸造用气硬EPS乳液粘结剂的制备方法及硬化方法

摘要

本发明提供一种铸造用气硬EPS乳液粘结剂的制备方法及硬化方法，制备方法是将废EPS清洗干净后，在混合溶剂中溶解，然后对EPS溶解液进行乳化、改性处理。硬化方法包括向粘结剂中吹入空气进行硬化或吹入CO2气体，同时添加Ca（OH）2进行硬化。本发明用废旧聚苯乙烯(EPS)制备铸造用粘结剂，改善铸件的表面质量，而且可谓变废为宝、节能减排；并采用气体硬化方法，提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明是涉及铸造行业中的型砂粘接剂领域，具体指一种铸造用气硬EPS乳液粘结剂的制备方法及硬化方法。

背景技术

铸造用湿型砂中常需要以煤粉以改善铸件的表面质量。但是，煤粉却存在许多负面问题：首先，用于铸造的煤都是优质煤，长期大量投入生产，会造成能源问题。其次，光亮碳的含量可能不够高，且煤粉在燃烧后将残留下一些低熔点的灰分残渣，使型砂的耐火度降低，影响型砂造型性能并增加了型砂产生机械粘砂的倾向。最后，煤粉是粉末状物，易污染环境。而煤粉能有效地防止粘砂，减少夹砂、结疤缺陷，主要表现在光亮碳方面，并能在浇注过程中形成还原性气氛。聚苯乙烯(EPS)有很高的光亮碳生成率(40%一43%)，是很好的煤粉代替品。另一方面废旧聚苯乙烯(EPS)很容易从工业产品的包装及隔音隔热、防震防水的废弃材料中获得。因此，用聚苯乙烯(EPS)制备铸造用粘结剂，不但能有效的改善铸件的表面质量，而且可谓变废为宝、节能减排。本发明是一种铸造用气硬EPS乳液粘结剂的制备方法，可提高造型制芯的效率，采用的硬化气体是热空气或CO₂,无毒无害，有利于环境保护。

发明内容

发明目的：本发明提供一种铸造用气硬EPS乳液粘结剂的制备方法及硬化方法，用废旧聚苯乙烯(EPS) 制备铸造用粘结剂，改善铸件的表面质量，而且可谓变废为宝、节能减排；并采用气体硬化方法，提高生产效率。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实施的：

一种铸造用气硬EPS乳液粘结剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）将清洗干净的聚苯乙烯（EPS）溶解于混合溶剂中；

混合溶剂由二甲苯、丙酮、乙酸乙酯以体积比2:2:3混合而成；

每100克混合溶剂中含聚苯乙烯（EPS）的含量为40 -50克；

（2）待聚苯乙烯（EPS）全部溶解后，向混合溶剂中加入混合乳化剂，在50-60℃下乳化1-2h；乳化时，采用滴加方式加入离子水；

混合乳化剂为非离子乳化剂与阴离子乳化剂以质量比2:1组成的混合物；

混合乳化剂的质量占聚苯乙烯（EPS）质量的4%-8%；

离子水的质量占混合溶剂质量的20%；

（3）然后向混合溶剂中加入改性剂、增强剂和增塑剂，继续反应0.5-1h。反应结束后，冷却到室温，制得气硬EPS乳液粘结剂；

改性剂用量为聚苯乙烯（EPS）质量的1%-10%；

增强剂用量为聚苯乙烯（EPS）质量的0.5%-2%；

增塑剂用量为聚苯乙烯（EPS）质量的3-6%。

聚苯乙烯（EPS）的用量为每100克混合溶剂中含聚苯乙烯（EPS）45克。

乳化温度为55℃，乳化时间为1.5h。

混合乳化剂质量为占聚苯乙烯（EPS）质量的5%。

改性剂为偶氮二异丁腈，质量为聚苯乙烯（EPS）质量的8%。

增强剂为硅烷KH-550，质量为聚苯乙烯（EPS）质量的1%。

增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，质量为聚苯乙烯（EPS）质量的5%。

非离子乳化剂为OP-10；阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠以质量比1:1组成的混合物；

铸造用气硬EPS乳液粘结剂的硬化方法，其特征在于：所述硬化方法包括以下两种：

第一种：通过向粘结剂和型砂中吹入空气进行硬化；

第二种：通过向粘结剂和型砂中吹入CO₂气体进行硬化，同时添加Ca（OH）₂作为硬化促进剂；

Ca（OH）₂质量为型砂质量的0.8%-1.0%；

上述两种方法中粘结剂与型砂的质量比为100：2-5。

第一种方法中的空气为热空气。

优点及效果：本发明的有益效果如下：

1. 本发明以废聚苯乙烯（EPS）为基料，既减少了废聚苯乙烯对环境的污染，又避免了对资源的浪费。

2. 本发明研制的粘结剂是一种无酚、醛、硫等有害物质得铸造用粘结剂，在混砂、造型、浇注、清砂时不会释出S02等有害气体，符合环保要求。

3. 本发明工艺性能好，生产工艺简单。因废聚苯乙烯（EPS）易得，生产成本低。

4. 本发明的铸造粘结剂采用热空气硬化的方法进行硬化，初强度可达0.8MPa,终强度可达2.5 MPa。

5. 本发明的铸造粘结剂在混砂时可添加适量的硬化促进剂，铸型采用CO2气硬的方法进行硬化，不需要加热烘干，节约了能源，降低了生产成本。

6. 采用CO2气硬后初强度可达0.5MPa,终强度可达2.5 MPa。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进行具体说明。

实施例1：

一种铸造粘结剂，是将聚苯乙烯（EPS）溶解于混合溶剂中，经乳化改性制备而成。

以100克混合溶剂为例，各组分的质量为：

二甲苯、丙酮、乙酸乙酯按2:2:3（体积比）制成100克混合溶剂；

聚苯乙烯（EPS）45克；

OP-10 2.5克、十二烷基硫酸钠1.25克、十二烷基磺酸钠1.25克；

离子水20克；

偶氮二异丁腈8克；

硅烷1克；

邻苯二甲酸二丁酯5克。

具体制备方法为：

（1）将二甲苯、丙酮、乙酸乙酯按2:2:3（体积比）制成100克混合溶剂；

（2）将45克聚苯乙烯溶解在100克混合溶剂中；

（3）完全溶解后，加入2.5克OP-10，1.25克十二烷基硫酸钠和1.25克十二烷基磺酸钠对EPS溶解液进行乳化，在55℃下乳化1.5h。乳化时，采用滴加方式加入20克水。

（4）乳化后，在EPS乳液中加入偶氮二异丁氰8克、硅烷（KH550）1克、邻苯二甲酸二丁酯5克，在55℃进行复合改性 0.5 h，冷却到室温即可。

聚苯乙烯（EPS）可以采用使用过的工业包装物废旧聚苯乙烯（EPS）。

实施例2：

铸型的制备过程：型砂1000g加入混砂机中，加入EPS乳液粘结剂 30g，与型砂混合均匀。将混好的EPS砂注入模型压实成型，吹入热空气使之硬化。

实施例3：

铸型的制备过程：型砂1000g加入混砂机中，加入EPS乳液粘结剂 30g，添加8g Ca(OH)₂与型砂混合均匀。将混好的EPS砂注入模型压实成型，吹入CO₂气体使之硬化。