1 前 言
ＭｇＯ—磷酸盐胶粘剂是国外继水玻璃、呋喃树脂胶粘剂后,用于铸造的一种无机胶粘剂,它具有成本低、环境污染小、热强度高及溃散性好等优点。《磷酸盐自硬砂的研究》项目对胶粘剂的主要要求:①抗压强度>2 4Ｐａ;②抗拉强度>0 8Ｐａ;③可使用时间>25ｍｉｎ。本文以磷酸和磷酸二氢铝为胶粘剂主体。加入硼酸、柠檬酸以改进粘接性能。用经过高温钝化处理以氧化镁为主的粉状金属氧化物为固化剂,得到了一种性能良好的铸造用ＭｇＯ—磷酸盐胶粘剂。
2 实验部分
2.1 主要原料
磷酸(工业级)武汉市无机盐化工厂;氢氧化铝(工业级)郑州铝厂;硼酸(化学纯)上海云岭化工厂;柠檬酸(化学纯)西安化学试剂厂;标准砂(粒度55/100目,粒形0ＳｉＯ2含量>88%,含泥<0 5%)内蒙大林;固化剂(自制)。
2.2 胶粘剂制备
在四口烧瓶中加入磷酸、硼酸、氢氧化铝,搅拌5ｍｉｎ,升温至90℃～93℃停止加热。此时反应物剧烈放热,自行升温至128℃沸腾、回流。待放热完后继续加热保温回流1ｈ。然后,冷却至90℃下加入柠檬酸与水后冷却出料。
2.3 测 试
2 3 1 制样配比
标准砂∶胶∶固化剂=100∶4∶1 6(重量比)。
2 3 2 制样及测量方法
按文献方法进行,本文中若无说明,其强度值均为试样固化24ｈ后的测量值。
2 3 3 可使用时间
按文献方法,以强度损失40%的时间间隔值,作为可使用时间。
2 3 4 粘度
用涂料4号粘度杯测定。
3 结果与讨论
3.1 主体胶粘剂的配比及反应主体胶粘剂的配比(重量比)为:Ｐ2Ｏ546 5%;Ａｌ2Ｏ313 5%;Ｈ2Ｏ40%。主要反应为〔4〕:3Ｈ3ＰＯ4+Ａｌ(ＯＨ)3=Ａｌ(Ｈ2ＰＯ4)3+3Ｈ2Ｏ。
3.2 硼酸加入量对胶粘剂性能影响硼酸用量对胶粘剂性能影响见表1。随用量增加,抗压强度升高,可使用时间延长,胶的粘度增高。当用量超过25%时(硼酸占氢氧化铝的摩尔百分数),由于胶的粘度太大,工艺性能变差,抗压强度下降。所以以硼酸量20%～25%(占氢氧化铝的摩尔百分数)为宜。
3.3 柠檬酸量对胶性能的影响
在主体胶粘剂加入硼酸量占氢氧化铝摩尔百分数25%条件下,测得柠檬酸量对胶性能的影响见表2,由表2可见,加入柠檬酸可增加胶的可使用时间并略微提高强度。随柠檬酸加量的增加,1 5ｈ抗压强度下降。初期强度下降意味着用于铸造生产时脱模时间延长。当柠檬酸量为15%时,1 5ｈ的抗压强度低于脱模强度。因此本胶粘剂中柠檬酸的质量份为10%。
3.4 固化剂量对胶性能的影响
以主体胶粘剂中加入占氢氧化铝摩尔数25%的硼酸,占胶总质量份10%的柠檬酸作为胶粘剂,测得固化剂量对胶性能的影响见表3。从表3可见以固化剂∶胶=0 3～0 5时效果较好。
3.5 固化时间对抗压强度的影响
按砂∶胶∶固化剂=100∶4∶0 16配比制样,定时测量抗压强度,结果见图1所示。由图1可见在固化时间20ｈ后抗压强度出现最大值。因此在用于生产时一般是当天制型,第2天使用。
4 胶的基本性能
抗压强度:5 10ＭＰａ;抗拉强度:1 25ＭＰａ;可使用时间:40ｍｉｎ。
5 结 论
本研究制备的ＭｇＯ—磷酸盐胶粘剂具有较好的粘接强度,其可使用时间能达到铸造工艺要求。适用于中、大型铸件型砂的粘接。它的研究与应用,对铸造生产中降低成本、改善环境、提高产品质量及旧砂的再生利用有着一定的意义。
