[发明专利]一种基于水性聚氨酯改性的生物胶粘结剂及其制备方法

说明书

本发明属于生物胶粘结剂技术领域，公开了一种基于水性聚氨酯改性的生物胶粘结剂及其制备方法，改性剂水性聚氨酯占生物胶粘结剂质量的1.0％～3.0％，混砂过程中加固化剂无机碱B占石英砂的0.3％～1.0％，混砂过程中加入的生物胶粘结剂占石英砂的1.0％～4.0％。本发明所制备的生物胶颗粒组成在某分析检测中心进行了检测，环保性能达到了要求。在某公司进行型砂性能测试，结果符合工业生产要求。生物胶粘结剂有效解决了有机树脂砂的污染问题，提高了砂的抗湿和抗拉性能、抗折强度，同时组成简单、成本低有效地弥补了同类产品的不足，有着广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于生物胶粘结剂技术领域，尤其涉及一种基于水性聚氨酯改性的生物胶粘结剂及其制备方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：目前市场上造型材料常用的粘结剂大多为有机树脂粘结剂比如酚醛树脂、呋喃树脂等。有机树脂本身都含有有害物质，给环境及造成了巨大的危害。有些树脂的原材料是从石油中提炼而得的，石油价格的升高，树脂的成本也提高，受市场的波动影响大。每年铸造行业造型、制芯都要消耗掉巨量的有机粘结材料，包括酚醛树脂、呋喃树脂、冷芯盒树脂等，在制备和生产过程中释放的有毒有害物质，如：氨气、甲醛、二恶英等，对自然生态环境的影响较大。近年来，随着环保要求的提高，逐步开发了一些无毒或低毒的粘结剂，如：聚丙烯酸钠树脂粘结剂、聚乙烯醇(PVA)水溶液粘结剂、CO₂硬化碱性酚醛树脂、有机酯硬化改性水玻璃粘结剂等。丙烯酸钠树脂粘结剂和聚乙烯醇(PVA)水溶液粘结剂具有很强的吸水性在工业应用的过程中铸件会因为受潮导致强度的降低，达不到大多数铸件的制备要求。而 CO₂硬化碱性酚醛树脂在应用的过程中需要高温覆膜且会产生有毒气体，覆膜后的废砂由于粘接强度高且难溶所以很难除去表面的CO₂硬化碱性酚醛树酯导致废砂的回收效率低，企业的成本增多效益降低。有机酯硬化改性水玻璃粘结剂在工业应用的过程中水玻璃浇注后由于粘结剂组分内不同的硅酸盐之间的结合水的失水温度的不同，在加热的过程中不断有气体产生导致型砂的机械性能比较差，废砂回收利用困难，大多直接废弃，造成环境的碱性污染等缺点，这些粘结剂都很难推广应用。因此，合理选用粘结剂体系，研发无毒、无害的铸造粘结剂，对改善铸造环境，促进铸造行业的发展是非常必要的。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的丙烯酸钠树脂粘结剂和聚乙烯醇(PVA)水溶液粘结剂强度低、再生困难和CO₂硬化碱性酚醛树脂在铸造的过程中产生一些有毒气体、环氧树脂和酚醛树脂等铸造条件苛刻及有害气体的产生等缺点，很难推广应用。

现有的粘结剂主要为树脂粘结剂、水玻璃粘结剂等类型，树脂类粘结剂在工业应用的过程中对工艺要求较高，需要较高的温度把树脂熔化后才可以进行覆膜，而且环氧树脂和酚醛树脂在覆膜和浇筑过程中树脂会产生一些有毒的气体例如苯酚、甲醛等。水玻璃类型的粘结剂的主要成分是硅酸盐类，在粘结的过程中容易出现溃散性不好、孔隙较大等缺陷，在铸造过程中容易出现大量的不合格的产品，且型砂的再生困难，成本费用较大等问题。为了解决上述粘结剂所存在的不足，本发明选择了一种生物胶粘结剂，该粘结剂在工业生产的过程中不需要高温反应，覆膜工艺简单，无有毒气体的产生，让工人们的身体健康得到保障，工业废砂也可以通过震荡、敲击等方式进行回收，可以给企业带来良好的经济效益。

发明内容

本发明是这样实现的，一种基于水性聚氨酯改性的生物胶粘结剂，本发明是由胶原蛋白与蒸馏水按照质量比为1:1，在一定的温度下溶解后用一定浓度的无机碱A溶液进行水解。然后在一定的温度下加入一定量的水性聚氨酯进行改性而得到的一种粘度在800mPa·s～4000mPa·s之间的生物胶粘结剂。所述改性剂水性聚氨酯占生物胶粘结剂的1.0％～3.0％，混砂过程中加固化剂无机碱B 占石英砂的0.3％～1.0％，混砂过程中加入的生物胶粘结剂占石英砂的1.0％～ 4.0％。

进一步，所述基于水性聚氨酯改性的生物胶粘结剂型砂的强度为2.6MPa，砂样的流动性达到2.0g以上，可进行大型铸件的生产，还可在部分工业铸件上进行应用。