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气硬改性动物胶型芯砂粘结剂的制备及硬化机理的研究

张祎林

  随着人们对环保要求的提高,开发无污染、高效率的铸造粘结剂成为迫切要求。动物胶是一种无污染、可生物降解的水溶性粘结剂,具有来源广泛,成本低廉,无污染等优点,有很广的应用前景。动物胶直接用作铸造粘结剂的效果很差,需要对动物胶进行改性。本文通过将普通的动物骨胶进行改性处理,制备成一种铸造型芯粘结剂,其室温下呈液态,并可通过吹入CO_2气体进行硬化,建立起较高的工艺强度。 首先通过试验,确定合适的分解工艺。碱性催化剂具有分解动物胶高分子化合物速度快的特点,选择NaOH为催化剂,最佳加入量为动物胶质量的4%,碱解温度为50℃,碱解时间为30min,水胶比为4:5。 接下来采用接枝共聚和酯化交联等方法,进行动物胶的改性,使其具备更高的吹气硬化强度。通过试验,选择了丙三醇和糊精、无水乙醇作为改性剂,并采用正交试验方法,确定了动物胶粘结剂的最佳配比和工艺参数。新型改性动物胶粘结剂的最佳工艺为:m(丙三醇):m(糊精):m(无水乙醇):m(动物胶)=9:10:9:100, 改性温度75℃,改性时间90min。通过红外光谱对新型改性动物胶粘结剂进行分析,表明改性动物胶已经发生了接枝共聚和酯化反应。 新型改性动物胶粘结剂可通过吹CO_2气体硬化,粉状Ca(OH)_2作为硬化促进剂。新型动物胶粘结剂加入量3.5%,促硬剂Ca(OH)2粉末加入量1.25%,吹气量0.7m3·h-1,吹气时间60s,混砂时间为150s,试样初强度可达0.8 MPa,终强度可达6.0 MPa。通过扫描电镜对粘结桥断面形貌进行了分析,并对吹气硬化机理进行了理论分析。最后通过试验测定了新型改性动物胶型砂的可使用时间、发气量、存放性和溃散性等工艺性能。该型砂具有较低的发气量,良好的存放能力和高温残留强度。通过经济性分析,新型动物胶粘结剂相对于三乙胺冷芯盒粘结剂有较大的经济优势,为开发新型动物胶铸造粘结剂提供了一条新的途径。……   
[关键词]:铸造粘结剂;动物胶;碱解工艺;改性;吹CO_2硬化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:沈阳工业大学2012年
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