申请日2015.07.30
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号B22C3/00
摘要
以刚玉渣、铝型材厂工业污泥、镁砂、硅藻土、高岭土细粉、锌铝尖晶石细粉、白云石、蛇纹石、氧化锆、氧化钇、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、三聚氰胺甲醛树脂、过氧化二异丙苯、六亚甲基四胺、聚丙二醇二缩水甘油醚、丙二醇甲醚醋酸酯、聚乙烯醇纤维、六偏磷酸钠、羟基纤维素钠、乙醇、水为原料，制备出了使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，达到综合回收利用刚玉渣、铝型材厂工业污泥并降低生产成本的目的。
权利要求书
1.一种刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：
刚玉渣43-47份
铝型材厂工业污泥44-46份
镁砂23-26份
硅藻土7-10份
高岭土细粉2-5份
锌铝尖晶石细粉2~5份
白云石6-9份
蛇纹石2~4份
氧化锆2~3份
氧化钇2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯6-10份
三聚氰胺甲醛树脂2-4份
过氧化二异丙苯0.3-0.6份
六亚甲基四胺3-5份
聚丙二醇二缩水甘油醚0.4-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纤维1~3份
六偏磷酸钠2~3份
羟基纤维素钠2~3份
乙醇30-40份
水8-15份。
2.如权利要求1中所述的消失模铸造涂料，其特征在于，所述刚玉渣的化学成分为Al2O360-87wt%，CaO4-11wt%，MgO8-14wt%;
所述铝型材厂工业污泥的化学成分为SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，Fe2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%。
3.根据权利要求1或2所述的刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将43-47份刚玉渣、44-46份铝型材厂工业污泥、23-26份镁砂、7-10份硅藻土、2-5份高岭土细粉、2~5份锌铝尖晶石细粉、6-9份白云石、2~4份蛇纹石、2~3份氧化锆、2~3份氧化钇放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料;
2)开启反应釜，将4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液;
3)将步骤1)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时;然后再将2-4份三聚氰胺甲醛树脂、0.3-0.6份过氧化二异丙苯、3-5份六亚甲基四胺、0.4-0.6份聚丙二醇二缩水甘油醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、1~3份聚乙烯醇纤维、2~3份六偏磷酸钠、2~3份羟基纤维素钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料。
说明书
刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于消失模铸造涂料领域，尤其涉及一种刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料及其制备方法。
背景技术
消失模铸造技术是铸造行业中新兴的一种铸造工艺方法，消失模铸造工艺是指用泡沫塑料(EPS、ETMMA或EPMMA)制作成与所需铸件形状结构、尺寸大小完全相同的模样，涂刷耐火涂料后烘干，埋入特殊砂箱干砂(一般使用石英砂)中造型，在保持一定负压状态下进行浇注，模样受热气化分解，金属熔液不断占据模型位置后最终成型。消失模铸造在国内主要称为干砂实型铸造、负压实型铸造，国外简称EPC铸造。
目前最为成熟的消失模铸造工艺是用于汽车铸件的批量生产，所生产的产品有铝合金铸件(如进气管、缸体、缸盖等)和铸铁件(如曲轴、缸盖、变速器壳体、排气管等)。国内外实践证明，消失模铸造在生产汽车铸件方面具有巨大的发展潜力。当前，我国的汽车工正处在发展时期，预计在今后的一段时期内汽车铸件产量会有较大幅度的增加，同时对汽车铸件质量的要求将会更加严格。汽车工业的发展，为我国铸造行业带来了机遇与挑战，也为在我国推广和发展消失模铸造技术带来了新的契机。
消失模铸造用于大批量生产成功与否，50%取决于模样，30%取决于涂料，20%取决于其它工艺因素。毋庸置疑，涂料是获得优质铸件必不可少的工艺环节，科研和生产都已证实，对于消失模铸造工艺，涂料可使其获得成功的潜力大大增加。国外对消失模铸造涂料的研究起步较早，己经有一些商品性的涂料，但是价格偏贵，导致生产成本提高，在一定程度上限制了消失模铸造工艺的发展。目前，中国已有多家高校和研究单位开展针对消失模铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节的研究开发工作，取得一定的成就，但与国外相比仍有较大差距，例如涂料的商品化程度很差。因此，为促进消失模铸造这一先进制造技术的推广应用，结合国内资源情况，从研究涂料的各组分种类和加入量对涂料性能的影响入手，研制适合我国国情的成本低、质量好的消失模铸造涂料，实现消失模铸造涂料的国产化是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用刚玉渣-铝型材厂工业污泥生产使用性能优良、生产成本低的消失模铸造涂料，以达到综合回收利用刚玉渣-铝型材厂工业污泥并降低生产消失模铸造涂料成本的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：
刚玉渣43-47份
铝型材厂工业污泥44-46份
镁砂23-26份
硅藻土7-10份
高岭土细粉2-5份
锌铝尖晶石细粉2~5份
白云石6-9份
蛇纹石2~4份
氧化锆2~3份
氧化钇2~3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份
异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯6-10份
三聚氰胺甲醛树脂2-4份
过氧化二异丙苯0.3-0.6份
六亚甲基四胺3-5份
聚丙二醇二缩水甘油醚0.4-0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3-0.6份
聚乙烯醇纤维1~3份
六偏磷酸钠2~3份
羟基纤维素钠2~3份
乙醇30-40份
水8-15份;
所述刚玉渣的化学成分为Al2O360-87wt%，CaO4-11wt%，MgO8-14wt%;
所述铝型材厂工业污泥的化学成分为SiO22.54wt%，Al2O358.6wt%，CaO0.48wt%，Fe2O30.27wt%，MgO0.37wt%，K2O0.04wt%，Na2O0.34wt%;
所述镁砂中氧化镁含量≥95wt%。
所述的刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将43-47份刚玉渣、44-46份铝型材厂工业污泥、23-26份镁砂、7-10份硅藻土、2-5份高岭土细粉、2~5份锌铝尖晶石细粉、6-9份白云石、2~4份蛇纹石、2~3份氧化锆、2~3份氧化钇放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料;
2)开启反应釜，将4-7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6-10份异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、30-40份乙醇、8-15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液;
3)将步骤1)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时;然后再将2-4份三聚氰胺甲醛树脂、0.3-0.6份过氧化二异丙苯、3-5份六亚甲基四胺、0.4-0.6份聚丙二醇二缩水甘油醚、0.3-0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、1~3份聚乙烯醇纤维、2~3份六偏磷酸钠、2~3份羟基纤维素钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料。
本发明与现有技术相比，其优点为：
1)在制备涂料过程中利用了刚玉渣、铝型材厂工业污泥等工业固体废弃物制备消失模铸造涂料，大大降低了耐火材料的制造成本;
2)并用N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯对刚玉渣、铝型材厂工业污泥、镁砂、硅藻土、高岭土细粉、锌铝尖晶石细粉、白云石、蛇纹石、氧化锆、氧化钇进行了表面改性处理，提高了材料与基料的粘结性和分散性，使得消失模铸造涂料在高温下结构更稳定，大大提高了消失模铸造涂料耐火极限。
具体实施方式
实施例1
一种刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：
刚玉渣43份
铝型材厂工业污泥44份
镁砂23份
硅藻土7份
高岭土细粉2份
锌铝尖晶石细粉2份
白云石6份
蛇纹石2份
氧化锆2份
氧化钇2份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷4份
异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯6-份
三聚氰胺甲醛树脂2份
过氧化二异丙苯0.3份
六亚甲基四胺3份
聚丙二醇二缩水甘油醚0.4份
丙二醇甲醚醋酸酯0.3份
聚乙烯醇纤维1份
六偏磷酸钠2份
羟基纤维素钠2份
乙醇30份
水8份;
所述的刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将43份刚玉渣、44份铝型材厂工业污泥、23份镁砂、7份硅藻土、2份高岭土细粉、2份锌铝尖晶石细粉、6份白云石、2份蛇纹石、2份氧化锆、2份氧化钇放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料;
2)开启反应釜，将4份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、6份异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、30份乙醇、8份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液;
3)将步骤1)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时;然后再将2份三聚氰胺甲醛树脂、0.3份过氧化二异丙苯、3份六亚甲基四胺、0.4份聚丙二醇二缩水甘油醚、0.3份丙二醇甲醚醋酸酯、1份聚乙烯醇纤维、2份六偏磷酸钠、2份羟基纤维素钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料。
实施例2
一种刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料，其特征在于，所述消失模铸造涂料由以下重量份的原料组成：
刚玉渣47份
铝型材厂工业污泥46份
镁砂26份
硅藻土10份
高岭土细粉5份
锌铝尖晶石细粉5份
白云石9份
蛇纹石4份
氧化锆3份
氧化钇3份
N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷7份
异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯10份
三聚氰胺甲醛树脂4份
过氧化二异丙苯0.6份
六亚甲基四胺5份
聚丙二醇二缩水甘油醚0.6份
丙二醇甲醚醋酸酯0.6份
聚乙烯醇纤维3份
六偏磷酸钠3份
羟基纤维素钠3份
乙醇40份
水15份;
所述的刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将47份刚玉渣、46份铝型材厂工业污泥、26份镁砂、10份硅藻土、5份高岭土细粉、5份锌铝尖晶石细粉、9份白云石、4份蛇纹石、3份氧化锆、3份氧化钇放入球磨机中球磨2小时，混合均匀，然后过筛，得到200目以下的混合物料;
2)开启反应釜，将7份N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、10份异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯、40份乙醇、15份水加入到反应釜中，在搅拌下进行水解反应，转速为1200r/min，反应温度为80℃，搅拌时间为30min，得到偶联剂的醇水溶液;
3)将步骤1)所得混合物料物料加入到步骤2)中偶联剂的醇水溶液中，在80℃下搅拌2小时;然后再将4份三聚氰胺甲醛树脂、0.6份过氧化二异丙苯、5份六亚甲基四胺、0.6份聚丙二醇二缩水甘油醚、0.6份丙二醇甲醚醋酸酯、3份聚乙烯醇纤维、3份六偏磷酸钠、3份羟基纤维素钠加入到反应釜中，继续搅拌30min，即制得刚玉渣-铝型材厂工业污泥消失模铸造涂料。
