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1、2008年9月包头职业技术学院学报September.2008第9卷第3期JOURNALOFBAOTOUVOCATIONAL&TECHNICALCOLLEGEVol.9.No.3改性水玻璃粘结剂的分析与应用X孙敏郭凌(包头职业技术学院材料工程系,内蒙古包头014030)摘要:介绍水玻璃粘结剂容易“老化”的原因和老化现象对水玻璃砂性能的危害,提出水玻璃粘结剂改性的方法与应用效果。关键词:水玻璃粘结剂;老化;改性;强度AnalysisandApplicationofModifiedSodiumSilicateBinderSunMinGuoLing(MaterialEng
2、ineeringDepartment,BaotouVocational&TechnicalCollege,BaotouInnerMongolia014030)Abstract:Thispaperintroducesthecauseoftheeasyagingofsodiumsilicatebinderandtheharmofitsagingtothesandnature,andputsforwardthemethodsandeffectsofsodiumsilicatebindermodifying.Keywords:sodiumsilicatebinder;agi
3、ng;modified;intensity水玻璃砂溃散性差和回用困难是铸造界的“老水玻璃老化的机理是聚硅酸的聚合度发生歧大难”问题,其根源就是水玻璃粘结剂的粘结强度化,缩聚反应和解聚反应同时并举。环四硅酸和立低、加入量大,而“老化”又使水玻璃粘结强度进一步方八硅酸的含量减少。而多聚硅酸和单正硅酸的含下降,使生产问题更加严重。因此,分析老化的机量相应地增高。聚硅酸分子链外仅包围着很薄的溶理,阻缓或消除水玻璃的老化,充分发挥水玻璃的粘剂化水膜,并不能完全阻止链间碰撞而发生缩聚反结效率,是人们长期以来追求的目标。应,在碱性催化下,发生缩聚反应:1水玻璃粘结剂的老化1.1水
4、玻璃粘结剂老化的原因刚制成的模数大于2的水玻璃在15min后,发现粘度不断下降,表面张力持续增高,凝胶化速度加快,并+在缩聚过程中,多余的Na离子被排斥出来,进且粘结强度也不断下降。经实验发现水玻璃粘结剂内攻另一聚硅酸的分子链,促使后者解聚。因此缩聚部已不断有胶粒生成。水玻璃中硅酸自发进行聚合反[1]与解聚同时进行着,聚硅酸盐的相对分子质量发生应并缓慢释放能量,粘结强度下降30%～35%。了歧化,老化过程进行到最终成为聚硅酸胶粒和正文献[1]认为,水玻璃是许多聚硅酸氢钠的混合硅酸钠的平衡体系,这就是水玻璃的老化现象。溶液,它们处于动态平衡中,如图1所示。硅酸聚合时,
5、是先聚合成二硅酸、三硅酸和四硅酸等低聚物,再环化成环四硅酸等环状低聚物,然后缩聚成立方八硅酸,并借立方八硅酸分子的缩聚反应而生成胶粒。1.2老化现象对水玻璃砂性能的危害图1水玻璃中多硅酸动态平衡图X收稿日期:2008-06-12作者简介:孙敏(1954-),男,辽宁省海城人,副教授,主要从事材料成型方面的教学和研究工作。4孙敏等:改性水玻璃粘结剂的分析与应用1.2.1粘结强度降低性。但高模数水玻璃的老化比较严重,强度会更低。水玻璃老化使水玻璃砂混合料可使用时间缩短因此,高模数水玻璃的应用受到“老化”的制约。[2]20%～30%,粘结强度下降30%～40%,迫使型砂2
6、水玻璃粘结剂改性的方法与应用配比中水玻璃加入量增加,导致型砂的溃散性和旧2.1水玻璃的物理改性砂回用性恶化。所以铸造生产中要尽可能使用新鲜水玻璃的老化过程是水玻璃内部能量缓慢释放水玻璃,对已经老化的水玻璃应通过改性后再使用。的过程。那么消除水玻璃的老化就必须向老化的水1.2.2限制了高模数水玻璃的应用玻璃体系中输入能量。表1的资料显示几种不同的高温下水玻璃中Na20和砂粒表面的Si02会生物理改性方法消除老化的情况。对于模数为3.5的成硅酸钠,牢牢地把砂粒和砂粒固结在一起,所以溃水玻璃,物理改性的作用不大。散性差。提高模数,Na20含量降低,就可改善溃散[2]表1水
7、玻璃试样老化和改性后的组成变化测定项目模数/m状态1.82.53.03.51.82.53.03.5正硅酸质量分数/%高聚硅酸质量分数/%存放1天31.222.013.08.414.226.039.251.0老化存放60天21.717.314.512.517.337.344.055.0存放120天17.215.814.814.033.542.047.355.0热压釜30.821.514.28.815.026.739.751.2物理改性磁场处理30.821.514.28.615.026.739.351.2超声振荡31.821.814.18.514.526.339.3
