改性α淀粉粘结剂在铸造生产中的应用

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1、第六届21省4市铸造学术会议论文371第六届21省4市铸造学术会议论文改性α-淀粉粘结剂在铸造生产中的应用李涛济南鲁源铸造材料有限公司摘要预糊化淀粉又叫淀粉制备工艺简单生产成本较低对其应用国际上先进的物理化学等方法进行复合改性可满足铸造用型芯粘结剂的基本要求且具有干强度高蠕变性小环保节能等优点是二十一世纪理想的无公害铸造粘结剂关键词-淀粉粘结剂改性制芯1.前言绿色铸造是二十一世纪铸造行业发展的方向-淀粉制备工艺简单生产成本低廉在铸造生产中因其可提高铸型表面安定性和缓和膨胀用于制芯具有干强度高蠕变性小浇

2、注时无异味溃散性好旧砂复用性好等优点自80年代起即在铸造业得到广泛的应用但由于-淀粉用于制芯存在吸湿性强高温强度低比强度低等缺陷一定程度地限制了其推广应用近年来随着淀粉新的加工工艺的不断问世对-淀粉进行改性处理使生产出满足制芯要求的淀粉粘结剂成为可能济南鲁源铸造材料有限公司在多年来潜心研究充分满足型芯性能要求的淀粉类粘结材料的基础上通过通过将-淀粉先进行物理化学改性再进行预糊化处理并添加多种助剂以改善芯砂性能和型芯性能成功地开发了新一代环保型制芯用粘结材料并成功地应用于铸造生产中2.-淀粉复合改性工艺

3、及机理分析2.11改性机理分析1改性机理分析理想的型芯粘结合剂应当具备高的干拉强度适宜的湿压强度良好的流动性低的吸湿性以及良好的溃散性玉米淀粉支链淀粉高达72%表观DP分布400-1500在适当的条件下可与三聚磷酸纳氯氧化磷等交联剂发生下列反应淀粉OH+HO淀粉交联剂淀粉OXO淀粉通过控制磷含量0.070.09%其反应产物磷酸酯淀粉具有一定的疏水特性且在高温下具有很好的耐热性将磷酸酯淀粉在一定条件下进行预糊化处理即化淀粉显微结构发生较大改变通过控制其反应程度成糊粘度比强度大提高再将预糊化处理后的磷酸酯

4、淀粉与拒水剂B抗高温冲刷剂C机械混合在型芯制作过程中充分反应拒水剂B可形成一层拒水膜覆盖在淀粉粘结网络上显著提高其高温强度和拒水性经过以上处理的-淀粉粘结剂基本上具备了型芯粘结剂应具有的性能2.2试验用材料玉米淀粉水分13%三聚磷酸钠氯氧化磷交联剂拒水剂B372第六届21省4市铸造学术会议论文抗高温冲刷剂C2.2.32.333试验设备10kg自制膨化罐1台75kg/h挤压机1台2.2.42.444试验过程将812%的交联剂溶液喷洒在玉米干淀粉上充分混合均匀将其干燥至含水量5-10%加入膨化罐后在140

5、160加热23小时左右将产物冷却干燥粉碎得到一定交联程度的磷酸酯淀粉将磷酸酯淀粉加入挤压机中经螺旋加热而糊化膨胀干燥粉碎后与110%的拒水剂B520%的抗高温冲刷剂C充分混合后即得到改性-淀粉粘结剂3.改性淀粉结剂基本工艺性能研究3.11加入量对芯砂干拉强度影响1加入量对芯砂干拉强度影响1干拉强度2比强度图1加入量对芯砂干拉强度的影响试验条件大林标准砂2000g改性-淀粉粘结剂17%烘干温度18010保温1h图1是改性-淀粉粘结剂加入量从17%的干拉强度比强度变化图可以看出加入量在34%时芯砂已具备较

6、高的干拉强度1.72.1MPa和最高的比强度0.600.64MPa/1%此时粘结剂膜刚好覆盖在砂粒表面形成完整的粘结桥随着粘结剂加入量的增加粘结剂膜厚度增加因而干强度不断提高但过多的粘结剂膜被挤到砂粒间隙烘干时不能完全固化粘结剂得不到充分发挥干强度提高缓慢比强度下降3.2改性-淀粉粘结剂烘干温度的影响烘干温度是影响改性-淀粉粘结剂发生硬化反应达到拒水性能和抗高温冲刷性能的主要因素烘干温度过低粘结剂脱水反应不充分反应速度较慢达到的干强度较低且抗吸温性和高温冲刷性差烘干温度过高脱水反应过快容易发生表面过烧

7、现象且可能造成已生成的聚合物分解强度大大下降丧失抗吸湿性和部分丧失抗高温冲刷性我们将标准试样分别置于150170190210230250烘箱中与合脂油进行对比试验测得干拉强度见表1第六届21省4市铸造学术会议论文373表表1表1烘干温度对干拉强度的影响温度150170190210230250#11.411.621.911.881.611.21干拉强度MPa#20.670.831.451.861.921.84##1改性-淀粉粘结剂砂2合脂油砂可以看出改性-淀粉粘结剂在150已具备较高的干强度随着烘干温度

8、提高干拉强度明显上升190达到峰值1.91MPa当温度超过230干拉强度开始下降至250已降至峰值的60%左右可见改性-淀粉粘结剂烘干温度以170230为宜同时从表1也可以看出改性淀粉粘结剂烘干温度比合脂油低3040达到峰值但峰值相差不大可见改性-淀粉粘结剂比合脂油更节能经测算可节能2040%3.3改性-淀粉粘结剂的蠕变性我们用图2所示方法对改性-淀粉粘结剂砂与合脂油砂进行了对比试验50图2蠕变性试验试样放置方法将按标准试样配比配制的两种芯砂分别打制两组