CO2硬化水玻璃凝胶胶粒的细化

酯硬化法比ＣＯ２硬化法水玻璃砂强度高的主要原因是粘结膜凝胶胶粒小。酯法能使凝胶胶粒细化主要是由于酯分解出的醋酸和聚硅酸表面硅羟基以氢键键合，使硬化过程中胶粒的长大受到制约。作者合成并选择了几种以水溶性聚合物为基的树脂对水玻璃改性，吹Ｃ２硬化后，使胶粒细化。用＾１３ＣＮＭＲ谱对改性水玻璃进行检查，证实树脂中的羰基和水玻璃中的硅羟基之间形成了氢键。     

用核磁共振谱和差热分析研究水玻璃改性机制

利用核磁共振谱（^13C NMR）探查改性水玻璃凝胶胶粒,发现1^#改性树脂中的羰基与水玻璃中的硅羟基之间通过氢键键合,将改性树脂束缚在聚硅酸胶粒表面,限制胶粒长大,从而细化水玻璃的凝胶胶粒,提高粘结强度。差热分析证明,普通水玻璃和改性水玻璃既有相同的吸、放热峰,又有明显的不同之处．说明由于改性树脂和改性助剂的加入,已使改性水玻璃的组成发生了明显的变化。     

水玻璃改性机制的透射电镜研究

选择带有不同极性基团的1#、2#、3#改性用树脂作为改性剂的主干材料,对水玻璃进行改性处理。试验结果表明：改性水玻璃与普通水玻璃相比,明显提高了常温下的粘结强度,大大改善了热强度和高温强度,从根本上改变了800℃时的残留强度峰值。通过透射电镜观察证明：改性水玻璃的凝胶胶粒比普通水玻璃的凝胶胶粒细小,这说明含有极性基团的有机化合物的确可以细化水玻璃凝胶胶粒。不同的改性树脂,即不同的极性基团有不同的改性效果,所获得凝胶胶粒粗细不同,对应的型砂抗压强度也不同。     

CO2硬化法用水玻璃粘合剂改性的研究

提高CO2水玻璃砂粘结强度的关键在于抑制硬化过程中胶粒的过度长大，可行的途径是向水玻璃中引入能与水玻璃起作用并能阻抑胶粒长大，而且对CO2硬化不引起、或少引起负面影响的物质。选择了含有—COONa极性基的有机合成物为1^#改性树脂；含有HO CH2OH极性基的有机合成物为2^#改性树脂，含有一CONH2极性基的有机物为3^#改性树脂，作为改性剂的主干材料对水玻璃进行改性处理。试验结果表明，改性水玻璃尤其是1^#改性树脂改性水玻璃18^#与普通水玻璃相比，明显提高常温下的粘结强度；显著改善热强度和高温强度；消除了800℃时的残留强度峰值。     

CO2硬化水玻璃的改性与应用

采用含有羰基、羧基的1#改性树脂,含有苯环、羟基、醛基的2#改性树脂,含有酰胺基的3#改性树脂作为细化CO2硬化水玻璃凝胶胶粒的改性剂的主干材料,对水玻璃进行改性处理。实验结果表明：1#改性树脂改性水玻璃与普通水玻璃相比,提高了常温下的粘结强度;改善了高温强度;消除了800℃时型砂的残留强度峰值。浇注实践证实,改性水玻璃能在实际生产中成功地应用,并具有溃散性好,浇出的铸件质量好等优点。     

CO2硬化工艺用改性水玻璃的合成研究

提高CO2水玻璃砂粘结强度的关键在于抑制硬化过程中胶粒的过于长大,可行的途径是向水玻璃中引入能与水玻璃起作用并能阻抑胶粒长大,而且对CO2硬化不引起、或少引起负面影响的物质.选择采用含有羰基、羧基的1#改性树脂,含有苯环、羟基、醛基的2#改性树脂,含有酰胺基的3#改性树脂,作为细化CO2硬化水玻璃凝胶胶粒的主要化合物为改性剂的主干材料对水玻璃进行改性处理.实验结果表明,1#、2#改性树脂加入量为10%为宜,3#改性树脂加入量(按PAM固体含量算)以0.2%为宜.     

改性水玻璃的X衍射分析

分别选择带有不同极性基团的1^#、2^#、3^#改性用树脂作为改性剂的主干材料,对水玻璃进行改性处理。实验结果表明：改性水玻璃与普通水玻璃相比,明显提高了常温下的粘结强度,大大改善了热强度和高温强度,从根本上改变了800℃时的残留强度峰值。为什么会有这样的效果呢？为寻求问题的答案,我们对普通水玻璃G和改性水玻璃18^#粘结剂摸进行X衍射分析。实验结果表明：普通水玻璃和改性水玻璃吹CO2硬化后的凝胶膜组织以非晶态为主,含有少量的晶态物质,但是这两种水玻璃凝胶膜的X衍射图谱并不相同。普通和改性水玻璃吹CO2硬化后的凝胶膜分别在不同温度下焙烧,在600℃和800℃的产物中,两种水玻璃的物相显著不同处是改性水玻璃中有有机酸钠和有由氧化钠、高价金属等形成的多元化合物。     

不同硬化方法形成的水玻璃胶粒的微观形态变化及其原因探讨

采用有机酯硬化、加热硬化钠水玻璃砂的强度均比CO2硬化的成倍提高。通过实验和分析可知：水玻璃砂CO2硬化法比有机酯硬化法、加热硬化法强度低的主要原因是CO2硬化法的凝胶胶粒粗大。酯硬化法之所以可获得细小的水玻璃凝胶胶粒是由于醋酸和聚硅酸表面硅羟基以氢键键合，即通过氢键使醋酸束缚在高聚硅酸盐粒子上阻抑胶粒长大。加热硬化时胶粒细小是靠外加的能量，使水玻璃水溶液减少，浓度增大，这样，既增加硅酸分子间碰撞机会，有利形成更多的胶粒，也使胶粒中包含的水溶液变少，因而胶粒细小。CO2硬化时，硅酸的硅羟基与硅羟基间的结合可以自由进行，缺乏制约，而且，胶粒中包含的水溶液较多，因而胶粒粗大。所以，提高CO2水玻璃砂粘结强度的关键在于抑制硬化过程中胶粒的过于长大。     

磷酸氢二钠及木糖醇改性水玻璃对微波硬化水玻璃砂存放强度影响

研究了磷酸氢二钠和木糖醇两种改性剂加入量对微波硬化水玻璃砂样存放强度的影响,通过红外光谱和扫描电镜等测试方法,对普通水玻璃砂和改性水玻璃砂的官能团及微观组织进行了分析。试验研究结果表明,改性后的水玻璃砂样存放强度高于普通水玻璃砂样的存放强度,当改性剂加入量为水玻璃质量的2％时,砂样的存放强度效果最佳;样品的红外图谱表明,改性后的水玻璃砂中没有出现新的基团;扫描电镜分析表明,改性后,水玻璃膜均匀、完整地覆盖在砂粒表面,粘结桥中裂纹减少。     

脉冲电流对水玻璃改性的影响

为改进铸造用水玻璃砂的性能,采用脉冲电流的方法对水玻璃进行物理改性。使用自制的脉冲电流改性设备处理普通水玻璃,运用正交试验方法研究了电极材料、脉冲电压、脉冲频率、改性时间等工艺参数对水玻璃改性过程的影响。使用透射电子显微镜观察改性前后水玻璃的胶粒大小及凝膜形态,证明脉冲电流改性具有细化聚硅胶粒、提高凝胶膜质量的作用。经合理工艺改性后的水玻璃,可提高型砂的24 h强度48.5%。