有机酯固化剂对水玻璃的硬化机理及种类分析

水玻璃砂的固化剂有气体(如CO₂)、固体(如硅铁粉、β硅酸二钙、氟硅酸钠等)和液体(如丙烯碳酸酯、多元醇乙酸酯等)。固体固化剂因加入量等原因使用逐渐减少。

有机酯是水玻璃砂最常用的液态固化剂。有机酯在水玻璃的碱性介质中水解成醇和酸,水解生成的酸中和水玻璃中部分Na₂ O组分,使水玻璃模数升高。同时,反应生成的醇吸收溶剂化水,反应生成的有机酸钠盐(如醋酸钠)吸收结晶水,使型砂体系中的水玻璃浓度升高。根据水玻璃硬化机理可知(见4.2节),水玻璃的粘度随着其模数和浓度的升高而增大,当其达到一定的临界值后便失去流动性而硬化。有机酯的种类很多,国内用于水玻璃砂固化剂的有以下几种:

1)丙三醇乙酸酯类,又称甘油醋酸酯,其化学分子式及物理性能见表4-7。

表4-7 丙三醇乙酸酯类分子式及物理性能

有机酯的硬化反应速度,通常取决于它在水中的溶解度和水解速度。这三种有机酯中丙三醇单乙酸酯水解生成酸的比例太少,一般不采用。丙三醇二乙酸酯是硬化反应极快的酯,丙三醇三乙酸酯是硬化反应极慢的酯,这两种酯按不同比例混合,可以自成体系。由丙三醇二乙酸酯和丙三醇三乙酸酯搭配组成的慢、中、快酯见表4-8。

表4-8 丙三醇二乙酸酯和丙三醇三乙酸酯搭配组成的慢、中、快酯

2)乙二醇和二乙二醇醋酸酯类,其化学分子式和物理性能见表4-9。

表4-9 乙二醇和二乙二醇醋酸酯类化学分子式和物理性能(www.xing528.com)

3)丙烯碳酸酯,是一种无色、无臭的液体,能溶于水,是一种硬化反应速度极快的酯,其化学分子式为

商品有机酯有许多不同牌号,以区别不同的硬化速度,不同的有机酯一般都是用这些有机酯按不同的比例配制而成,如市场供应的MDT系列有机酯在不同使用温度下使用的配比见表4-10。

表4-10 不同使用温度下有机酯的配比(质量比)

对用于铸造生产的有机酯至今尚未制定统一的产品质量标准。表4-11是国内某化工公司的铸造用有机酯技术指标。

表4-11 国内某化工公司的铸造用有机酯技术指标(Q/320282NZX001—2003)