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摘 要：介绍了水玻璃的老化现象以及阻止老化的方法，提出了液相法改性水玻璃生产的工艺原理，该产品在现场应用中取得了比较好的效果，改性水玻璃无论从产品的生产工艺，还是使用性能，特别是环保角度考虑，具有较好的推广价值。
关键词：液相法；改性水玻璃；生产；应用
水玻璃作为一种造型用粘结剂，广泛地应用于型砂生产中，在生产和使用过程中都无刺激性和有害气体产生，对生产工人的身体健康有利，同树脂相比，水玻璃的成本低，但由于水玻璃的老化现象及普通水玻璃的粘结力低，在型砂的生产中水玻璃的加入量高，型砂的溃散性差，铸件的出砂清理困难，随着绿色环保和清洁生产要求的提出，以及树脂使用过程中出现的质量问题，加上生产成本、环境保护等方面的压力，采取有效措施对水玻璃进行物理或化学改性，提高水玻璃的粘结力，从而降低型砂中水玻璃的加入量，使型砂的溃散性得到改善，使水玻璃的旧砂回用得以实现，该水玻璃应用于酯硬化法和CO2硬化法生产铸钢件取得了比较好的效果。
1、水玻璃改性的方法及作用机理
1.1、水玻璃的老化及改性的必要
水玻璃在贮放过程中，模数和密度基本保持不变，但粘度不断下降，表面张力持续提高，凝胶速度加快，粘结强度不断下降，这是水玻璃中自发进行聚合反应，缓慢释放能量，这称作老化。老化现象对水玻璃的使用性能有很大害处，模数越高，老化越严重，使高模数水玻璃的应用困难，由于粘度降低，为保证型砂强度，须多加水玻璃，导致型砂溃散性差。
1.2、水玻璃的化学改性
化学改性是往水玻璃中加一种或数种其他物质，阻缓老化，减少因老化而损失的粘结强度。改性剂必须满足四项要求：具有与硅羟基形成氢键的能力、具有表面活性、活性随聚合度而生高、分子折叠后可将每平方纳米8-10个硅羟基覆盖住。化学改性既能提高型砂的常温强度，又能降低残留强度。化学改性花费不多但增强效果显著，减少了水玻璃的加入量，具有极大的经济效益。
2、改性水玻璃的生产
2.1、改性剂的选用
改性水玻璃采用微量改性剂，加入水玻璃中搅拌均匀而成，改性剂加入量虽然少，但作用却很大，在选用时要考虑即可提高水玻璃砂抗吸湿性、流动性、冬季硬化速度及抗蠕变性，又可提高粘结强度提高、即时强度，降低水玻璃加入量，使砂型可长时期放置待用。
2.2、生产工艺
首先将原料石英砂和液碱加入投料槽中搅拌，开启泥浆泵将混合料打入反应釜中通入蒸汽加压，达到压力后反应4小时将产品打入中间槽，再用提纯泵打入提纯装置中进行过滤，滤液进入储存罐取样化验，合格后将滤液打入调配罐，按配方要求加入溃散剂、改性剂反应，反应结束后从调配罐取样化验，合格后打入储存罐。
2.3、改性水玻璃的性能
改性水玻璃具有高強度、低粘度的特性，比普通水玻璃的强度提高30%左右，模数和密度决定着粘结剂在砂粒表面流动的难易程度，水玻璃的粘度越低，它的湿润角越大，表面张力小，使水玻璃粘结膜在短时间内较好地包覆砂粒表面，提高型砂的强度，从而使水玻璃的加入量大大降低。
3、改性水玻璃的应用
3.1混砂工艺
改性水玻璃加入量多，强度就提高，溃散性就降低，在生产应用中一定要控制好加入量，在保证型砂强度的前提下，加入量控制在下限，可以改善溃散性，水玻璃砂强度只要能保证砂芯的表面质量及在浇注时不产生变形，不产生断芯，从而保证铸件表面质量和尺寸精度。改性水玻璃同普通水玻璃相比，粘结性能大幅度提高，溃散性能改善，酯硬化生产线生产铸钢件应用改性水玻璃砂工艺优点是粘结强度高，水玻璃加入量少，加入量控制在2.5-3.5%，旧砂溃散性能好（见表一）。
3.2 应用效果
目前应用改性水玻璃砂生产产品有摇枕、侧架、车钩等铸钢件，应用结果表明，该改性水玻璃加入量少，型砂强度高，抗吸湿性好，溃散性好，减轻了工人的劳动强度。生产出的铸件表面光洁，尺寸精度高，基本无裂纹、气孔等缺陷。
4、结论
（1）、液想法生产的改性水玻璃清澈透明，提高了产品质量，降低了成本，增加了经济效益。
（2）、改性水玻璃应用于型砂生产的各种大中小铸钢件中，由于具有良好的高温退让性能及低发气性，减少了铸钢件裂纹、气孔、粘砂等到缺陷，获得质量优良的铸件。
（3）、改性水玻璃在生产和使用过程中，环境污染小，对工人健康有利；溃散性较好，工人劳动强度低，符合绿色环保要求。
参考文献：
[1]李远才.董选普.铸造造型材料实用手册. 北京：机械工业出版社.2015
[2]朱纯熙.卢晨.等.水玻璃基础理论[M].上海：上海交通大学出版社.2000.
[3]樊自田.朱以松.董选普.水玻璃砂工艺原理及应用技术.北京：机械工业出版社.2016.
关键词：液相法；改性水玻璃；生产；应用
水玻璃作为一种造型用粘结剂，广泛地应用于型砂生产中，在生产和使用过程中都无刺激性和有害气体产生，对生产工人的身体健康有利，同树脂相比，水玻璃的成本低，但由于水玻璃的老化现象及普通水玻璃的粘结力低，在型砂的生产中水玻璃的加入量高，型砂的溃散性差，铸件的出砂清理困难，随着绿色环保和清洁生产要求的提出，以及树脂使用过程中出现的质量问题，加上生产成本、环境保护等方面的压力，采取有效措施对水玻璃进行物理或化学改性，提高水玻璃的粘结力，从而降低型砂中水玻璃的加入量，使型砂的溃散性得到改善，使水玻璃的旧砂回用得以实现，该水玻璃应用于酯硬化法和CO2硬化法生产铸钢件取得了比较好的效果。
1、水玻璃改性的方法及作用机理
1.1、水玻璃的老化及改性的必要
水玻璃在贮放过程中，模数和密度基本保持不变，但粘度不断下降，表面张力持续提高，凝胶速度加快，粘结强度不断下降，这是水玻璃中自发进行聚合反应，缓慢释放能量，这称作老化。老化现象对水玻璃的使用性能有很大害处，模数越高，老化越严重，使高模数水玻璃的应用困难，由于粘度降低，为保证型砂强度，须多加水玻璃，导致型砂溃散性差。
1.2、水玻璃的化学改性
化学改性是往水玻璃中加一种或数种其他物质，阻缓老化，减少因老化而损失的粘结强度。改性剂必须满足四项要求：具有与硅羟基形成氢键的能力、具有表面活性、活性随聚合度而生高、分子折叠后可将每平方纳米8-10个硅羟基覆盖住。化学改性既能提高型砂的常温强度，又能降低残留强度。化学改性花费不多但增强效果显著，减少了水玻璃的加入量，具有极大的经济效益。
2、改性水玻璃的生产
2.1、改性剂的选用
改性水玻璃采用微量改性剂，加入水玻璃中搅拌均匀而成，改性剂加入量虽然少，但作用却很大，在选用时要考虑即可提高水玻璃砂抗吸湿性、流动性、冬季硬化速度及抗蠕变性，又可提高粘结强度提高、即时强度，降低水玻璃加入量，使砂型可长时期放置待用。
2.2、生产工艺
首先将原料石英砂和液碱加入投料槽中搅拌，开启泥浆泵将混合料打入反应釜中通入蒸汽加压，达到压力后反应4小时将产品打入中间槽，再用提纯泵打入提纯装置中进行过滤，滤液进入储存罐取样化验，合格后将滤液打入调配罐，按配方要求加入溃散剂、改性剂反应，反应结束后从调配罐取样化验，合格后打入储存罐。
2.3、改性水玻璃的性能
改性水玻璃具有高強度、低粘度的特性，比普通水玻璃的强度提高30%左右，模数和密度决定着粘结剂在砂粒表面流动的难易程度，水玻璃的粘度越低，它的湿润角越大，表面张力小，使水玻璃粘结膜在短时间内较好地包覆砂粒表面，提高型砂的强度，从而使水玻璃的加入量大大降低。
3、改性水玻璃的应用
3.1混砂工艺
改性水玻璃加入量多，强度就提高，溃散性就降低，在生产应用中一定要控制好加入量，在保证型砂强度的前提下，加入量控制在下限，可以改善溃散性，水玻璃砂强度只要能保证砂芯的表面质量及在浇注时不产生变形，不产生断芯，从而保证铸件表面质量和尺寸精度。改性水玻璃同普通水玻璃相比，粘结性能大幅度提高，溃散性能改善，酯硬化生产线生产铸钢件应用改性水玻璃砂工艺优点是粘结强度高，水玻璃加入量少，加入量控制在2.5-3.5%，旧砂溃散性能好（见表一）。
3.2 应用效果
目前应用改性水玻璃砂生产产品有摇枕、侧架、车钩等铸钢件，应用结果表明，该改性水玻璃加入量少，型砂强度高，抗吸湿性好，溃散性好，减轻了工人的劳动强度。生产出的铸件表面光洁，尺寸精度高，基本无裂纹、气孔等缺陷。
4、结论
（1）、液想法生产的改性水玻璃清澈透明，提高了产品质量，降低了成本，增加了经济效益。
（2）、改性水玻璃应用于型砂生产的各种大中小铸钢件中，由于具有良好的高温退让性能及低发气性，减少了铸钢件裂纹、气孔、粘砂等到缺陷，获得质量优良的铸件。
（3）、改性水玻璃在生产和使用过程中，环境污染小，对工人健康有利；溃散性较好，工人劳动强度低，符合绿色环保要求。
参考文献：
[1]李远才.董选普.铸造造型材料实用手册. 北京：机械工业出版社.2015
[2]朱纯熙.卢晨.等.水玻璃基础理论[M].上海：上海交通大学出版社.2000.
[3]樊自田.朱以松.董选普.水玻璃砂工艺原理及应用技术.北京：机械工业出版社.2016.