基于纳米粒子的砂调整剂组合物及其合成方法与流程

文档序号:15101072发布日期:2018-08-04 15:45阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于铸造工业的基于纳米粒子的砂调整剂组合物,其特征在于,所述成分包括:

一原料化合物1;

一原料化合物2;

一原料化合物3;以及

一原料化合物4;

其中,所述原料化合物1包括:一含碳材料、一碳氢化合物、一超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子、一超细陶瓷氧化物纳米粒子、以及金属丝,且其中存在于所述原料化合物1中的含碳材料的量为85-98%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的碳氢化合物的量为2-10%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子的量为1-10%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的超细陶瓷氧化物纳米粒子的量为1-10%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的金属丝的量为2%w/w;

其中,所述原料化合物2包括碳源或是天然碳源,且其中所述天然碳源选自由铝屑、咖啡壳、稻米/稻壳和罗望子壳所组成的一群组,其中所述原料化合物2中存在的量超过70%w/w,且其中所述原料化合物2中的灰分含量小于3%w/w,且其中所述原料化合物2中的水分含量小于5%w/w,且其中所述原料化合物2的粒度在-20筛目至+100筛目的范围内;

其中,所述原料化合物3包括碳源或是合成或是不可再生的来源,且其中所述合成或不再生的碳源选自由煤粉、石墨、沥青粉、以及煅烧石油焦(CPC)组成的一群组,且其中所述原料化合物3中的灰分含量小于3%w/w,且其中所述原料化合物3中的挥发物含量多于10%w/w,且其中所述原料化合物3的水分含量小于5%w/w;以及

其中,所述原料化合物4包括碳氢化合物,且其中所述碳氢化合物选自由C5至C36组成的群组,且其中所述原料化合物4中的灰分含量小于0.05%w/w,且其中所述原料化合物4中的挥发物含量多于90%w/w,且其中所述原料化合物4的水分含量小于5%w/w;以及

其中,用于铸造工业的所述基于纳米粒子的砂调整剂成分包括在砂模中浸渍到碳中的纳米粒子。

2.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述含碳材料选自由灯黑、及/或炉黑组成的群组,且其中所述含碳材料包括碳、碳氢化合物与灰分,且其中存在于所述含碳材料中的碳的量在80-95%的范围内,且其中存在于所述含碳材料中的氢的量在1.6-3%的范围内,且其中存在于所述含碳材料中的灰分的量小于2%,且其中所述含碳材料的粒度小于1.2mm,且其中所述含碳材料的软化点大于110℃,且其中存在于所述含碳材料中的挥发物的量多于50%w/w,且其中含碳材料的水分含量小于8%。

3.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述碳氢化合物选自由C5至C36化合物所组成的群组,且其中存在于所述碳氢化合物中的灰分的量小于0.05%w/w,且其中存在于所述碳氢化合物中的挥发物的量多于90%,且其中存在于所述碳氢化合物中的水分含量小于5%w/w。

4.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子选自由CuFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、CuZnFe2O4、Fe2O5、伽玛Fe2O3、Fe3O4、以及ZnO所组成的群组,并且其中所述超细金属或所述金属氧化物化合物纳米粒子的粒度小于0.1微米,且其中所述超细金属或所述金属氧化物化合物纳米粒子的熔点为1000℃。

5.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述超细陶瓷氧化物纳米粒子选自由氧化铝、铍、氧化铈、二氧化锆、二氧化硅/硅粉,或熔融二氧化硅所组成的一群组,且其中所述超细陶瓷氧化物纳米粒子的粒度小于0.1微米。

6.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,存在于所述原料化合物1中的石墨烯的量小于1%w/w,并且其中存在于所述原料化合物1中的挥发物的量小于15%w/w,且其中含碳材料的碳成分具有与石墨类似的具有共价键的结构,且其中碳成分用纳米陶瓷氧化物和纳米金属氧化物浸渍,且其中存在于原料化合物1中的灰分为30%w/w,特别是存在于原料化合物1中的灰分量为9-16%w/w,且其中原料化合物1在926℃的温度下表现出流动特性。

7.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,原料化合物1的分子组成包括:碳、氢、氮、氧、二氧化硅、锌、铁、钛、铝、钠、钾、镁、以及铜,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述碳的含量为80-88%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述氢的含量为1.5-2%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述氮的含量为0.3-0.4%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述氧的含量小于3%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述硅的含量小于3%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述锌的含量为3-4%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述铁的含量为3-5%,且其中钛、铝、钠、钾、镁、以及铜一起存在于所述原料化合物1的分子组成中,其含量小于2%。

8.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述金属丝选自由铁、铁合金,钢或钢的合金的金属或合金所组成的群组,且其中所述金属丝的直径在0-1.2mm的范围内,且其中所述金属丝的直径在0-3mm的范围内,且其中所述金属丝形成一中间化合物,且其中所述中间化合物包括碳粒子、金属粒子和陶瓷粒子。

9.一种合成一用于铸造工业的基于纳米粒子的砂调整剂组合物的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

合成原料化合物1;

在混合机中混合原料化合物2和原料化合物4;

将所述原料化合物2和所述原料化合物4混合10分钟,直至将所述原料化合物4均匀地涂覆在所述原料化合物2上,以获得中间产物;

在混合机中将所述原料化合物1和所述原料化合物3混合到所述中间产物中10分钟,以获得均匀的混合物;

获得用于铸造工业的基于纳米粒子的砂调整剂成分,其中,用于铸造工业的所述基于纳米粒子的砂调整剂成分包括在砂模中浸渍到碳中的纳米粒子;以及

包装或装袋用于铸造工业的基于纳米粒子的砂调整剂成分;

其中,所述原料化合物1包括:一含碳材料、一碳氢化合物、一超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子、一超细陶瓷氧化物纳米粒子与金属丝,且其中存在于所述原料化合物1中的含碳材料的量为85-98%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的碳氢化合物的量为2-10%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子的量为1-10%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的超细陶瓷氧化物纳米粒子的量为1-10%w/w,且其中存在于所述原料化合物1中的金属丝的量为2%w/w;并且

其中,所述原料化合物2包括碳源或是天然碳源,且其中所述天然碳源选自由铝屑、咖啡壳、稻米/稻壳、以及罗望子壳所组成的一群组;并且

其中,所述原料化合物3包括碳源或是合成或是不可再生的来源,且其中所述合成或不再生的碳源选自由煤粉、石墨、沥青粉、以及煅烧石油焦(CPC)组成的一群组、以及

其中,所述原料化合物4包括碳氢化合物,且其中所述碳氢化合物选自由C5至C36组成的群组。

10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,合成原料化合物1的方法包括以下步骤:

将所述含碳材料、所述碳氢化合物、所述超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子、所述超细陶瓷氧化物纳米粒子、以及所述金属丝混合得到一混合物;

在200-500℃的温度下加热所述混合物并在一反应器中持续搅拌1小时;

保持加热的所述混合物的温度8-24小时,并在所述反应器中持续搅拌,且其中压力保持在0.3巴至45巴的范围内;

停止供热8-24小时后终止反应;使环境温度的空气通过所述反应器中的所述混合物,并继续反应器与所述混合物的搅拌,以将所述混合物冷却至室温或50℃的温度,以获得原料化合物1;以及

包装或装袋原料化合物1。

11.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述含碳材料选自由灯黑、及/或炉黑组成的群组,且其中所述含碳材料的粒度小于1.2mm,且其中所述含碳材料的软化点大于110℃,且其中存在于所述含碳材料中的挥发物的量多于50%w/w,且其中含碳材料的水分含量小于8%,且其中存在于所述含碳材料中的碳的量在80-95%的范围内,且其中存在于所述含碳材料中的氢的量在1.6-3%的范围内,且其中存在于所述含碳材料中的灰分的量小于2%w/w。

12.如权利要求9所述的方法,其特征在于,存在于所述碳氢化合物中的灰分的量小于0.05%w/w,且其中存在于所述碳氢化合物中的挥发物的量多于90%,且其中存在于所述碳氢化合物中的水分含量小于5%w/w。

13.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述超细金属/金属氧化物化合物纳米粒子选自由CuFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、CuZnFe2O4、Fe2O5、伽玛Fe2O3、Fe3O4、以及ZnO所组成的群组,并且其中所述超细金属或所述金属氧化物化合物纳米粒子的粒度小于0.1微米,且其中所述超细金属或所述金属氧化物化合物纳米粒子的熔点为1000℃。

14.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述超细陶瓷氧化物纳米粒子选自由氧化铝、铍、氧化铈、二氧化锆、二氧化硅/硅粉,或熔融二氧化硅所组成的一群组,且其中所述超细陶瓷氧化物纳米粒子的粒度小于0.1微米。

15.如权利要求9所述的方法,其特征在于,存在于原料化合物1中的石墨烯的量小于1%w/w,并且其中存在于原料化合物1中的挥发物的量小于15%w/w,且其中含碳材料的碳成分具有与石墨类似的具有共价键的结构,且其中碳成分用纳米陶瓷氧化物和纳米金属氧化物浸渍,且其中存在于原料化合物1中的灰分为30%w/w,特别是灰分量为9-16%w/w,且其中原料化合物1在926℃的温度下表现出流动特性。

16.如权利要求9所述的方法,其特征在于,原料化合物1的分子组成包括:碳、氢、氮、氧、二氧化硅、锌、铁、钛、铝、钠、钾、镁、以及铜,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述碳的含量为80-88%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述氢的含量为1.5-2%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述氮的含量为0.3-0.4%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述氧的含量小于3%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述硅的含量小于3%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述锌的含量为3-4%,且其中在所述原料化合物1的分子组成中,所述铁的含量为3-5%,且其中钛、铝、钠、钾、镁、以及铜一起存在于所述原料化合物1的分子组成中,其含量小于2%。

17.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述金属丝选自由铁、铁合金,钢或钢的合金的金属或合金所组成的群组,且其中所述金属丝的直径在0-1.2mm的范围内,且其中所述金属丝的长度在0-3mm的范围内,且其中所述金属丝形成一中间化合物,且其中所述中间化合物包括碳粒子、金属粒子和陶瓷粒子。

18.如权利要求9所述的方法,其特征在于,其中所述原料化合物2中存在的量超过70%w/w,且其中所述原料化合物2中的灰分含量小于3%w/w,且其中所述原料化合物2中的水分含量小于5%w/w,且其中所述原料化合物2中的灰分含量小于3%w/w,且其中所述原料化合物2的粒度在-20筛目至+100筛目的范围内。

19.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述原料化合物3中的灰分含量小于3%w/w,且其中所述原料化合物3中的挥发物含量多于10%w/w,且其中所述原料化合物3的水分含量小于5%w/w。

20.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述原料化合物4中的灰分含量小于0.05%w/w,且其中所述原料化合物4中的挥发物含量多于90%w/w,且其中所述原料化合物4的水分含量小于5%w/w。

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