本发明属于粘结剂技术领域，具体涉及一种铸件用高耐候粘结剂及其制备方法。
背景技术：
20世纪末期以后，我国将经济建设确立为发展的首要任务，使得我国社会经济各领域发展迅猛，取得了许多举世瞩目的成就，高速增长的经济也带动了我国铸造产业的快速发展，从2000年起我国铸件产量就超越美国，已连续14年位居世界第一，但也存在着一些问题，主要表现在以下几个方面：产品质量差、工艺水平低、低附加值、高污染、高能耗、作业环境恶劣、铸造从业人员素质参差不齐等。加快铸造产业转型升级、开发环保型铸造原辅材料，构建资源节约型、环境友好型社会，实现资源的可持续利用，已经成为眼下我国铸造产业发展的首要任务之一。
粘结剂作为铸造生产中不可或缺的原材料之一，其在铸造生产中的作用不言而喻，研究并推广使用自清洁、耐候性的粘结剂不仅有利于铸造行业的节能减排，有效减少污染，同时对铸件性能的提高也起到重要的作用。因此，提高粘结剂的耐候性至关重要。
粘结剂作为铸造生产中不可或缺的原材料之一，其在铸造生产中的作用不言而喻，研究并推广使用自清洁、耐候性的粘结剂不仅有利于铸造行业的节能减排，有效减少污染，同时对铸件性能的提高也起到重要的作用。因此，提高粘结剂的耐候性至关重要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种铸件用高耐候粘结剂及其制备方法，以提高粘结剂的耐候性和力学性能，从而为提高铸件的产品起到重要的作用。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种铸件用高耐候粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：改性丙烯酸树脂30-60份、羟基氟硅油2.5-7份、聚乙二醇3.2-6.5份、聚乙烯吡咯烷酮2.8-5.6份、聚丙烯酸酯4-8份、二硼化钛3-6份、碳化硅3.5-7.2份、聚二甲基硅氧烷5-10份、羟丙基甲基纤维素2.5-5份、二羟甲基丙酸1.5-3份、失水山梨糖醇脂肪酸酯0.8-2.6份、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]2-4份、流平剂1-3份、溶剂10-30份；
所述改性丙烯酸树脂的制备方法如下：在四口反应瓶中加入30份的去离子水、3-5份乳化剂升温搅拌，加入30份丙烯酸混合单体与8份氧化苯甲酰引发剂，升温至75℃，乳化聚合20min后，再添加20份混合单体及3份氧化苯甲酰引发剂，保温反应2h；然后添加20份改性混合单体及5份氧化苯甲酰引发剂，保温反应3h；最后将温度降至35-40℃，使用碱液调节ph为7～8，过滤收集滤料，将反应产品在烘箱中烘干，即得改性丙烯酸树脂；
所述丙烯酸混合单体为质量比为1:3:1的甲基丙烯酸羟乙酯、羟基丙烯酰胺、丙烯酸异辛酯；
所述改性混合单体为质量比为1:1:1的甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯；
所述乳化剂为质量比为2:1的壬基酚聚氧乙烯醚、硬酯酸聚氧乙烯酯。
优选的，本发明所述的一种铸件用高耐候粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：改性丙烯酸树脂45份、羟基氟硅油4.5份、聚乙二醇4.7份、聚乙烯吡咯烷酮4.2份、聚丙烯酸酯6份、二硼化钛4.5份、碳化硅5.3份、聚二甲基硅氧烷7.5份、羟丙基甲基纤维素3.7份、二羟甲基丙酸2.3份、失水山梨糖醇脂肪酸酯1.7份、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]3份、流平剂2份、溶剂20份。
优选的，所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
优选的，所述溶剂为体积比为1:2的二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺。
本发明所述的铸件用高耐候粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将改性丙烯酸树脂、羟基氟硅油、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯和溶剂置于反应釜中搅拌混合，于70-80℃的温度下搅拌混合30-60min；
（2）接着依次加入二硼化钛、碳化硅继续搅拌40-60min；
（3）将温度升高至80-85℃，最后将聚二甲基硅氧烷、羟丙基甲基纤维素、二羟甲基丙酸、失水山梨糖醇脂肪酸酯、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]、流平剂加入步骤（2）反应后的溶液中，继续搅拌1-2h，即得铸件用高耐候粘结剂。
优选的，所述制备过程中的搅拌转速为200-300r/min。
有益效果：本发明提供了一种铸件用高耐候粘结剂及其制备方法，本发明采用含氟混合单体对丙烯酸混合单体进行改性，同时在改性的过程中添加壬基酚聚氧乙烯醚和硬酯酸聚氧乙烯酯混合乳化剂与树脂进行共同聚合，氟改性的丙烯酸树脂可以提高粘结的化学稳定性、耐候性、耐水解性、疏水、疏油性，耐污染性大大提高，同时在常温干燥过程中形成良好的附着力和强度；所用的混合乳化剂中含有乙烯基官能团，聚合过程中除了提供乳化作用外，还能够与树脂单体进行共价结合，从而保持乳化剂在体系中的稳定性，避免了解吸现象的出现；羟基氟硅油的添加对含氟树脂的韧性和强度起到重要的作用，聚二甲基硅氧烷的添加提高粘结剂的疏水性，二硼化钛、碳化硅的添加对提高粘结剂的耐高温性以及粘结剂的机械强度起到重要的作用，羟丙基甲基纤维素和聚丙烯酸酯的复配提高粘结剂的粘结性能，甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]对粘结剂的固定起到重要的作用，失水山梨糖醇脂肪酸酯能够提高体系的稳定性，聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮提供粘结剂良好的成膜性。本发明制得的粘结剂具有理想的剪切强度和剥离强度，并且水接触角高达152°，具有良好的憎水性，同时耐高低温性、耐酸性良好，并且通过对比例得出，丙烯酸树脂的改性以及硼化钛和碳化硅填料的添加对粘结剂的性能具有重要的作用。因此本发明作为一种铸件用高耐候粘结剂具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
以下实施例所述改性丙烯酸树脂的制备方法如下：在四口反应瓶中加入30份的去离子水、3-5份乳化剂升温搅拌，加入30份丙烯酸混合单体与8份氧化苯甲酰引发剂，升温至75℃，乳化聚合20min后，再添加20份混合单体及3份氧化苯甲酰引发剂，保温反应2h；然后添加20份改性混合单体及5份氧化苯甲酰引发剂，保温反应3h；最后将温度降至35-40℃，使用碱液调节ph为7～8，过滤收集滤料，将反应产品在烘箱中烘干，即得改性丙烯酸树脂；
所述丙烯酸混合单体为质量比为1:3:1的甲基丙烯酸羟乙酯、羟基丙烯酰胺、丙烯酸异辛酯；
所述改性混合单体为质量比为1:1:1的甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯；
所述乳化剂为质量比为2:1的壬基酚聚氧乙烯醚、硬酯酸聚氧乙烯酯。
实施例1
一种铸件用高耐候粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：改性丙烯酸树脂45份、羟基氟硅油4.5份、聚乙二醇4.7份、聚乙烯吡咯烷酮4.2份、聚丙烯酸酯6份、二硼化钛4.5份、碳化硅5.3份、聚二甲基硅氧烷7.5份、羟丙基甲基纤维素3.7份、二羟甲基丙酸2.3份、失水山梨糖醇脂肪酸酯1.7份、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]3份、流平剂2份、溶剂20份。
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述溶剂为体积比为1:2的二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺。
本发明所述的铸件用高耐候粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将改性丙烯酸树脂、羟基氟硅油、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯和溶剂置于反应釜中搅拌混合，于75℃的温度下搅拌混合45min；
（2）接着依次加入二硼化钛、碳化硅继续搅拌50min；
（3）将温度升高至82℃，最后将聚二甲基硅氧烷、羟丙基甲基纤维素、二羟甲基丙酸、失水山梨糖醇脂肪酸酯、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]、流平剂加入步骤（2）反应后的溶液中，继续搅拌1.5h，即得铸件用高耐候粘结剂。
优选的，所述制备过程中的搅拌转速为250r/min。
实施例2
一种铸件用高耐候粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：改性丙烯酸树脂30份、羟基氟硅油2.5份、聚乙二醇3.2份、聚乙烯吡咯烷酮2.8份、聚丙烯酸酯4份、二硼化钛3份、碳化硅3.5份、聚二甲基硅氧烷5份、羟丙基甲基纤维素2.5份、二羟甲基丙酸1.5份、失水山梨糖醇脂肪酸酯0.8份、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]2份、流平剂1份、溶剂10份；
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述溶剂为体积比为1:2的二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺。
本发明所述的铸件用高耐候粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将改性丙烯酸树脂、羟基氟硅油、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯和溶剂置于反应釜中搅拌混合，于70℃的温度下搅拌混合30min；
（2）接着依次加入二硼化钛、碳化硅继续搅拌40min；
（3）将温度升高至80℃，最后将聚二甲基硅氧烷、羟丙基甲基纤维素、二羟甲基丙酸、失水山梨糖醇脂肪酸酯、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]、流平剂加入步骤（2）反应后的溶液中，继续搅拌1h，即得铸件用高耐候粘结剂。
所述制备过程中的搅拌转速为200r/min。
实施例3
一种铸件用高耐候粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：改性丙烯酸树脂40份、羟基氟硅油4份、聚乙二醇4份、聚乙烯吡咯烷酮3.5份、聚丙烯酸酯5份、二硼化钛4份、碳化硅4.2份、聚二甲基硅氧烷6份、羟丙基甲基纤维素3份、二羟甲基丙酸2份、失水山梨糖醇脂肪酸酯1.5份、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]2.5份、流平剂1.5份、溶剂15份；
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述溶剂为体积比为1:2的二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺。
本发明所述的铸件用高耐候粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将改性丙烯酸树脂、羟基氟硅油、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯和溶剂置于反应釜中搅拌混合，于72℃的温度下搅拌混合35min；
（2）接着依次加入二硼化钛、碳化硅继续搅拌45min；
（3）将温度升高至81℃，最后将聚二甲基硅氧烷、羟丙基甲基纤维素、二羟甲基丙酸、失水山梨糖醇脂肪酸酯、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]、流平剂加入步骤（2）反应后的溶液中，继续搅拌1.2h，即得铸件用高耐候粘结剂。
所述制备过程中的搅拌转速为220r/min。
实施例4
一种铸件用高耐候粘结剂，由以下重量份的原料制备而成：改性丙烯酸树脂60份、羟基氟硅油7份、聚乙二醇6.5份、聚乙烯吡咯烷酮5.6份、聚丙烯酸酯8份、二硼化钛6份、碳化硅7.2份、聚二甲基硅氧烷10份、羟丙基甲基纤维素5份、二羟甲基丙酸3份、失水山梨糖醇脂肪酸酯2.6份、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]4份、流平剂3份、溶剂30份；
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述溶剂为体积比为1:2的二甲基亚砜和n,n-二甲基甲酰胺。
本发明所述的铸件用高耐候粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将改性丙烯酸树脂、羟基氟硅油、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯和溶剂置于反应釜中搅拌混合，于80℃的温度下搅拌混合60min；
（2）接着依次加入二硼化钛、碳化硅继续搅拌60min；
（3）将温度升高至85℃，最后将聚二甲基硅氧烷、羟丙基甲基纤维素、二羟甲基丙酸、失水山梨糖醇脂肪酸酯、甲苯-2,4-二[n,n-二甲氨基丙脲]、流平剂加入步骤（2）反应后的溶液中，继续搅拌2h，即得铸件用高耐候粘结剂。
所述制备过程中的搅拌转速为300r/min。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1的丙烯酸树脂未使用改性混合单体和混合乳化剂进行改性。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2未添加硼化钛和碳化硅。
将实施例1-4和对比例1-2制得的粘结剂进行以下性能测试。测定结果如表1所示。从表1中得出，本发明制得的粘结剂具有理想的剪切强度和剥离强度，并且水接触角高达152°，具有良好的憎水性，同时耐高低温性、耐酸性良好，并且通过对比例得出，丙烯酸树脂的改性以及硼化钛和碳化硅填料的添加对粘结剂的性能具有重要的作用。
表1