专利名称：一种硅溶胶粘结剂及其制造方法
技术领域：
本发明属于粘结剂复合材料及其制造方法，特别涉及一种用高聚物改性的硅溶胶粘结剂及其制造方法。
随着环保要求越来越高，九十年代一些国家通过“降低空气中有机挥发物含量”的环保条例，促进了在熔模铸造业由醇基粘结剂向水基硅溶胶粘结剂的发展。九十年代杜邦公司研制出含高聚物的水基快干粘结剂，以消除制壳车间中存在的有机挥发物，并保持了与硅酸乙酯相当的生产效率，之后顺利在英国Rolls Royce公司投入实际生产应用。
但这类用高聚物改性的硅溶胶，往往是酸性的硅溶胶，如美国专利文献1992年6月2日(公开号为US 005118727A)公开的“一种含聚合物的硅溶胶稳定混合物”，文献记载了一种硅溶胶粘结剂，其包括硅溶胶溶液和PVA或甲基纤维素，并在pH值2.7-7.0下生成。但在实际应用中会出现以下问题酸性区域能保持硅溶胶与高聚物的稳定存在，但带来了应用中的许多不适。首先，现采用水基硅溶胶作粘结剂的熔模铸造厂家，所使用的硅溶胶其pH值一般在8.0-10.5，往往在9.0左右，使用粘结剂pH值的改变会引起很多习惯上的不适，另一方面，酸性硅溶胶往往会提高熔模铸造用耐火材料的性能要求，特别是纯度和浸出物要求。更为重要的是，该专利提及的对硅溶胶进行高要求的酸化、去离子化和金属离子表现改性，既会带来工艺上的繁琐，更会带来成本的上升和售价的提高，限制了其推广和应用。
当然，改性硅溶胶粘结剂还可用于熔模铸造之外的一些领域，而酸性硅溶胶会限制在一些领域的应用。
为解决上述问题，本发明采用了以下技术方案一种硅溶胶粘结剂，其成分含有20-30％ SiO2的碱性硅溶胶，不高于[(32-100×SiO2％)/320]×100％的PVA，SiO2％为溶液中SiO2的质量百分含量，所述PVA是聚乙烯醇，[(32-100×SiO2％)/320]×100％的计算值是溶液中PVA的质量百分含量。
上所述硅溶胶粘结剂其酸碱度为pH值在7.5-9.5。
本发明所述硅溶胶粘结剂的制造方法a、配制PVA水溶液；b、准备碱性硅溶胶溶液；c、混合a、b两种溶液，并使之均匀。
上述硅溶胶粘结剂的制造方法中，所述准备碱性硅溶胶溶液后或在所述a、b两种溶液混合后还进行了pH值调整，所述pH调整值是通过加入经稀盐酸或稀硫酸或+2价金属离子的可溶性盐溶液或+3价金属离子的可溶性盐溶液处理后的离子交换树脂。
上述+2价金属离子的可溶性盐是CaCl2、+3价金属离子的可溶性盐是AlCl3。
采用了上述技术方案，一方面由于本发明的硅溶胶粘结剂是碱性的，适应熔模铸造厂家的使用习惯，而且本发明的硅溶胶粘结剂中含有PVA，硅溶胶粘结剂在熔模铸造行业应用中能加快干燥速度，提高熔模铸造时型壳的常温强度，降低残留强度，经试验证明，本发明的硅溶胶粘结剂可缩短熔模铸造制壳层间干燥时间，提高常温强度，降低残留强度。另一方面，本发明的硅溶胶粘结剂可用碱性硅溶胶直接加入PVA水溶液制得，工艺简单，生产成本低。
(2)碱性硅溶胶的准备，常规普通硅溶胶均可满足本发明要求，其指标一般为SiO2含量在10-40％，最高达50％，PH值在8.5-10.5，如果PH值太高，可适当调整PH值。调整幅度往往需根据产品要求而定。如初始碱性硅溶胶的PH值已达到硅溶胶粘结剂要求，也可以不作调整，即使在较高的PH值时也是这样。同样，即使始硅溶胶的PH值已较低，但如不符合成品要求的酸碱度也需作相应调整。
当然，在本专利实施过程中，调整PH值可以在初始碱性硅溶胶中直接调整，也可在碱性硅溶胶与PVA或改性淀粉或改性纤维素水溶液混合后进行调整，调整的方法与工艺是完全一样的。
调整PH值可用离子交换树脂按常规方法实现。可以是固定床交换柱法，也可以用动态法。离子交换树脂在使用前用酸(如稀HCl、稀H2SO4)或盐溶液处理。这里的盐溶液是指含+2价、+3价金属离子的可溶性盐溶液。离子交换树脂使用方法可参考有关书籍。
(3)混合。把上述二步制得的碱性溶胶和PVA溶液在搅拌下混合即可，混合的次序以在搅拌的硅溶胶中慢慢加入PVA溶液为好，混合后硅溶胶粘结剂如果SiO2含量和PVA含量过高，可以通过添加蒸馏水来稀释。
实验证明，PVA的加入量与溶液中SiO2含量有相关性，如PVA的加入太多会影响其稳定性，实验得到能保证溶液稳定的PVA最大百分含量的经验公式为[(32-100×SiO2％)/320]×100％。在硅溶胶溶液中SiO2含量实际应用中，可通过调整碱性硅溶胶溶液中SiO2含量，PVA水溶液的浓度，以及一定的蒸馏水量，根据成品要求计算加入即可。
实施例1取PVA0.6克，加5.4克水，配制成6克含10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.6％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.6％，PH值为9.5。
实施例2取PVA0.4克，加5.6克水，配制成6克含6.7％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.4％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.4％，PH值为9.5。
实施例3取PVA0.1克，加5.9克水，配制成6克含1.7％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.1％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％盐硫酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.1％，PH值为9.5。
实施例4取PVA0.6克，加5.4克水，配制成6克含10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.6％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.6％，PH值为8.5。
实施例5取PVA0.4克，加5.6克水，配制成6克含6.7％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.4％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.4％，PH值为8.5。
实施例6取PVA0.1克，加5.9克水，配制成6克含1.7％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.1％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.1％，PH值为8.5。
实施例7取PVA0.6克，加5.4克水，配制成6克含10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.6％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.6％，PH值为7.5。
实施例8取PVA0.4克，加5.6克水，配制成6克含6.7％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.4％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.4％，PH值为7.5。
实施例9取PVA0.1克，加5.9克水，配制成6克含1.7％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的6克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.1％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.1％，PH值为7.5。
实施例10取PVA2.2克，加19.8克水，配制成22克10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的22克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25％，PVA含量为2.2％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为25％，PVA含量为2.6％，PH值为9.5。
实施例11取PVA0.5克，加9.5克水，配制成10克含5％PVA的水溶液备用。取含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.5％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含28％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.5％，PH值为9.5。
实施例12取PVA0.1克，加9.9克水，配制成10克含1％PVA的水溶液备用。取含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.1％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含28％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.1％，PH值为9.5。
实施例13取PVA2.2克，加19.8克水，配制成22克10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的22克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25％，PVA含量为2.2％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为25％，PVA含量为2.6％，PH值为8.5。
实施例14取PVA0.5克，加8.5克水，配制成10克含5％PVA的水溶液备用。取含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.5％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含28％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.5％，PH值为8.5。
实施例15取PVA0.1克，加9.9克水，配制成10克含1％PVA的水溶液备用。取含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.1％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含28％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaC12或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.1％，PH值为8.5。
实施例16取PVA2.2克，加19.8克水，配制成22克10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液94克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的22克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25％，PVA含量为2.2％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为25％，PVA含量为2.6％，PH值为7.5。
实施例17取PVA0.5克，加7.5克水，配制成10克含5％PVA的水溶液备用。取含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.5％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含28％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为30％，PVA含量为0.5％，PH值为7.5。
实施例18取PVA0.1克，加9.9克水，配制成10克含1％PVA的水溶液备用。取含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.1％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含28％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％盐硫酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为25.2％，PVA含量为0.1％，PH值为7.5。
实施例19取PVA3.75克，加33.75克水，配制成37.5克10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液62.5克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的37.5克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为3.75％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为3.75％，PH值为9.5。
实施例20取PVAl.6克，加18.4克水，配制成20克含8％PVA的水溶液备用。取含25％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液80克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的20克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为1.6％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含25％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含25％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为1.6％，PH值为9.5。
实施例21取PVA0.1克，加9.9克水，配制成10克含1％PVA的水溶液备用。取含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到9.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为0.1％，PH值为9.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含22.2％SiO2、PH值为9.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为0.1％，PH值为9.5。
实施例22VA3.75克，加33.75克水，配制成37.5克10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液62.5克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的37.5克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为3.75％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为3.75％，PH值为8.5。
实施例23取PVA1.6克，加18.4克水，配制成20克含8％PVA的水溶液备用。取含25％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液80克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的20克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为1.6％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含25％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含25％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为1.6％，PH值为8.5。
实施例24取PVA0.1克，加9.9克水，配制成10克含1％PVA的水溶液备用。取含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到8.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为0.1％，PH值为8.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含22.2％SiO2、PH值为8.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为0.1％，PH值为8.5。
实施例25取PVA3.75克，加33.75克水，配制成37.5克10％PVA的水溶液备用。取含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液62.5克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的37.5克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为3.75％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含32％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含32％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为3.75％，PH值为7.5。
实施例26取PVA1.6克，加18.4克水，配制成20克含8％PVA的水溶液备用。取含25％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液80克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的20克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为1.6％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含25％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含25％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含28％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为1.6％，PH值为7.5。
实施例27取PVA0.1克，加9.9克水，配制成10克含1％PVA的水溶液备用。取含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶100克，经5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理，使其PH值到7.5，取该溶液90克，在连续搅拌下慢慢加入前面配制好的10克PVA水溶液。混合后得到本发明的硅溶胶粘结剂100克，其SiO2含量为20％，PVA含量为0.1％，PH值为7.5。
按照本实施例，用5％稀硫酸处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
同样，直接取用含22.2％SiO2、PH值为7.5的碱性硅溶胶，按上述方法直接加入PVA溶液也可得到与上述相同的硅溶胶粘结剂，其使用效果也与上述硅溶胶粘结剂一样。
另外，用5％的CaCl2或ALCl3溶液处理过的离子交换树脂代替5％稀盐酸处理过的离子交换树脂处理含22.2％SiO2、PH值为10.5的碱性硅溶胶，可得到的硅溶胶粘结剂，其SiO2含量为20％，PVA含量为0.1％，PH值为7.5。
为了检验上述实施例所配制成的硅溶胶在精密铸造中的使用性能，本申请人通过模拟精密铸造的过程，测量了各实施例所制硅溶胶型壳的性能指标，具体方法如下1、制作蜡模用商品精密铸造用中温蜡(K512)制备尺寸为12.7mm×25.4mm×203.2mm的蜡模若干。
2、配制涂料用国产河北开滦矿物局的精密铸造用200目煤矸粉和各实施例所制硅溶胶以1.5左右的粉液比配制涂料，控制涂料粘度为20～22秒(用4号涂料杯测试)。
3、制涂料块将涂料均匀涂抹于蜡模上，撒上30/60目煤矸砂后自然干燥，待干燥后再重复涂挂，共涂四层，最后一层不撒砂。
环境条件相对湿度60～70％、温度22～25℃、普通电扇吹风(风速约3米/秒)。
层间干燥时间以涂挂下一层时较少回溶可顺利涂挂为标准。
在完成涂挂24小时后加温脱蜡。
4、常温强度测量将3所制得的涂料块在110℃下保温2小时，测量其强度。
5、高温强度测量将3所制得的涂料块放入焙烧炉，在300℃以下入炉，逐渐升温至900℃，保温2小时，降至300℃以下出炉，测量其强度。
6、残留强度测量将3所制得的涂料块放入焙烧炉，在300℃以下入炉，逐渐升温至1500℃，保温2小时，降至300℃以下出炉，测量其强度。
上述4、5、6测量方法和仪器按照HB5352.1-86《(熔模铸造型壳抗弯强度测量方法》。
对27个实施例的样品进行了测试，并对照上虞市宇达化工有限公司GS-30硅溶胶和市售硅酸乙酯32进行了对比试验，硅酸乙酯在配制涂料前进行了水解处理。
从试验的情况看，对相同配料的硅溶胶，在不同PH值时其涂料和型壳性能基本一致。影响硅溶胶使用性能的主要是其中SiO2含量和PVA含量。根据试验，各实施例检测情况如下
从上述各实施例的效果可见，本发明的硅溶胶粘结剂适用于不同的铸造材料领域，具有良好的推广应用价值。
权利要求
1.一种硅溶胶粘结剂，其特征在于其成分含有20-30％SiO2的碱性硅溶胶，不高于[(32-100×SiO2％)/320]×100％的PVA。
2.根据权利要求1所述的硅溶胶粘结剂，其特征在于所述硅溶胶粘结剂其酸碱度为pH值在7.5-9.5。
3.前面所述硅溶胶粘结剂的制造方法a、配制PVA水溶液；b、准备碱性硅溶胶溶液；c、混合a、b两种溶液，并使之均匀。
4.根据权利要求3所述硅溶胶粘结剂的制造方法，所述准备碱性硅溶胶溶液后或在所述a、b两种溶液混合后还进行了pH值调整，所述pH调整值是通过加入经稀盐酸或稀硫酸或+2价金属离子的可溶性盐溶液或+3价金属离子的可溶性盐溶液处理后的离子交换树脂。
5.根据权利要求4所述硅溶胶粘结剂的制造方法，其特征在于所述+2价金属离子的可溶性盐是CaCl2。
6.根据权利要求4所述硅溶胶粘结剂的制造方法，其特征在于所述+3价金属离子的可溶性盐是AlCl3。
全文摘要
本发明公开了一种用高聚物改性的硅溶胶粘结剂及其制造方法。其技术方案一种硅溶胶粘结剂，其成分含有20－30％SiO
文档编号B22C1/16GK1438082SQ0216071
公开日2003年8月27日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年9月16日
发明者章浩龙 申请人:章浩龙