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铸造用EPS乳液粘结剂的开发及关键技术研究

程冬梅  
【摘要】:泡沫聚苯乙烯塑料(Expanded Polystyrene,简称EPS)是当今世界上应用最广泛的塑料之一,大多数聚苯乙烯泡沫塑料是一次性使用,因其在自然界中不腐烂,也难以被生物降解,大量的废EPS一方面对环境造成了严重的污染,另一方面,也是对可再生资源的浪费。废EPS再生利用已成为一个备受关注的大问题。铸造行业造型、制芯每年都要消耗掉巨量的有机粘结材料,随着苯酚、糠醇等诸多原料价格的大幅上涨,研发新型低成本铸造粘结剂系统势在必行!本文题为铸造用EPS乳液粘结剂的开发及其关键技术的研究,不仅为聚苯乙烯的回收利用提供一种有效的方法,还为铸造粘结剂的开发提供一条新的途径。 本文采用废EPS为主要原料,通过乳化、改性等方法,制备出具有一定稳定性和粘结强度的EPS乳液粘结剂,采用CO2气体进行硬化,实现了快速造型、制芯。 首先,根据聚苯乙烯的分子结构及化学性质,并通过试验选择适合的溶剂及其用量对废EPS进行溶解。然后对EPS溶液进行乳化处理,配制了混合型乳化剂并确定了最佳的乳化时间、乳化温度以及含水量。 其次,为进一步提高其强度,对EPS乳液进行了改性处理。通过大量试验确定了改性剂的种类以及改性剂的最佳用量,并利用正交试验确定了EPS乳液粘结剂制备的最佳配比及工艺参数。 接下来,对EPS砂采用C02气体进行硬化工艺以及辅助添加剂的种类、用量等工艺参数进行了研究。研究了适合EPS乳液粘结剂砂的混砂工艺,包括粘结剂的加入量、混砂时间等。测定了EPS砂的吹气硬化强度、可使用时间、溃散性、发气量等工艺性能。 最后进行了生产验证及经济性分析,结果表明EPS乳液粘结剂砂具有良好的工艺性能,能够满足铸造造型制芯生产的基本要求。


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