The influence of metal oxide nanoparticles on properties of water glass

• Autorzy: Hutera, B. , Stypuła, B. , Kmita, A. , Drożyński, D.

Warianty tytułu

PL

Wpływ nanocząstek tlenku metalu na właściwości szkła wodnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Determination of the influence of the colloidal nanoparticles of zinc oxide additions on the properties of water glass, a binder of moulding and core sands - is the subject of the paper. The nanoparticles of zinc oxide in various suspensions were introduced into water glass and the adhesive properties were examined by measuring the quartz wettability by the binder. The binder-matrix interactions were verified by strength tests of loose self-setting sands with modified binders. The most efficient quality improvement of moulding sands with water glass can be achieved by the binder modification. Multimolecular components such aspolyphosphate, polyacrylamide, carboxymethylcellulose, and polyvinyl alcohol have been used up to now as modifiers. They differed in: their polymerisation degree, molecular mass, kind and number of functional groups. The performed investigations of water glass modification by the suspension of ZnO nanoparticles in ethanol and in propanol indicated that strength Rm u of loose self-setting sands with water glass modified by the suspension of ZnO nanoparticles in ethanol and in propanol (without a chemical hardener) increases when the modifier is added. In the case of adding the modifier in the form of a suspension of ZnO nanoparticles in propanol - sand strength Rm u increases by approx. 8% (when modifier addition equals 3 mass %) and by approx. 26% (when this addition equals 5 mass %), whereas when the modification is carried out by the suspension of ZnO in ethanol - sand strength Rm u increases by approx. 18% (when modifier addition equals 3 mass %) and by approx. 12% (when this addition equals 5 mass %).

PL

Przedmiotem badań jest określenie wpływu dodatku zawiesin koloidalnych nanoczastek tlenku cynku na właściwości szkła wodnego - spoiwa mas formierskich i rdzeniowych. Do szkła wodnego wprowadzano nanoczastki tlenku cynku w różnych zawiesinach i określano jego właściwości adhezyjne poprzez pomiar zwilżalności kwarcu przez spoiwo. Oddziaływania spoiwo-osnowa zweryfikowano poprzez pomiary wytrzymałościowe sypkich mas samoutwardzalnych z udziałem spoiw modyfikowanych. Jak wykazały badania, najbardziej efektywną poprawę jakości mas ze szkłem wodnym można osiągnąć poprzez modyfikację spoiwa. Dotychczas jako modyfikatory zastosowano wielomolekularne komponenty różniące się: stopniem polimeryzacji, masą molekularną, rodzajem i ilością grup funkcyjnych, takie jak np. polifosforan, poliakrylamid, karboksymetyloceluloza, alkohol poliwinylowy. Przeprowadzone badania modyfikacji szkła wodnego zawiesiną nanocząstek ZnO w etanolu oraz w propanolu wykazały, że wytrzymałość Rmu sypkich mas samoutwardzalnych ze szkłem wodnym zmodyfikowanym zawiesinami nanocząstek ZnO w etanolu i w propanolu (bez chemicznego utwardzacza) wzrasta przy dodatku modyfikatora. W przypadku dodatku modyfikatora w postaci zawiesiny nanocząstek ZnO w propanolu wytrzymałość Rmu mas wzrasta o ok. 8% (dodatek modyfikatora 3% mas.) i o ok. 26% (dodatek modyfikatora 5% mas.), natomiast przy modyfikacji zawiesiną ZnO w etanolu wytrzymałość Rmu mas wzrasta o ok. 18% (dodatek modyfikatora 3% mas.) i o ok. 12% (dodatek modyfikatora 5% mas.).

Słowa kluczowe

PL

modyfikacja; szkło wodne; nanocząstki

EN

modification; water glass; nanoparticles

• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 2
• Strony: 142-145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Hutera, B.

autor

Stypuła, B.

autor

Kmita, A.

autor

Drożyński, D.

• AGH University od Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, ul. Reymonta 23, 30-059 Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Kuckui P., Nowe kierunki rozwoju mas ze szkłem wodnym oraz elektrolitycznych metod i mokrej regeneracji. Tłumaczenie artykułu zamieszczone w Przeglądzie Odlewnictwa 6/90, s. 195-200.
• [2] Hutera B., The boundary cases of bonds formation and models of their destruction, Zeszyty Naukowe AGH, ser. Metallurgy and Foundry Engineering 1995, 21, 3, 225-232.
• [3] Hutera B., Lewandowski J.L., Smyksy K., Wytrzymałość kohezyjna szkła wodnego, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2001, 21, 87-94.
• [4] Stypuła B., Banaś J., Habdank-Wojewódzki T., Krawiec H., Starowicz M., PATENT: P 369 320, "Sposób otrzymywania mikro- i nanocząstek tlenków metali", reported: 28.07.2004, grantem: 07.10.2009.
• [5] Avella M., Bondioli F., Cannillo V., Errico M.E., Ferrari A.M., Focher B., Malinconico M., Manfredini T., Montorsi M., Preparation, characterisation and computational study of poly (ε-caprolactone) based nanocomposites, Materials Science and Technology 2004, 20, 1340-1344.
• [6] Kacperski M., Wstępne badania nad wpływem rodzaju modyfikatora na właściwości nanokompozytów epoksydowych, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 9, 28-32.
• [7] Haiying Wang, Yilong Bai, Sheng Liu, Jiali Wu, C.P. Wong: Acta Materialia 2002, 50, 4369-4377.
• [8] Wang Ji-Na, Fan Zi-Tian, Wang Hua-Feng, Dong Xuan-Pu, Huang Nai-Yu, An improved sodium silicate binder modified by ultra-fine powder materials, China Foundry 2007, 4, 1, 26-30.
• [9] Zhu Chun-Xi, Recent advances in water glass sand technologies, China Foundry 2007, 4, 1, 13-17.
• [10] Hutera B., Smyksy K., Lewandowski J.L., Drożyński D., Wybrane aspekty oznaczania zwilżalności osnowy przez materiały wiążące stosowane w masach formierskich, Archiwum Technologii i Automatyzacji 2003, 23, 1, 63-70.