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助剂对水基铸造涂料悬浮率影响规律的研究

时间:2011-04-11 11:50:30 来源: 作者:孙慧编辑点击:次

摘要：研究助剂对水基铸造涂料悬浮率的影响规律，在试验涂料配方中，以中性铝矾土为骨料，三聚磷酸钠、白乳胶做粘结剂，当钠基膨润土加入量为3%时，随着CMC的增加，涂料悬浮率基本不提高；钠基膨润土在5%时，随着CMC的增加，涂料悬浮率呈逐步上升的趋势。钠基膨润土在9%，随着CMC增加，涂料悬浮率呈下降趋势；水玻璃做粘结剂，CMC加入量极低时，增加钠基膨润土的量，并不能有效增加涂料悬浮率。但随着加入CMC量的提高，涂料的悬浮率大幅度上升，这说明CMC能有效地提高钠土-水玻璃系涂料的悬浮稳定性。钠基膨润土加入量为6%~8%，随着CMC/钠基膨润土的比值从0.025增加到0.075，涂料的悬浮率是快速上升的，当CMC/钠基膨润土的比值从0.075增加到0.125，涂料的悬浮率上升缓慢。

关键词：钠基膨润土；CMC；三聚磷酸钠；水玻璃；悬浮率；水基铸造涂料

中图分类号：TG22文献标识码：A文章编号：1000-8365(2010)09-1146-05

铸造用水基涂料由于其成本低，适用性强，在砂型铸造、金属型铸造、离心铸造以及消失模铸造上仍然普遍使用。悬浮率和粘度是水基铸造涂料最重要的工艺性能指标，优良的悬浮性和适当的粘度是保证涂料能正常使用的基本条件。水基铸造涂料常用的悬浮剂和增稠剂为钠基膨润土和CMC，这两种材料一般是为作复合悬浮剂同时使用。粘结剂使用较多的则是水玻璃、三聚磷酸钠、硅溶胶等，白乳胶作为粘结剂或增稠剂在水基涂料中也经常使用[1~4]。传统观念认为，钠基膨润土和CMC同时使用能够加强水基涂料的悬浮稳定性[5~8]。近期研究表明，在水基涂料中白乳胶显著提高涂料的粘度，但降低其悬浮率；三聚磷酸钠既降低涂料的悬浮率、又降低涂料的粘度；涂料的悬浮率与其粘度无对应关系[9]。当用三聚磷酸钠、水玻璃、白乳胶作涂料的粘结剂时，钠基膨润土和CMC作复合悬浮剂，关于它们在涂料中如何影响悬浮稳定，以及它们之间的相互作用对涂料的悬浮率的影响规律，未见相关文献报道。本文用铝矾土作骨料，钠基膨润土和CMC作悬浮剂，分别以三聚磷酸钠和白乳胶、水玻璃为粘结剂，研究不同钠基膨润土和CMC加入量对水基涂料的悬浮率的影响规律。

1实验材料

(1)涂料骨料：铝矾土(粒度：320目，Al2O3≥85%，密度3.65g/cm3)，又称精密铸造砂，贵州七砂产。

(2)悬浮剂：钠基膨润土技术指标见表1；羧甲基纤维素钠(CMC)理化性见表2。

(3)粘结剂：①三聚磷酸钠，一类无定形水溶性线状聚磷酸盐，两端以Na2PO4终止，白色微粒状粉末，溶于水，不溶于乙醇，水溶液呈弱碱性，是一种无机物表面活性剂，结合各种金属离子的能力较强。三聚磷酸钠具有络合、悬浮、分散、胶溶、乳化、pH缓冲等作用，pH值8；②水玻璃：模数2.4、波美度48；③白乳胶(聚醋酸乙烯乳液)，总挥发性有机物44g/L；水溶液pH=7~8。

(4)润湿剂：OP-10；消泡剂：JFC。

2·试验方法

为了真实地反映助剂对涂料悬浮稳定性的影响，试验涂料骨料的选择必须满足两个条件：一是化学中性，二是密度要大，以消除骨料的酸碱性和密度太小对实验结果的干扰。选用刚玉化程度很高的化学中性、大密度的铝钒土能满足上述要求。涂料基本配方为：铝矾土，100%(以下所有试验涂料配方均同)；其它助剂材料占铝矾土质量分数。所有试验涂料中均加入消泡剂、润湿剂0.1%~0.2%。钠基膨润土、白乳胶、CMC、三聚磷酸钠在使用前，加入一定比例的水引发、溶解，制成浆料，静止72h后使用。涂料试样制作工艺过程如下：铝矾土加助剂浆料，再加水，放置在涂料高速搅拌机上搅拌30min。涂料的悬浮率采用量筒静置法，制作好的涂料将密度调整到规定值，倒入25mm、100mL圆柱量筒，静置到规定的时间纪录其悬浮率。

3试验过程及结果分析

3.1实验方案1

3.1.1配方及试验结果

试验涂料配方为：三聚磷酸钠5%，白乳胶1%，钠基膨润土取3%、8%、13%3个水平；CMC选取0.1%、0.5%、0.9%3个水平。

众所周知，涂料的密度大，一般悬浮率都较高，无法反映助剂对悬浮率的影响程度。为了真实反映助剂对悬浮率的影响，本实验采用低密度，即使9个涂料试样的密度都调整为1.3g/cm3，然后再测试涂料的悬浮率。9个实验涂料试样分别装入编号为1#~9#的9个量筒中，分别静置6h和24h后，测量涂料的悬浮率。试验配方及结果见表3。