一种低粘度醇基流涂涂料的研究

data-full-width-responsive="true"> 一种低粘度醇基流涂涂料的研究李天才，朱劲松，韩文，陈学更（宁夏共享化工有限公司，宁夏银川750021）流涂工艺是一种涂料的快速施涂工艺，其有别于传统的刷涂、浸涂和喷涂等工艺，是利用流涂机泵的很低压力将涂料浇灌到砂型型腔或砂芯表面，使粗糙不平的型（芯） 表面均匀覆盖上一层涂料。因此，流涂涂料的工艺性能也要求有别于其他涂料，除了应具有良好的悬浮稳定性、抗激热开裂性、高温稳定性、抗粘砂性、低发气性、良好的气密性和保存性等普通涂料应具备的性能外，还必须具有良好的流动性、适当的渗透性、合适的涂层厚度。流涂涂料中的各种组分在载液中必须形成一种独特的结构，这种结构在低压力下能迅速破坏而变稀，使涂料具有优越的流动性，在流动过程中能渗入砂型（芯） 一定深度，并能涂挂一定涂层厚度，还应有好的流平性和涂层的均一性。流涂工艺可以克服刷涂工艺和喷涂工艺的一些缺点，可大大提高工效，减轻劳动强度，并能提高铸件表面质量。本试验通过应用复合骨料和复合悬浮剂，引入表面活性剂和调节涂料表面燃烧速度的附加物，研制了一种低粘度醇基流涂涂料，经实验室试验和工厂生产现场验证，该新型涂料能够满足不同的铸铁件生产要求，而且效果良好。1 涂料配制工艺11 涂料配方为了获得优良的综合工艺性能，采用正交试验，用数学方法进行配方优化，优选出了几组涂料配方。经生产应用和不断改进后，确定了如下涂料组成：耐火填料为包含石墨粉在内的复合耐火填料；载液为工业乙醇；悬浮剂选用适于流涂工艺、经改性处理过的复合悬浮剂。还添加少量的表面活性剂及其他助剂等，见表1。12 涂料生产工艺具体工艺如下：①将粘结剂加入一定量的载液中充分溶解，待用；②将悬浮剂1加入适量的水引发，搅拌均匀，放置24 h待用；③将粘结剂处理液、悬浮剂1处理液、附加物（GX）、适量水及部分载体溶液依次加入带有分散器的搅拌罐中，在高转速下充分分散；④在高速搅拌分散状态下加入PVB、锂基膨润土、增稠剂、流平剂和消泡剂继续分散；⑤在高速搅拌分散状态下加入耐火骨料，继续分散；⑥加入载液稀释到合适的粘度后出料。在该工艺中，载液和骨料分多次加入，其作用不同，原材料的处理好坏影响最终涂料的性能。分散过程必须将其充分分散为胶体。2 试验结果及分析21 骨料目数及配比对流涂涂料性能的影响不同的骨料目数及配比对涂料的性能会产生不同的影响。本试验在前面试验基础上，考查了骨料目数及配比对涂料性能的影响。试验结果见表2。由表2可知，骨料数目及配比不同，直接影响涂料的渗透性、流涂的表面效果、粘度等指标，其中对表面效果和渗透性影响非常明显，对2 h悬浮性影响较小。综合考虑，合理的骨料目数及配比为试验2。22 粘结剂的加入量对流涂涂料性能的影响粘结剂加入量太低，涂层强度低。加入量过高，涂层强度太高，影响现场操作。本试验在前面的试验基础上，通过加入不同量的粘结剂，改善涂料的性能，结果见表3。由表3可知，不同量的粘结剂的涂料性能大不一样，通过对比试验，最终确定按粘结剂04%的量（占耐火骨料质量分数） 配成涂料，此时粘结剂含量低、悬浮性好、涂层强度高。23 悬浮剂的配比对流涂涂料性能的影响不同的悬浮剂及悬浮剂配比，悬浮稳定性不同。本试验在前面试验基础上，考查了悬浮剂的不同配比对涂料性能的影响，试验结果见表4。由表4可知，粘结剂的配比不同，直接影响涂料的悬浮稳定性、粘度、涂层强度等指标，其中，悬浮剂的配比对24 h悬浮性和条件粘度的影响非常明显。综合考虑悬浮性、粘度指标、涂层强度，合理的悬浮剂配比加入量为5∶2∶1。24 增稠剂对流涂涂料性能的影响增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施涂中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的力学性能。在前面试验的基础上，通过加入不同量的羟丙基甲基纤维素增稠剂，改善涂料的性能，结果如表5所示。由表5可知，增稠剂的加入量不同，直接影响涂料的悬浮稳定性、表观粘度、流动性、流平性等指标，其中，增稠剂的加入量对表观粘度、流动性、流平性的影响非常明显。综合考虑，合理的羟丙基甲基纤维素加入量为15%。25 流平剂对流涂涂料性能的影响本工艺加入的流平剂为聚醚改性硅氧烷（SiF-706），它不仅可以降低体系表面张力，增强体系对基材的润湿性、流平性，而且与体系其他组分混溶性好。涂料点燃后不影响涂料表观，表面无流痕，流平效果好，而且渗入深度较深。本试验探讨了流平剂的加入量对涂料性能的影响。由表6可知，流平剂的加入量不同，直接影响涂料的性能指标，其中，流平剂的加入量对流平性、表面效果和涂料渗入深度的影响非常明显，对悬浮性没有影响。综合考虑，合理的聚醚改性硅氧烷加入量为03%。26 表面活性剂对流涂涂料性能的影响如果不加其他添加剂来改善涂料的高表面张力，则涂料往往不易润湿并涂敷于砂型表面，或者过度流淌出现裸型。涂料中加入少量表面活性剂，能降低涂料的表面张力，从而产生润湿作用，使涂料易于涂挂，不出现裸型。从表7可以看出，加入适量的表面活性剂能够降低涂料的粘度，改善涂料的流挂性能，但加入量不能过多，否则将造成涂料的表面张力过分降低，涂料不能流平。根据试验结果，最终确定醇基涂料的表面活性剂的加入量在015%~02%为宜。3 流涂涂料的主要性能作为铸造涂料，无论是传统的刷、浸、喷涂涂料，还是流涂涂料，均应具有良好的悬浮稳定性、足够的耐热性和高温稳定性、优越的抗粘砂性以及低的发气性和好的气密性、渗透性、流平性及涂层均一性、流动性和抗滴痕性、抗流淌过度性和抗堆积性等。本工艺生产的流涂涂料主要性能技术指标见表8。通过本工艺，试验室完成了样品试制，并在生产车间进行了1 t的工艺放大验证。经检验，工艺定型后的中试放大样品与试验室样品性能指标完全吻合，各项指标均符合国标要求，产品在共享装备三个铸造工厂分别进行了试用验证，涂料性能满足现场使用要求，涂料抗粘砂性能优异，打箱后涂层容易剥离，铸件表面质量完好。车间试用情况见图1。4 结论（1） 本工艺的复合骨料具有较高的耐火度和高温化学稳定性。浇注试验表明，所配制的涂料抗粘砂效果好，铸件表面质量高。（2） 本工艺的流涂涂料的流型是带有一定屈服值和触变性的假塑性流体，具有好的流动性、流平性、涂层均一性、抗堆积性、抗流淌过度性，保证涂层厚度和渗入深度，涂敷时不产生涂层不均、叠层、波纹痕、滴痕等涂层缺陷，并满足其他工艺性能的要求。