铸钢件砂型新型醇基涂料的研制-毕业设计（论文）.pdf

东南大学 硕士学位论文铸钢件砂型新型醇基涂料的研制_ 姓名：齐全谈_申请学位级别：硕士_专业：材料学_指导教师:林萍华_20071231摘要摘要开发新型铸钢件铸型用醇基涂料对实现高品质铸造涂料国产化，提高我国企业铸钢 件生产的国际竞争力具有重要意义。本文以错英粉为主要骨料，PVB为触变剂，松香/酚醛树脂为粘结剂，分别以Li膨润土、有机改性膨润土和有机改性凹凸棒石粘土为悬 浮剂，在这些基本组分中添加少量其他添加剂，制备了涂料样品，研究了配方与制备工 艺对涂料性能的影响。着重研究了凹凸棒石粘土的改性处理，作为醇基涂料新型悬浮剂 的改性凹凸棒石粘土性能及其对涂料性能的影响。在以Li膨润土为悬浮剂的醇基涂料中添加适量的滑石粉，涂料的流变性改善，涂 层光滑；分别配制Li膨润土和有机膨润土为悬浮剂的醇基涂料，通过均匀试验方法获 得两种涂料的最佳工艺参数，采用这些参数制得的涂料涂刷砂型并浇注，获得的铸件表 面无粘砂和气孔缺陷。对凹凸棒石粘土进行有机改性处理的结果表明：改性剂聚丙烯酸铉只能提高凹凸棒 石粘土水悬浮液的悬浮性；MA/TM复合改性处理后，凹凸棒石粘土转变成两亲性酯化 物，改性凹凸棒石粘土乙醇悬浮液的悬浮性良好。在以MA/TM复合改性凹凸棒石粘土为悬浮剂配制的涂料中，添加表面活性剂油 酸、正硅酸四乙酯不能有效消除醇基涂料长期放置后的“死沉淀”现象。气相纳米Si。?能有效改善涂料的触变性，使“死沉淀”现象消除。TE M照片表明：纳米Si 6吸附在 凹凸棒石粘土棒晶上，能阻止凹凸棒石粘土团聚。经过合理的分散和添加次序，配成的 改性凹凸棒石粘土醇基涂料放置一个月后，悬浮性能优越，搅拌之后即可使用。该涂料 涂刷方便，涂层光滑，粘结强度高。关键词：醇基铸造涂料，悬浮剂，凹凸棒石粘土，改性处理，铸钢，砂型东南大学硕士学位论文AbstractIt i s o f gr ea t si gni fi ca nce t o d evelo p new t ype a lco ho l-ba sed st eel ca st i ngs sa nd mo ld co a t i ngs fo r a chi evi ng t he d o mest i c pr o d u ct i o n o f hi gh-qu a li t y ca st co a t i ng a nd enha nci ng Chi nese ent er pr i ses t he i nt er na t i o na l co mpet i t i veness o f t he st eel ca st i ng pr o d u ct i o ns.In t hi s pa per,t he co a t i ng sa mples a r e pr epa r ed w i t h zi r co n po w d er a s t he ma i n a ggr ega t e,PVB a s t he t hi xo t r o pi c a gent,r o si n/ba keli t e a s t he bi nd er,u si ng Li bent o ni t e cla y,o r ga ni c mo d i fi ed bent o ni t e cla y a nd o r ga ni c mo d i fi ed a t t a pu lgi t e cla y a s t he su spensi o n a gent r espect i vely,a nd a d d i ng a sma ll a mo u nt o f o t her a d d i t i ves.The i nflu ences o f t he fo r mu la a nd t he pr epa r a t i o n pr o cess o n t he pr o per t i es o f t he co a t i ngs a r e i nvest i ga t ed.The empha si s i s o n t he pa lygo r ski t e cla y mo d i fi ca t i o n,t he pr o per t i es o f t he mo d i fi ca t ed pa lygo r ski t e cla y w hi ch i s u sed a s t he new su spensi o n a gent o f t he a lco ho l-ba sed co a t i ng,a nd i t s i nflu ences o n t he pr o per t i es o f t he co a t i ng.The r heo lo gy o f t he co a t i ng ca n be i mpr o ved a nd t he co a t i ng su r fa ce beco mes smo o t h by a d d i ng so me t a lcu m po w d er i nt o co a t i ng w i t h Li bent o ni t e cla y a s su spensi o n a gent.Tw o co a t i ngs w i t h Li bent o ni t e cla y a nd o r ga ni c mo d i fi ed bent o ni t e cla y a r e fa br i ca t ed by mea ns o f u si ng t he o pt i mi zed pa r a met er s o bt a i ned fr o m t he u ni fo r m t est s.The su r fa ce o f t he st eel ca st i ng pr o d u ced by t he sa nd mo ld br u shed w i t h ea ch o f t he t w o co a t i ngs ha s no penet r a t i o n o r st o ma t a d efect s.The o r ga ni c mo d i fi ca t i o n r esu lt s sho w t ha t t he po Jypr o pylene-a mmo ni u m mo d i fi er ca n o nly i mpr o ve t he su spensi o n r a t e o f pa lygo r ski t e cla y w a t er su spensi o n,w hi le MA/TM ca n mo d i fy pa lygo r ski t e cla y i nt o a mphi phi li c est er i fi ed est er.The su spensi o n r a t e o f t he a lco ho l su spensi o n w i t h mo d i fi ed pa lygo r ski t e cla y i s hi gh.In t he a lco ho l-ba sed co a t i ngs w i t h MA/TM mo d i fi ed pa lygo r ski t e cla y a s t he su spensi o n a gent,a d d i ng o lei c a ci d o r Si(OC2H5)4 su r fa ct a nt ca n no t effect i vely pr event t he per ma nent pr eci pi t a t e pheno meno n a ft er lo ng-t er m st o r a ge,w hi le fu med na no-si li co n d i o xi d e ca n effect i vely i mpr o ve t he t hi xo t r o py a nd eli mi na t e t he per ma nent pr eci pi t a t e pheno meno n.TEM pi ct u r es sho w t ha t:na no-si li co n d i o xi d e a r e a d so r bed o n t he pa lygo r ski t e cr yst a l r o d s,w hi ch ca n pr event t hem r eu ni o n;Fa br i ca t i ng i n a cco r d a nce w i t h r ea so na ble d i sper si ng a nd a d d i ng pr o ced u r e,t he su spensi o n pr o per t y o f t he a lco ho l-ba sed co a t i ngs w i t h mo d i fi ed pa lygo r ski t e cla y i s st i ll su per i o r a ft er pla ced fo r o ne mo nt h,a nd i t ca n be u sed ju st a ft er st i r r i ng.It i s a go o d a lco ho l-ba sed ca st i ng fo r st eel ca st i ngs sa nd mo ld beca u se o f i t s co nveni ent br u shi ng,smo o t h co a t i ng a nd hi gh bo nd st r engt h.key words:a lco ho l-ba sed ca st co a t i ngs,su spensi o n a gent,a t t a pu lgi t e cla y,mo d i fi ca t i o n,st eel ca st i ngs,sa nd mo ld s东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。研究生签名:R期：_东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 竟印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文.本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被杳阅和借阅，可 以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研 究生院办理。研究生签名:导师签名:日期:第一章绪论第一章绪论铸造涂料一般由耐火材料、载液、粘结剂、悬浮剂和其它附加剂组成。广泛应用于 铸造生产中各种铸型和型芯.具有防止铸件粘砂、降低铸件表面粗糙度、提高金属型使 用寿命、改善铸件表面材质等作用，某些新型涂料还能使铸件表面合金化.铸造涂料种 类繁多，有多种分类方法，可根据铸造合金、铸型材料、耐火填料、载体液以及铸造工 艺等进行分类，如根据铸造合金材料的不同可分为铸钢用涂料、铸铁用涂料、铸铝用涂 料、铸镁用涂料等；根据铸型材料的不同可分为粘土砂湿型用涂料、粘土砂干型用涂料、水玻璃砂型用涂料、树脂砂型用涂料等；根据耐火填料的不同可分为石墨粉涂料、石英 粉涂料、镁砂粉涂料、钻英粉涂料等：根据液体载体的不同可分水基涂料、有机溶剂涂 料；根据铸造工艺方法的不同可分为砂型用涂料、金属型用涂料、离心铸造用涂料、实 型铸造用涂料、真空负压造型用涂料、压铸用涂料、熔模精铸用涂料等0L1.1 铸造涂料的性能及其影响因素1.1.1 铸造涂料的性能铸造涂料有如下三项基本性能：涂料的物理性能、涂敷性能及工艺性能.用。一、涂料的物理性能1.密度(g/cn?)涂料的质量对其体积的比值。它是由涂料中各种组分的密度及它们 的组合比例所决定的。在保证其他性能的前提下，通常希望涂料的密度能大一些。在一 般情形下，对同一种涂料而言，其密度越大，则条件粘度越大、涂层越厚、流平性越差、渗入砂层也越浅；反之则相反。同一种涂料密度的大小可以间接地反映出该涂料中固体 含量的高低。在涂料的配制和使用中，密度是常用的控制和调节的指标之一。2.固体含量()涂料中固体物所占的质量分数。固体含量高的涂料，易于干燥，甚 至某些水基涂料可以风干；干燥和激热时涂层的收缩率小，不易开裂；在涂刷次数相同 时，所获得的有效涂层厚度大.因此，在满足其他性能的前提下，应尽可能地提高涂料 的固体含量。3.悬浮性涂料抵抗固体耐火粉料分层和沉淀的能力。JB9226-1999标准中规定，将涂料稀释至使用状态时的悬浮性分为两级，表1.1所示。悬浮性差会给涂敷带来困难,同时影响涂层质量，尤其对于采用流涂方式的涂料，对其悬浮性的要求更高。在保证涂 料其他性能的前提下，其悬浮率越高越好，凡出现严重沉淀、板结(又称“死沉淀”)的 涂料，一般不宜使用。东南大学硕士学位论文表L1铸造涂料悬浮性分级Ta b.1.1 The cla ssi fi ca t i o n o f su spensi o n o f ca st co a t i ng级别悬 浮水基(6h)率(%)有机溶剂(2h)一级9590二级290-95285-904.粘度涂料粘性的大小可以用粘度来衡量。条件粘度表示在特定的条件下，涂料液体分子及固体颗粒阻碍涂料相对流动的程 度,用时间(s)表示，是用66mm或4mm流杯进行测量，以流杯内涂料流完所用时间 表示粘度的大小。涂料的条件粘度是涂料的稠度、流变特性和内部结构程度等的综合反 映，同时又关联到涂料的涂刷性、渗透性和流平性等其他性能。因此在涂料的质量控制 中具有相当的实用价值。JB/T922&1999标准规定：稀释好的各种牌号的水基涂料的条 件粘度(e6mm流杯)分别为10-15s、15-20s、15-25s和20-30s稀释好的有机溶剂涂料的 条件粘度(6mm 或4)4mm的孔径。流杯目前尚无统一尺寸，用同一流杯测得的粘度值可相互比较。这种 方法因简单方便，在铸造车间常用。(2)旋转粘度计法这是目前广泛用来测定粘度和流变特性的主要方法。所用仪器为NDJ-9S旋转粘度 计。通过测定不同剪切速率下涂料粘度值的大小，以表观粘度T为纵坐标，剪切速率D 为横坐标，根据测得的值作出流变性拟合曲线，对照标准流变曲线即可确定此种涂料的 流变类型。东南大学硕士学位论文第三章Li 土/有机土悬浮剂铸钢件砂型乙醇基涂料国产Li膨润土(简称Li土)和有机膨润土(简称有机土)悬浮剂铸钢件乙醇基涂料悬 浮性差，长时间存放会板结，触变性差冽。考虑到滑石粉和石墨具有改善涂料悬浮性和 触变性的作用，同时考虑到滑石粉耐火度低，石墨可能导致合金增碳，加入量不宜过多,所以试验尝试在常用Li膨润土悬浮剂铸钢件乙醇基涂料配方中添加少量滑石粉和石 墨，观察滑石粉和石墨及其加入量对涂料性能的影响。滑石粉和石墨加入后，必然影响 其他组分的配比，为了用最少的实验次数获得可靠的结果，采用均匀试验方案。3.1 Li膨润土悬浮剂乙醇基涂料的制备及性能3.1.1 均匀试验方案相关均匀试验如表3.1和表3.2所示。对于未被列入均匀表的因素，在实验过程中 作为恒定因素。配制步骤：1.称量所需的各组分：2.将松香、PVB加入乙醇中分别溶解，松香先加入乙醇中，边加边搅拌即溶。注意：对PVB要小量分批加入，一次性加入造成溶解困难：3.Li 土先以少量的水引发，浸泡然后超声搅拌lOmi n,待其充分溶胀后，和已经溶解 完全的松香/PVB溶液混合并再次用离心搅拌器搅拌O.5h；4.将混合充分的骨料分5次等量加入步骤3中的混合液中，并且边加入边搅拌，直至 全部加完；5.将浆料放在离心搅拌器下进行搅拌：转速固定为1 OOO r/mi n,每种配方的浆料搅拌 lh；6.将搅拌充分的涂料装瓶，密封待用。表3.1均匀试验因素水平表Ta b.3.1 The fa ct o r s a nd levels o f t he u ni fo r m exper i ment s水平悬浮剂：Li(g)粘结剂：松香(g)触变剂：PVB(g)因 素 教液：乙醇(ml)骨料：错英粉(g)添加剂：滑石粉(g)添加剂：石墨(g)I7.55315050000n8.755.54175480202ni106520046040418第三章Li 土/有机上悬浮剂铸钢件砂型乙醇基涂料表3.2均匀试验方案UQ)Ta b.3.2 The schemes o f t he u ni fo r m exper i ment s 火3)编号悬浮剂；Li（g）粘结剂：松香触变剂：PVB（g）载液：乙醇（ml）骨料：信英粉（g）添加剂：滑石粉（g）添加剂：石墨（g）LI11(8.75)n（5.5）1(3)I(150)1(500)11(20)1(0)L211(8.75)DI(6)11(4)m（2o o）m(460)111(40)nL3m(10)ni（6）i n（5）11(175)11(460)KO)1(0)L4I(7.5)1(5)1(3)11(175)111(460)KOn（2）L5I(7.5)n(5.5)m（5）m（2o o）1(500)1(0)ni（4）L611(8.75)1(5)m1(150)01(460)11(20)ni（4）L7I(7.5)11(5.5)n（4）1(150)11(480)m（4o）1(0)L8m(10)1(5)n（4）11(175)I(500)ni（4o）nL9ni(i o)ni（6）1(3)111(200)0(480)11(20)m（4）注：涂料搅拌机转速定为】OOOr/mi n03.1.2试验结果与分析高品质铸造涂料要求具有（1）良好的悬浮性和保存性；（2）良好的流平性；（3）较好的 渗透力：（4）涂层有较高的强度，包括涂层对型壁的附着强度和粉粒间的结合强度；（5）涂层固含量高，有利于抗金属渗透等。因此，以悬浮性、涂刷性、流平性、粘结性以及 长期存放是否板结作为主要评价指标。同时，涂料的密度、粘度也应在选择最优方案时 作为重要选择依据。均匀试验结果如表3.3所示。表3.3均匀试验结果Ta b.3.3 The r esu lt s o f t he u ni fo r m exper i ment s性能 编号密度(g/cm3)粘度涂刷性流平性粘结性2h悬浮率（%）抗板结性Ll2.3179114中等中等中等100好L22.216730中等好差100差L32.262039中等好好100中等L41.975627中等中等中等100差L52.058426中等中等差100差L62.346262好好差100中等L71.986594好好中等100中等L82.234961好好好100好L91.948222中等好中等100差19_东南大学硕士学位论文采用综合评分法对多个指标综合评分，将多指标综合为一个分值，再用单指标的分 析方法计算分值的综合。组成分值的各个指标，其重要性并不相同，为了使之在最终的 分值中有所反映，习惯上可以按指标的重要程度给以不同的“权。称作“加权”。综合 加权评分值Yi计算公式Y=%为+。,2乂2+。”九(3-1)式中均一系数；yi j实验指标。下标i、j表示第i号实验的第j个指标。系数的的符号要由实验指标的趋势是否一 致来定，如趋势一致，都是以大或小为好，则取相同的符号；如果其中有某项不同，那 么该项应取相反符号，即其他项的如取“+”，则趋势相反的项应取“一”。系数即的值表示了某指标在综合加权评分中应占的权重。如权重100分，那么该指 标满分时应占100分的多少分值。用综合评分法对均匀实验结果进行分析，被考察的5 个指标对保证Li 土醇基涂料的综合性能来说都很重要，由于实验中悬浮性相差小，可 以不予考虑。设涂刷性、流平性、粘结性和长期存放板结情况重要性各占25分。评分 标准：好一90分,中等70分,差一50分。根据表3.3的数据计算各实验指标 的变化范围，即最大值与最小值之差K。涂刷性 Ki=90-50=40流平性&=90-50=40粘结性 K3=90-50=40长期存放效果K4=90-50=40 利用式的=分值做计算的，得a =0.625，“4025=0.625，“40a i j确定后，由式(3J)计算综合加权评分值，成单指标。上述实验的综合加权评分值Yi计算结果如下：Yt=187.5,Y2=175,Y3=212.5,Y4=175,Y5=150,Y6=212.5,Y7=212.5,Yg=225,Y9=187.5,之后，将每个因素中相同水平的指标值、综合评分相加，例如对应于A因素，实验号 L4、L5和L7是处于第一水平的实验，LI、L2和L6是处于第二水平的实验，L3、L8 和L9是处于第三水平的实验，分别把A因素的L4、L5和L7,LK L2和L6、L3、L8 和L9的涂刷性实验结果相加：I=70+70+90=230；II=70+70+90=230；111=70+90+70=230；得出了 a因素在涂刷性上的I、H、m,类似地，可以计算出各因素的I、n、m,结25 a a=2 40250.625,0.625。相当于给每次实验的结果评分，以转化20第三章Li七/有机上悬浮剂铸钢件砂型乙醉基涂料果如表3.4所示。表3.4综合分析结果Ta b.3.4 The co mpr ehensi ve a na lysi s r esu lt s因素I涂刷性流平性粘结性IImRInfflRInmRA（悬浮剂）23023023002302502704019017025080B（粘结剂）250230270402502302704021019021020C（触变剂）230210190402302702504021021019020X载液）25023021040250250250019025017080E（骨科）23023023002302702504021023017060F（滑石粉）210230250402302502704021019021020G（石墨）2302302300250250250023021017060续表3.4综合分析结果Co nt i nu ed Ta b3.4 The co mpr ehensi ve a na lysi s r esu lt s因素 长期存放效果综合加权评分结果IIIfflRIIImRA（悬浮剂）21025025040537.557562587B（粘结剂）25023023020612.555057562.5C（触变剂）23025023020550612.557562.5D（载液）27025019080612.5612.5512.5100E（骨料）23025023020562.5612.5562.550F（滑石粉）21025025040537.5587.5612.575G（石墨）27023021060612.557555062.5通过对比涂刷性各列数据发现，对涂刷性单独影响较大的有粘结剂、触变剂、载液 和滑石粉，悬浮剂、骨料和石墨影响较小。同时发现，随着触变剂、载液和滑石粉含量 的增多，涂刷性有变差的趋势。这是由于触变剂可以改善涂料搅拌过程中的触变性。非牛顿流体涂料一般随着剪切 速率的增大，其表观粘度下降。但若触变剂含量过高，开始剪切的初始力要求相应增大。涂料在涂刷时，一般用力均匀，对于要求较高剪切力的涂料来说，就存在剪切力不够、涂刷不开的问题L因此涂料中的触变剂的含量要适中，使涂料的初始剪切力能保证在 涂料涂刷的平均力范围内。随着载液和滑石粉含量的增加，涂料的密度相对下降。由于 涂料密度与渗透深度及涂层厚度有密切的关系，密度下降，涂料渗透深度加大，同时涂 层厚度减小。由此可见，当载液含量增大时，涂层厚度建立困难，给涂刷带来不利。21东南大学硕士学位论文对流平性单独影响较大的因素是悬浮剂、粘结剂、触变剂、骨料以及滑石粉。而且，随着悬浮剂和滑石粉的增加，流平性改善，载液和石墨的影响较小。悬浮剂和滑石粉均 可以改善涂料的悬浮性.随着涂料悬浮性的提高，涂料的其他性能才能充分发挥出来。因而体现在涂刷过程即流平性也随着悬浮剂和滑石粉的增加而改善.石墨一般是作为耐 火填料而添加到铸造涂料中，而且石墨在有机溶剂中的悬浮性能并不好，影响到涂料 悬浮性的提高。对粘结性的影响大小，其因素依次为：A=DE=GB=C=Fo即悬浮剂和载液的影 响最大，骨料和石墨次之，粘结剂、触变剂和滑石粉影响最弱。由于Li膨润土具有良 好的粘结性能，研究表明：涂料中作为粘结剂的膨润土的量在0%到4%之间时，涂层表 面强度随膨润土含量增加而增大，而继续增加膨润土的量，表面强度的增加就不明显了 n,o本实验中的Li膨润土含量在0.2唳1.5%之间，对涂料粘结性影响较大.乙醇可以随 带涂料中的粘结组分渗入到砂型内部，使涂层中的粘结组分减少，对涂料粘结性影响也 较大。在实验采用松香涂料的粘结剂，含量变化范围小，为0.7%.8%,松香的粘结性 能较弱，且PVB和Li 土都有粘结剂的作用，这些起粘结作用的组分只要在耐火骨料和 砂型表面形成完整的薄膜，薄膜厚度的影响可能不大，因此粘结剂含量对粘结性能的影 响反而不是很大。对Li 土乙醇基涂料长期存放效果的影响大小，其因素依次为：DGA=F B=C=E.即载液对Li 土醇基涂料长期存放效果影响最大。这是由于载液量过少，涂料 放置过程中乙醇逐渐会挥发，造成板结：载液量过多，使涂料加速分层；其次是石墨粉，无机物石墨粉的加入破坏了涂料的胶体体系。另外，随着悬浮剂和滑石粉量的增加，板 结现象得到显著缓解，也即长期存放效果变好。由表3.4的数据可知，各因素对综合加权评分得分高低的影响顺序依次为：DA FB=C=GE o这说明在Li 土醇基涂料的制备过程中，载液对涂料的性能影响最 大，悬浮剂其次，其次是滑石粉，再次是粘结剂、触变剂和石墨，骨料影响最小。这与 试验结果相符。9种配方的综合得分高低依次为：丫8丫3=丫6=丫7丫尸丫9丫2=丫4丫5。即配方L8为此次均匀试验方案中的较优方案，其次是得分相同的配方L3、L6、L7,接 着是L1和L9,再次为L2和L4,最差的为配方L5根据综合分析结果，可以选择因素的最佳水平，由于醇基涂料要求有良好的悬浮性、保存性和流平性，因此选择综合加权评分的最高值作为对应因素的较佳水平，对比表3.4 中的综合加权评分，得出A、B、C、D、E、F和G七个因素的最佳水平分别为 B(I)、C(I1)、D(I 或II)、ECU)、F(IU)、G(I).即悬浮剂 10g、粘结剂 5g、触变剂 4g 载液15(M75ml、骨料480 g、滑石粉40 g和石墨0g.由于均匀表的均匀可比性，I、n,m的数值大小，只和本列因素的水平有关，不受其他因素水平变化的影响。因此把 各因素的最好水平搭配起来就是要求的较好搭配方案，也就是说悬浮剂10 g、粘结剂5 g、触变剂4 g、载液15%175ml、骨料480 g、滑石粉40 g和石墨0 g是Li 土醇基涂料制 备所获得较好的工艺参数。转换成相应比例，即当骨料为100时，滑石粉为8.3,悬浮 剂2.1,粘结剂1.0,触变剂0.8,载液按固液比1:4配制。在此条件下制得的Li 土乙 22第三章Li 土/有机土悬浮剂铸钢件砂型乙醉基涂料醇基涂料其涂刷性、流平性、粘结性和长期存放效果最好.采用这个配方制得的Li 土 乙醇基涂料密度为2.1332 g/cm3,。4流杯测得的粘度值为60s,其涂刷性和流平性较好,粘结强度较高。通过排水法测定Li 最佳配方涂料的发气性，每次测试3 g涂料干粉，测验过程中 只发现有很少量的气体逸出。这是由于样品干燥之后，固体粉末中只有松香、PVB会在 测试过程释放出气体，而由于松香、PVB的加入量非常少，因此这种涂料具有很低的发 气性。Li 土悬浮剂涂料涂层表面照片如图3-1。23东南大学硕士学位论文0图3-1 Li 土悬浮剂涂料涂层表面照片(a)Ll：(b)L2：(c)L3：(d)L4；(e)L5；(f)L6；(g)L7；(h)L8；(i)L9Fi g.3-1 Ima ges o f t he co a t su r fa ces by ca st co a t i ng w i t h Li-bent o ni t e a s t he su spensi o n a gent(a)Ll;(b)L2;(c)L3;(d)L4;(e)L5;(f)L6;(g)L7;(h)L8;(i)L9从图3-1可以看到，Ll号、L3号和L4号涂料的涂层可能由于在刷涂后渗入较深，涂层较薄，遮盖性差，涂层表面凹凸不平，L2号涂料的涂层较好。L4、L5、L6和L9 号涂料涂层表面都有明显的形状相似的颗粒状物，可能由于这4种涂料配方中加入了石 墨粉，使涂层表面平整性下降。L2号和L8号涂料中虽然也加入了一定量的石墨，但是 由于含量较少，因而对涂层表面平整度影响较小。另外，涂层表面的平整度还受到砂型 原始平整度和手工涂刷时的操作影响。3.2有机土悬浮剂乙醇基涂料的制备与性能3.2.1 均匀试验方案由于有机土在配制乙醇基涂料时，需要用三氯甲烷进行引发，同时为进一步提高有 机土悬浮剂乙醇基涂料的悬浮效果，添加40g的滑石粉和适量的三氯甲烷(三氯甲烷 起引发作用各因素的选择依据涂料的基本组成确定。如骨料为100时，相应的悬浮 剂的量为25,粘结剂的量为2-4,触变剂为0-0.6。每一个因素设计三个水平。为确定 有机土悬浮剂乙醇基涂料最佳配方，本试验制定了均匀方案a1如表3.5和表3.6所示。24第三章Li 士/有机十.悬浮剂铸钢件砂型乙葬基涂料表3.5均匀试验因素水平表Ta b.3.5 Fa ct o r s a nd levels o f t he u ni fo r m exper i ment s因 素水平悬浮剂：粘结剂：触变剂:载液：引发剂：骨料：添加剂：有机土(g)松香(g)PVB(g)乙醇(ml)CHCl3(g)然英粉(g)滑石粉(g)I1210120040500011141522506048020III162033008046040表3.6均匀试验方案U9(37)Ta b.3.6 Scheme o f u ni fo r m exper i ment s U?(37)编号悬浮剂：粘结剂：触变剂：载液：引发剂：骨料：添加剂：有机土(g)松香(g)PVB(g)乙CHCl3(g)皓英粉(g)滑石粉(g)Y111(14)11(15)Id)I(200)1(40)11(480)1(0)Y211(14)111(20)H(2)111(300)111(80)0(460)11(20)Y3m(i 6)111(20)111(3)11(300)11(60)I(500)1(0)Y41(12)1(10)Id)II(300)111(80)I(500)n(20)Y51(12)11(15)UK3)111(300)1(40)I(500)111(40).Y611(14)U10)IH(3)I(200)i n(8o)11(480)111(40)Y71(12)11(15)HI(200)11(60)111(460)1(0)Y8111(16)1(10)IK2)II(250)1(40)111(460)11(20)Y91U(16)ni(2o)KD111(300)11(60)11(480)111(40)注：涂料搅拌机转速定为1 OOOr/mi n具体配制过程：1.称量所需的各成分量；2.有机士先由三氯甲烷溶胀，充分搅拌后再添加适量乙醇，放入超声振荡器中振荡；3.松香、PVB加入乙醇中要分别溶解：松香先加入乙醇中，边加边搅拌即溶；注意对 PVB 一定要分小量的加入，不然一次性加入造成溶解困难；4.将混合充分的骨料逐次等量加入步骤3中的混合液中，并且边加入边搅拌，直至全 部加完；5.将步骤4中的浆料放在离心搅拌器下进行搅拌：转速固定为I OOOr/mi n,每种浆料 搅拌时间为lh；6.将搅拌充分的浆料装瓶，密封待用。25东南大学硕士学位论文3.2.1试验结果与分析表3.7均匀试验结果Ta b.3.7 Resu lt s o f t he u ni fo r m exper i ment s性能编号密度(g/cm3)粘度涂刷性流平性粘结性2h悬浮率(%)抗板结性Y11.867719中等中等中等96中等Y21.739618中等中等差92差Y31.880031好好差95好Y41.834636好好差96好Y51.915422好好差91中等Y62.1591120差中等差99差Y71.938641好中等差97中等Y81.7918177好好差98好Y91.856930好好差98好用综合评分法对均匀试验结果进行分析，被考察的五个指标对保证有机土乙醇基涂 料的综合性能来说都很重要，由于实验中悬浮性相差很少，可以不予考虑。设涂刷性、流平性、粘结性、悬浮性和长期存放板结情况重要性各占20分。评分标准：好90 分，中等70分，差50分。根据表3.7的数据计算各实验指标的变化范围，即最 大值与最小值之差K。涂刷性 Ki=90-50=40流平性 K2=90-70=20粘结性 K3=70-50=20悬浮性=99-91=8抗板结性1=90-50=40利用式的=分值/K计算却，得561,-20-4020-20=20-2020-8-=2.5,刖确定后，由式(3-1)计算综合加权评分值，相当于给每次试验的结果评分，以 转化成单指标。上述试验的综合加权评分值Yi计算结果如下：Yi=450,Y2=410,Y3=467.5,Y4=467.5,Y5=447.5,Y6=417.5,Y7=442.5,Y8=430,Y9=430o有机土悬浮剂乙醇基涂料综合分析结果如表3.8.26第三章Li 上/有机土悬浮剂铸钢件砂型乙醇基涂料表3.8综合分析结果Ta b.3.8 The co mpr ehensi ve a na lysi s r esu lt s因素1涂刷性 流平性n in r i n m r i粘结性n mRA（悬浮剂）270190270802502102706015017015020B（粘结剂）25025025002502302502015017015020C（触变剂）250250230202502302502017015017020X载液）210270250602502702502017015015020E（骨科）250270210602502502302017015015020F（滑石粉）270210250602702302304015017015020G（石墨）250250230202302502502017015015020续表3.8综合分析结果Ta b.3.8 The co mpr ehensi ve a na lysi s r esu lt s因素悬浮性I长期存放效果综合加权评分结果InmRnniRInmRA（悬浮剂）28428729172301702701001357.51277.51327.580B（粘结剂）293284285923021023020131513401307.532.5C（触变剂）2902872855260210210501347.51282.51332.565（我液）2922892811119027021080131013651287.577.5E（骨料）28529028752302501906013401340129545F（滑石粉）285293287825