CN106734875B - 一种浅色铸造醇基涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造用涂料技术领域，具体涉及一种浅色铸造用醇基涂料及其制备方法。本发明以湖南湘潭海泡石为主要原料，通过有机改性获得改性海泡石，改性海泡石经水引发后作为悬浮剂，该悬浮剂在醇基涂料中具有悬浮、增稠、触变性优异的优点，并且显示出良好的分散能力和悬浮稳定性，采用该悬浮剂配制的浅色醇基涂料24小时的悬浮性可达96％以上，大幅提高了醇基涂料的抗板结能力；同时，所述醇基涂料选用复合耐火材料代替单一的高耐火度材料，与铸件表面易于剥离，具有强度高，悬浮稳定性好，使用方便，对人体无害，刷涂无痕，抗裂性好，抗粘砂性高的特点。

Description

一种浅色铸造醇基涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造用涂料技术领域，具体涉及一种浅色铸造用醇基涂料及其制备方法。

背景技术

随着近年来我国经济建设的迅猛发展，铸件的产量、质量及其出口量逐年增长，对铸造涂料的用量及其质量的要求也越来越高。与水基涂料相比，由于醇基涂料只需点燃干燥或挥发自干，具有干燥速度快、生产效率高、节约能源以及缩短生产周期等优点，所以在我国得到了广泛的应用，我国铸造涂料的年用量可达20～25万吨，而醇基涂料占涂料总用量的60～70％。

在铸造生产过程中，在铸型、型芯表面“上涂料”是解决铸件表面粘砂，提高铸件表面质量最为有效的措施。而醇基涂料具有点火干燥快、涂层强度好、生产效率高等优点，在铸造生产厂被普遍使用。由于合金的种类比较多、应用范围广，因此铸造醇基涂料在各种类型的合金中都有广泛的应用，尤其在铸钢和铸铁件中。

虽然铸造醇基涂料在我国己经得到广泛应用，而且市场前景广阔。但目前国内外的醇基涂料在使用中仍存在许多问题，如悬浮稳定性差，长期存放和运输过程中易板结，流变性差等。一般涂料由耐火骨料、粘结剂、悬浮剂、助剂和溶剂等成分构成，其中悬浮剂是铸型涂料各组分中最重要的部分，良好的悬浮性能不仅能有效地保证涂料各组分的均一性，充分发挥涂料的功能作用，提高铸件的表面质量；而且还有利于施涂、贮存和运输。所以，对涂料悬浮剂的研究日益引起了人们的高度重视，特别是醇基涂料悬浮剂。过去我国采用钠基膨润土作醇基涂料的悬浮剂，由于它的悬浮效果差，现己不用。后来采用季胺盐处理的有机膨润土，它是一种较好的醇基涂料的悬浮剂。但它必须用二甲苯引发，毒性大、成本高，故其采用的较少。近年来，含水的铝镁硅酸盐类的粘土作醇基涂料的悬浮剂，如凹凸棒石和海泡石等材料，也由于其分散性、流平性较差而没有得到广泛应用。

专利CN 104741513(树脂砂铸造醇基涂料的生产方法)公开了一种树脂砂铸造醇基涂料的生产方法，其组成成分是：高铝矾土粉、石墨粉、糊精粉、膨润土粉、聚乙烯醇缩丁醛、氧化铁粉、松香、665酚醛树脂。它解决了目前的粘土砂干型铸造涂料成本高、涂刷后表面粗糙、易裂纹的问题，适应于在铸造中使用。专利CN 104550680(一种醇基涂料)发明了一种新型醇基涂料，该醇基涂料包括镁橄榄石，高铝矾土，鳞片石墨粉，滑石粉，石英粉，复合粘接剂，复合悬乳剂，溶剂。该醇基涂料具有在不同粒度的耐火骨料中又添加了鳞片石墨和滑石粉，配合复合粘接剂和复合悬浮剂，可保证涂层强度，在使用时达到涂层不开裂，在清理时涂层易剥离的效果，铸件表面精度高。专利CN 102371335(一种铸造醇基涂料的制备方法)选用多种组分配合成悬浮剂，由凹凸棒土20-30份，钙基膨润土30-40份，碳酸钠10-15份，聚乙二醇1-2份，硅酸钠5-8份，氧化锌1-2份，氧化锆1-2份，按配比称量配料混匀，加入50-60％的磷酸水溶液，升温反应制得醇基涂料悬浮剂。该悬浮剂在醇溶液中显示出良好的分散能力和悬浮稳定性，大幅提高抗板结能力

综上所述，目前醇基涂料的耐火骨料组分大多含有石墨，鳞片石墨是在高强度压力下使石墨晶体呈鳞片状，从而导致其具有良好的悬浮性。但在落砂清理时会产生大量粉尘，污染环境、损害人体健康；此外，用膨润土作为悬浮剂用在醇基快干涂料中，具有较好的悬浮性、涂敷性和劳动条件，但该悬浮剂吸水溶胀后，在醇溶液中稳定性较差，易脱水而使涂料板结，因此，对于涂料悬浮剂存在进一步的改进和优化需求，这也是该技术领域内的研究热点和重点之一。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种悬浮性好、干燥快、耐高温的浅色醇基涂料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种浅色铸造醇基涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备悬浮剂：将20～30重量份海泡石、1～1.5重量份碳酸钠、1～1.5重量份双十八烷基甲基叔胺搅拌均匀，放入反应釜中，加入适量的水，然后升温至50～60℃，反应50～60分钟，离心脱水、烘干、磨粉后得到改性海泡石粉末，所述改性海泡石粉末即为悬浮剂；

(2)按质量百分比计称取：锆英粉26～30％，石英粉22～26％，热酚醛树脂0.7～0.9％，聚乙烯醇缩丁醛0.3～0.5％，悬浮剂1.4～1.6％，余下为醇溶剂；

(3)配制悬浮剂溶液：向悬浮剂中加入水，改性海泡石粉末经水充分引发后，再加入醇溶剂配制得到悬浮剂溶液；

(4)混制涂料：首先将热酚醛树脂与醇溶剂混合配制成热酚醛树脂浆料；将聚乙烯醇缩丁醛与醇溶剂混合配制成聚乙烯醇缩丁醛浆料；然后将热酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合均匀，再加入悬浮剂溶液，随后边搅拌边加入锆英粉和石英粉，最后加入剩余醇溶剂，继续搅拌混合均匀，得到浅色铸造醇基涂料。上述方案中，所述海泡石为湖南湘潭产地的海泡石。

上述方案中，所述海泡石的纯度为70wt％～90wt％。

上述方案中，步骤(3)中所述悬浮剂与水的质量比1：1，所述悬浮剂溶液中改性海泡石粉末的质量分数为5％。

上述方案中，所述热酚醛树脂浆料的配制过程为：将热酚醛树脂与醇溶剂按照1:5的质量比混合、搅拌均匀，即得到热酚醛树脂浆料。

上述方案中，所述聚乙烯醇缩丁醛浆料的配制过程为：将聚乙烯醇缩丁醛与醇溶剂按照1:9的质量比混合、搅拌均匀，即得到聚乙烯醇缩丁醛浆料。

上述方案中，所述醇溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。

上述方案中，步骤(4)中所述热酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合的时间为15～25min；所述继续搅拌混合均匀的时间为20～30min。

上述制备方法制备所得浅色铸造醇基涂料。

本发明的有益效果：

(1)本发明以湖南湘潭海泡石为主要原料，通过有机改性获得改性海泡石，改性海泡石经水引发后作为悬浮剂，该悬浮剂在醇基涂料中具有悬浮、增稠、触变性优异的优点，并且显示出良好的分散能力和悬浮稳定性(采用该悬浮剂配制的浅色醇基涂料24小时的悬浮性可达96％以上)，大幅提高了醇基涂料的抗板结能力；

(2)本发明采用复合耐火材料代替单一的高耐火度材料，由于两种耐火材料在耐火度、高温强度、熔点和粒度等方面的性能上的差异，结合涂料在实际使用过程中对于表面强度、熔融温度等指标的要求，使得涂料中的耐火材料能有层次的逐渐的熔融，使涂料层的内部产生内应力，与铸件表面易于剥离；

(3)本发明制备所得醇基涂料使用方便，对人体无害，稳定性好，刷涂无痕，抗裂性好，抗粘砂性高。

附图说明

图1为本发明浅色铸造醇基涂料的制备流程示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种浅色铸造醇基涂料，通过如下方法制备得到：

(1)制备悬浮剂：取150g湖南湘潭海泡石、6.5g碳酸钠、7.5g双十八烷基甲基叔胺搅拌均匀，放入反应釜中，加入500mL水，然后升温至60℃，反应60分钟，然后离心脱水、烘干、粉碎、磨粉后得到改性海泡石粉末，即为悬浮剂；

(2)称量配料：醇基涂料由以重量百分比计的下述物质组成：锆英粉3000g，石英粉2200g，热酚醛树脂80g，聚乙烯醇缩丁醛30g，悬浮剂150g，余下为乙醇；

(3)配制悬浮剂溶液：向150g悬浮剂中加入150g水，改性海泡石粉末经水充分引发后，再加入2700mL乙醇配制得到改性海泡石的质量分数为5％的悬浮剂溶液；

(4)混制涂料：首先将80g热酚醛树脂与乙醇以1:5的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到热酚醛树脂浆料；将30g聚乙烯醇缩丁醛与乙醇以1:9的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到聚乙烯醇缩丁醛浆料；然后将酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合15分钟，再加入步骤(3)所得悬浮剂溶液，均匀搅拌5分钟后边搅拌边加入锆英粉和石英粉，最后加入600mL乙醇，继续搅拌混合20分钟即可。

实施例2

一种浅色铸造醇基涂料，通过如下方法制备得到：

(1)制备悬浮剂：取150g湖南湘潭海泡石、5.5g碳酸钠、5g双十八烷基甲基叔胺搅拌均匀，放入反应釜中，加入500mL水，然后升温至60℃，反应60分钟，然后离心脱水、烘干、粉碎、磨粉后得到改性海泡石粉末，即为悬浮剂；

(2)称量配料：醇基涂料由以重量百分比计的下述物质组成：锆英粉2600g，石英粉2200g，热酚醛树脂90g，聚乙烯醇缩丁醛30g，悬浮剂150g，余下为乙醇；

(3)配制悬浮剂溶液：向150g悬浮剂中加入150g水，改性海泡石粉末经水充分引发后，再加入2700mL异丙醇配制得到改性海泡石的质量分数为5％的悬浮剂溶液；

(4)混制涂料：首先将90g热酚醛树脂与乙醇以1:5的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到热酚醛树脂浆料；将30g聚乙烯醇缩丁醛与乙醇以1:9的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到聚乙烯醇缩丁醛浆料；然后将酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合15分钟，再加入悬浮剂溶液，均匀搅拌5分钟后边搅拌边加入锆英粉和石英粉，最后加入550mL异丙醇，继续搅拌混合20分钟即可。

实施例3

一种浅色铸造醇基涂料，通过如下方法制备得到：

(1)制备悬浮剂：取150g湖南湘潭海泡石、5g碳酸钠、8.5g双十八烷基甲基叔胺搅拌均匀，放入反应釜中，加入500mL水，然后升温至60℃，反应60分钟，然后离心脱水、烘干、粉碎、磨粉后得到改性海泡石粉末，即为悬浮剂；

(2)称量配料：醇基涂料由以重量百分比计的下述物质组成：锆英粉2600g，石英粉2600g，热酚醛树脂70g，聚乙烯醇缩丁醛50g，悬浮剂150g，余下为乙醇；

(3)配制悬浮剂溶液：向150g悬浮剂中加入150g水，改性海泡石粉末经水充分引发后，再加入2700mL异丙醇配制得到改性海泡石的质量分数为5％的悬浮剂溶液；

(4)混制涂料：首先将70g热酚醛树脂与乙醇以1:5的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到热酚醛树脂浆料；将50g聚乙烯醇缩丁醛与乙醇以1:9的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到聚乙烯醇缩丁醛浆料；然后将酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合15分钟后加入悬浮剂溶液，均匀搅拌5分钟后边搅拌边加入锆英粉和石英粉，最后加入480mL乙醇，继续搅拌混合20分钟即可。

实施例4

一种浅色铸造醇基涂料，通过如下方法制备得到：

(1)制备悬浮剂：取150g湖南湘潭海泡石、7.5g碳酸钠、7.5g双十八烷基甲基叔胺搅拌均匀，放入反应釜中，加入500mL水，然后升温至60℃，反应60分钟，然后离心脱水、烘干、粉碎、磨粉后得到改性海泡石粉末，即为悬浮剂；

(2)称量配料：醇基涂料由以重量百分比计的下述物质组成：锆英粉2800g，石英粉2500g，热酚醛树脂80g，聚乙烯醇缩丁醛40g，悬浮剂150g，余下为乙醇；

(3)配制悬浮剂溶液：向150g悬浮剂中加入150g水，改性海泡石粉末经水充分引发后，再加入2700mL异丙醇配制得到改性海泡石的质量分数为5％的悬浮剂溶液；

(4)混制涂料：首先将80g热酚醛树脂与乙醇以1:5的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到热酚醛树脂浆料；将40g聚乙烯醇缩丁醛与乙醇以1:9的比例混合，使用搅拌机搅拌均匀得到聚乙烯醇缩丁醛浆料；然后将酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合15分钟后加入悬浮剂溶液，均匀搅拌5分钟后边搅拌边加入锆英粉和石英粉，最后加入520mL乙醇，继续搅拌混合20分钟即可。

实施例制备所得浅色铸造醇基涂料的主要性能及效果见下表1，由下表可见，实施例1～4获得的铸造醇基涂料样品均具有良好的悬浮性与强度。

表1浅色铸造醇基涂料的主要性能及效果

	悬浮性(2h，％)	悬浮性(24h，％)	涂层附着强度(级)	密度(g/cm<sup>3</sup>)
					实施例1	98	≥96	1级(高)	1.28
实施例2	97	≥96	1级(高)	1.09
					实施例3	99	≥96	1级(高)	1.24
实施例4	98	≥96	1级(高)	1.15

将实施例1～4制备所得浅色铸造醇基涂料进行抗裂性和抗粘砂性能测定，抗裂性的测定方法为：将此涂料均匀刷涂在铸件上，经高温煅烧，没有明显裂纹。使用此涂料烧制的铸件断面细而光滑，易清理，显著改善粘砂现象。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浅色铸造醇基涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制备悬浮剂：将20~30重量份海泡石、1~1.5重量份碳酸钠、1~1.5重量份双十八烷基甲基叔胺搅拌均匀，放入反应釜中，加入适量的水，然后升温至50~60℃，反应50~60分钟，离心脱水、烘干、磨粉后得到改性海泡石粉末，所述改性海泡石粉末即为悬浮剂；

（2）按质量百分比计称取：锆英粉26~30%，石英粉22~26%，热酚醛树脂0.7~0.9%，聚乙烯醇缩丁醛0.3~0.5%，悬浮剂1.4%~1.6%，余下为醇溶剂；

（3）配制悬浮剂溶液：向悬浮剂中加入水，改性海泡石粉末经水充分引发后，再加入醇溶剂配制得到悬浮剂溶液；

（4）混制涂料：首先将热酚醛树脂与醇溶剂混合配制成热酚醛树脂浆料；将聚乙烯醇缩丁醛与醇溶剂混合配制成聚乙烯醇缩丁醛浆料；然后将热酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合均匀，再加入悬浮剂溶液，随后边搅拌边加入锆英粉和石英粉，最后加入剩余醇溶剂，继续搅拌混合均匀，得到浅色铸造醇基涂料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述海泡石的纯度为70wt%~90wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述悬浮剂与水的质量比1：1，所述悬浮剂溶液中改性海泡石粉末的质量分数为5%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热酚醛树脂浆料的配制过程为：将热酚醛树脂与醇溶剂按照1:5的质量比混合、搅拌均匀，即得到热酚醛树脂浆料。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛浆料的配制过程为：将聚乙烯醇缩丁醛与醇溶剂按照1:9的质量比混合、搅拌均匀，即得到聚乙烯醇缩丁醛浆料。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醇溶剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述热酚醛树脂浆料与聚乙烯醇缩丁醛浆料搅拌混合的时间为15~25min；所述继续搅拌混合均匀的时间为20~30min。

8.权利要求1~7任一所述制备方法制备得到的浅色铸造醇基涂料。