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镁砂粉粒度对涂料性能的影响
镁砂粉粒度对涂料性能的影响
随着涂料品种的增多和制备技术的发展, 涂料的功能亦更加多样。近年来出现的流涂、非占位涂料 (亦称转移涂料) 及环绕粉末喷涂等工艺不会影响砂型 (芯) 的尺寸精度, 降低人为因素, 涂层质量的一致性好, 立面和水平面涂层厚度均匀, 无刷痕, 施涂效率高, 操作简单, 可以实现机械化、自动化施涂, 也可适用于单件小批的手工操作。但由于耐火骨料粒度也不同, 涂料性能不同。本课题主要研究镁砂粉粒度对涂料性能的影响。 采用镁砂粉为耐火骨料, 膨润土和羧甲基纤维素钠 (CMC) 作为悬浮剂, 水为载液, 水玻璃和淀粉为粘结剂。CMC配制成2%的水溶液, 钠基膨润土配制成浓度为10%的膨润土浆, 采用搅拌法制备涂料。 采用镁砂粉为200~270目, 成分为96.35%的MgO, 1.74%的SiO2, 1.12%的CaO, 0.43%的Fe2O3, 0.2%的Al2O3和0.16%的灼烧减量。270目以后的镁砂粉用球磨机球磨。各粒度分布 (每100g) 为200目的8.23g, 240目的38.63g, 270目的53.14g。 用涂-4杯测试涂料粘度;采用静置法测试涂料的悬浮性;用pH测试仪测量涂料的pH值;强度测试是将配好的涂料涂在15cm×15cm的玻璃板上晾干, 将其倾斜45°放置在桶中,在距离玻璃板1m的垂直高处放置装满砂子的涂-4杯, 用细砂来击打涂层, 当涂料上出现直径为2mm左右的圆孔时, 停止击打, 称桶中的质量作为涂料的强度指标。将直径为50mm的试样筒放在水平玻璃板上, 倒入一定质量的涂料, 然后将试样筒竖直向上提起, 涂料将向四周流淌, 形成一个圆形, 用其直径表示流平性。将载玻片高40mm的部分完全浸入涂料中, 夹住载玻片上端竖直取出, 让其表面所蘸涂料自由滴落, 测得滴落的涂料质量即为涂料的滴淌性。载玻片上涂料干燥之后的厚度为涂料的涂挂性。 镁砂粉粒度与涂料密度和悬浮性的关系曲线见图1。可以看出, 随着镁砂粉目数的增大, 粒度减小, 涂料密度增大。因为镁砂粉粒度减小, 相同体积的涂料质量增加, 所以涂料密度增大。200目到270目涂料密度增长比较慢, 270目到300目涂料密度增长快。所有粒度配置的涂料密度均满足性能要求。从图1还可以看出, 随着镁砂粉粒度不断减小, 涂料的悬浮性不断增大。因为镁砂粉粒度越小, 涂料越容易悬挂在悬浮剂的空间网状结构上, 不易沉淀, 所以悬浮性变好。270目以后悬浮性较好, 满足涂料性能要求。
镁砂粉粒度对涂料pH值和强度的影响见图2。可以看出, 随着镁砂粉目数的不断增大, 涂料的pH值呈减小趋势, 最后在pH值为8以上趋于稳定。这说明镁砂粉涂料呈碱性。
从图2还可以看出, 随着镁砂粉粒度不断减小, 涂料强度不断增强。因为镁砂粉粒度越小, 比表面积越大, 涂料中的粘结剂在颗粒表面形成完整的粘结膜,所以使涂料强度增大。在200~300目之间, 强度增强比较缓慢, 300目以后强度增加比较快。 镁砂粉粒度对涂料流平性和粘度的影响见图3。可以看出, 涂料的流平性随着镁砂粉粒度不断减小, 呈不断减小的趋势。因为镁砂粉粒度减小, 比表面积大, 更容易涂挂在粘结剂空间网状结构上, 形成完整的粘结剂膜, 从而导致涂料不易于向四周扩散, 流平性不断减小。 从图3还可以看出, 涂料的粘度随着镁砂粉粒度减小, 呈现先增大后减小的趋势。镁砂粉粒度大, 则比表面积小, 同样的加水量下涂料比较稀, 即粘度小。涂料粘度增大;另外耐火骨料粒度小, 更容易涂挂在粘结剂空间网状结构上, 形成完整的粘结剂膜。当涂料粘度过大时, 用涂-4杯测试涂料粘度时, 涂料不能全部从涂-4杯中流出, 测试得到的时间变短。
镁砂粉粒度对涂料涂挂性的影响见图4。可以看出, 随着镁砂粉粒度减小, 涂料的涂挂性呈增大的趋势。因为镁砂粉粒度小, 比表面积大, 更容易涂挂在粘结剂空间网状结构上, 形成完整的粘结剂膜, 涂料越粘稠, 涂挂在载玻片上的涂料越多, 涂覆越厚。镁砂粉目数大于270目的涂料涂挂性满足使用要求。
从图4还可以看出, 随着镁砂粉目数不断增大, 涂料的滴淌性呈不断增大的趋势。因为镁砂粉粒度小, 比表面积大, 更容易涂挂在粘结剂空间网状结构上, 形成完整的粘结剂膜, 涂料越粘稠, 涂挂在载玻片上的涂料多, 所以往下滴淌的也多, 导致涂料的滴淌性不断增大。 在镁砂粉粒度为200~340目时, 涂料密度满足性能要求, 镁砂粉涂料呈碱性。随着镁砂粉粒度减小, 涂料悬浮性、强度增大, 270目时悬浮性达到96%以上, 强度也满足使用要求。随着镁砂粉粒度减小, 涂料粘度先增大后减小, 涂挂性增大, 流平性减小, 而滴淌性增大。所以目数大于270目的镁砂粉更适合于做涂料的耐火骨料。