铸造涂料 第3章 悬浮剂粘结剂及助剂.pdf

第三章悬浮剂、粘结剂及助剂

3．1悬浮剂

涂敷于砂型砂芯表面的涂料层在经受金属液的机械及热冲击之前基本属于

一种胶态状的物理分散体系。欲使这种物理分散体系－涂料具有优良的悬浮性、

涂敷性、流平性、渗透性和抗流淌性等物理工艺性能，除了选择合适的耐火粉料

外，悬浮剂和粘结剂的选择是最关键的因素之一。

悬浮剂通常是指具有使固体物分散、并使之悬浮在载液中的能力的物质。好

的涂料悬浮剂不仅具有使耐火粉料悬浮的能力，而且应具有流变学特性，特别是

触变性，即既容易形成一定的组织结构，也容易为机械力所拆散。作为铸造涂料

用悬浮剂悬浮原理是通过自身在载液中的扩散力、吸附力、载荷力等，使高密度

的耐火粉料在不同的载液中具有一定的悬浮性、连续性。故涂料中必须使用悬浮

剂才能使耐火填料悬浮在载液中并保持均匀地弥散状态。

因此在涂料工艺的术语中，悬浮剂又称防沉剂、流变剂等。在第三章将要讨

论的涂料的流变性时的一个主要参数就是涂料的粘度，涂料的粘度与其组分有很

大的关系，因此国外有关文献中，将耐火粉料和载液以外的组分统称为粘度调整

剂。

在悬浮剂的称呼上，人们通常习惯将能单独添加而起悬浮作用的粘土类的无

机物称为悬浮剂，而将与粘土类的无机材料配合加入，起辅助悬浮作用并赋予涂

料一定的流变性或触变性的天然或人工合成的高分子聚合物称为增稠剂。

就悬浮剂的作用而言，在习惯上常将能单独添加而起悬浮作用的粘土类无机

材料称为悬浮剂，而将与粘土类的无机材料配合加入，起辅助悬浮作用并赋予涂

料一定的流变性或触变性的天然和合成高分子聚合物称为增稠剂，事实上，两者

所起的作用是一致的，因此将其分别称为无机悬浮剂和研究悬浮剂，或干脆统称

为悬浮剂是合适的。另外，粘结剂和悬浮稳定剂在涂料中所起的作用是难以截然

分开的，能作为粘结剂的材料一般都能起悬浮稳定剂的作用。但在涂料中，某种

材料起悬浮作用是主要的，而粘结是次要的，而另一种材料起粘结作用是主要的，

而悬浮作用是次要的，那么我们仍沿用习惯，将其分别归入悬浮剂和粘结剂的类

别。因此本节将以此介绍悬浮剂，而下节介绍粘结剂。

在无机悬浮剂中，应用最为广泛的是膨润土，近年凹凸棒土、累脱石等粘土

类悬浮剂也逐步在涂料生产中应用；作为有机悬浮剂，羧甲基纤维素钠（CMC）、

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）分别在水基和醇基涂料应用较为广泛，此外还有海藻酸

钠、聚丙稀酰胺等；黄原胶由于具有优越的流变性能，近年也在铸造涂料配方中

试用，显示出较好的应用前景。现在分别加以介绍。

3．1．1膨润土

膨润土是以蒙脱石为主要矿物的粘土，其颗粒质点很小（可以小于0.1μm），

被水湿润后水分不仅吸附在其颗粒表面，还要进入它的晶层之间形成胶体质点，

载液变为胶体溶液。膨润土质点在胶体溶液中形成空间网状结构，使膨润土浆具

有屈服值，耐火填料颗粒质点不易下沉。膨润土按吸附阳离子的不同分为钙膨润

土、钠膨润土、锂膨润土及有机膨润土等。在水基涂料中所用的主要是钠膨润土

和锂膨润土，锂膨润土还可用于醇基涂料作悬浮剂。膨润土在铸造涂料中，其结

构特点是在水中能形成立体网状结构。按其结构形成能力的顺序是：锂膨润土

钠膨润土钙膨润土。

钠膨润土吸水膨胀能力比钙膨润土高，配制水基涂料时最好采用钠膨润土，

天然产的钙膨润土可通过离子交换处理使其钙离子为钠离子所取代，称为膨润土

的活化处理。一般采用在钙膨润土中加碱（碳酸钠）的办法来进行活化处理，大

多数钙膨润土的最佳加碱量为4～6%。应在配制涂料前预称对膨润土进行活化处

理。可以先调制膨润土浆，加碱后搅拌均匀，放置两、三天后再用，才能使活化

反应充分。

锂基膨润土是由天然钙基膨润土经离子交换处理后而得。天然钙基膨润土中

的主要矿物为钙蒙脱石。在钙蒙脱石中加入锂盐（一般常用LiCO）,通过离子

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交换反应后可得锂蒙脱石，反应式如下：

+++

Z(Ca)+2LiZ(Li)+Ca2

式中代表带负电荷的硅酸盐骨架。上式为可逆反应，为了使上式向右进行，

可采用化学方法将上式右方的钙离子变成难溶盐沉淀，并将难溶盐除去。LiCO