一种铸造醇基涂料用凹土悬浮剂及制备方法技术

一种铸造醇基涂料用凹土悬浮剂，硅酸铝镁含量以质量百分比为８０～８５％的凹土粒子上包覆无机纳米颗粒构成；无机纳米粒子为纳米Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、纳米ＳｉＯ↓［２］或纳米ＴｉＯ↓［２］，其粒径为１０～２０ｎｍ，比表面积为２００～３００ｍ↑［２］／ｇ。本发明专利技术的优点是，经过往提纯酸化处理的凹土体系中加入一种无机纳米粒子对其进行改性，使无机纳米粒子包覆在凹土颗粒的周围，一方面能改变凹土的表面状态，达到疏水亲醇的目的；另一方面能防止已高度分散的凹土悬浮剂颗粒聚集长大，从而大大提高醇基涂料的悬浮稳定性和抗板结性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种醇基涂料用悬浮剂的纳米复合改性方法，具体是涉及一种 应用于铸造工业的醇基涂料中凹土悬浮剂的纳米复合改性方法。
技术介绍
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 以及縮短生产周期等优点，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%。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，我国将钠基膨润土用作醇基涂料的悬浮剂，由于它在醇溶液中溶胀 性不好，悬浮效果差，现已不用。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，但是，有机膨润土必须采用二甲苯来引发才能使 用，而二甲苯属于一种剧毒的化学品，严重影响人体的健康，不能满足21世纪 绿色铸造生产的要求；同时，有机膨润土价格相对较高，大大增加了涂料产品 的制造成本，对于薄利的铸造企业很难接受。到20世纪80年代以后，我国又 开发了一种醇基涂料用新型悬浮剂，它是用锂盐与钙基膨润土进行阳离子交换 而得(CN85105821)，这种材料在醇溶液中具有较好的悬浮性和使用性能。但 是，锂基膨润土吸水溶胀后，在醇溶液中稳定性较差，由于锂土胶粒在醇溶液 中易脱水、沉淀而使醇基涂料失去悬浮作用，致使涂料中耐火骨料下沉结块， 尤其是在运输颠簸过程中，往往形成"死沉淀"，恶化了涂料的涂敷使用性能，也 降低了涂料层的耐火度和抗粘砂性能。为了克服锂基膨润土作为醇基涂料悬浮剂时产生悬浮稳定性差的问题，国 内外都提出了采用凹凸棒石粘土作为醇基涂料悬浮剂的想法。凹凸棒石粘土又称坡缕石(Palygouskite)或坡缕缟石，是一种具有层链 状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，其结构属2: l型粘土矿物。在每个2: 1 单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。由于它 具有一些独特的层链状结构特征以及优良的物理化学性能，存在巨大的使用潜 能，国外对凹凸棒石粘土的研究较多，主要是在建材、农药、化肥、化工吸附 剂、催化剂、污水处理、印刷、粘结剂和太阳能贮热等众多领域内得到了广泛 的应用，而在铸造涂料的应用中报道较少。例如1983年美国专利US4386010 提出用亲有机阳离子季胺盐改性凹凸棒土，来吸附净化工业污水；1984年美国 专利US4444665也提出了将煅烧过的凹凸棒粘土用亲有机阳离子季胺盐进行改 性，制得一种高效的吸附剂以去除工业污水中的有机或无机污染物。20世纪90 年代，日本初山圭司等人提出了用未改性凹凸棒土作消失模水基涂料悬浮剂的 专利(JP08—150436)，凹土悬浮剂的加入量为耐火骨料的2 10%，使其涂料 层的厚度和强度有了很大的提高。接着2004年日本吉田昭等人又提出采用凹凸 棒土作醇基涂料的悬浮剂的专利(JP2004—066286)，纤维状凹土的加入量为S2 %，可使涂料的流平性和涂层的均匀性得到改善，从而对铸件的表面质量有了 大幅度的提高。我国凹凸棒粘土的储量较大，近年来我国对凹凸棒粘土的性能、改性机理 和方法、以及工业应用，都进行了大量的研究开发工作。例如，我国齐全珠等 人研究了凹凸棒粘土在水和醇两种不同介质中的悬浮性时发现，未改性的凹凸 棒粘土在水中的悬浮性明显高于在乙醇溶液中，这是因为凹凸棒粘土表面存在 大量的一OH基极性亲水集团，同时凹凸棒粘土的憎油性和乙醇分子的尺寸大于 水分子，乙醇分子难于进入凹凸棒粘土晶粒的空管中等的缘故。陈浩等人试验 了热、酸、盐和有机改性等对凹凸棒粘土悬浮稳定性的影响指出，热处理、酸 处理和盐处理都不利于凹凸棒粘土悬浮性的改善，而采用表面活性剂对凹凸棒 粘土进行有机改性，能明显提高凹凸棒粘土的悬浮性。谢红璐等人试验了表面 活性剂的种类对凹凸棒粘土悬浮性的影响时发现，烷氧基化表面活性剂与凹凸 棒粘土存在较强的相互作用，在膨胀性、悬浮性及粘度变化上均优于与其对比 的高分子、阴离子表面活性剂体系，且三元复合体系性能较二元体系更好。另外，谷文书等人采用凹凸棒粘土、膨润土、氧化镁、硅酸钠和聚乙二醇 等配料(CN 200610088469.0),经过浸泡、挤压、晾干和磨粉等工序，制成铸造醇 基涂料用悬浮剂。袁长兵等人将钠化处理后的凹凸棒粘土、硅酸钠、十二烷基 硫酸钠和聚丙烯酰胺等材料按照配料的要求进行混合搅拌CN200610088472.2)，制成适用于农药用的悬浮剂。张方等人将SN与凹凸棒粘土复合 (200810058437.5)，并加入少量季铵盐阳离子表面活性剂和润湿剂，制成醇基 涂料用的悬浮剂。总之，我国对凹凸棒粘土开展了许多的试验研究，在吸附净化工业污水上 得到了较好的应用，但是，将其应用于铸造醇基涂料的悬浮剂上，还存在粘度 大、对于高密度的耐火骨料悬浮性不理想等问题而未能获得广泛的应用。为了 适应21世纪绿色铸造的要求，本专利将对凹凸棒土进行纳米材料改性，使之能 替代或部分替代有机膨润土或锂土成为性能优异的新型环保醇基铸造涂料悬浮 剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铸造醇基涂料用凹土悬浮剂，替代或部分替代有 机膨润土或锂土成为性能优异的新型环保醇基铸造涂料用悬浮剂。能大幅度提 高铸造醇基涂料的悬浮稳定性和抗板结性能。本专利技术的另一目的，是提供一种制备铸造醇基涂料用凹土悬浮剂的方法。采用本专利技术的改性凹土悬浮剂，取代或部分取代锂土或有机土，做铸造醇 基涂料用的悬浮剂，能够大大提升涂料的悬浮稳定性和抗板结性能。提高铸造 醇基涂料的涂敷使用性能，进而提高涂料层的耐火度和高温抗粘砂性能及铸件 的表面质量，具有极大的应用前景和现实意义。采用的技术方案是一种铸造醇基涂料用凹土悬浮剂，是在硅酸铝镁含量以质量百分比为80 85%的凹土颗粒上包覆无机纳米颗粒构成。凹土粒度为>200目。无机纳米粒子为纳米Ab03、纳米Si02或纳米Ti02， 其粒径为10 20nm，比表面积为200 300m2/g。一种制备铸造醇基涂料用凹土悬浮剂的方法，包括下述步骤1、 取硅酸铝镁含量为80 85%(质量百分比)的50g凹土中加入0.5 3mol/L 盐酸l卯 210ml，用超声波分散处理20 25min，超声波发生器输出功率为 1200W，频率为20KHz，然后用去离子水洗涤至无氯离子后，离心脱水，烘干 粉碎，得酸化后凹土；2、 将50ml水中加入4 6g上述制备的酸化凹土，超声波分散10 15min;3、 按酸化凹土与无机纳米粒子为50: 3的比例加入无机纳米粒子，超声波 分散10 15min，离心脱水，烘干粉碎，即制得醇基涂料用纳米复合改性的凹土 悬浮剂。制备上述铸造醇基涂料用凹土悬浮剂的机理是将提纯的凹土，通过酸化后，再采用无机纳米粒子进行改性，做铸造醇基 涂料的悬浮剂。这样改性的凹土与有机溶剂具有良好的亲和能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造醇基涂料用凹土悬浮剂，其特征是在硅酸铝镁含量以质量百分比为８０～８５％的凹土粒子上包覆无机纳米颗粒构成；无机纳米粒子为纳米Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、纳米ＳｉＯ↓［２］或纳米ＴｉＯ↓［２］，其粒径为１０～２０ｎｍ，比表面积为２００～３００ｍ↑［２］／ｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲，吕德志，李汉锟，刘加军，
申请(专利权)人：沈阳铸造研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]