專利名稱：一種鑄型水基涂料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造造型用輔助材料，特別是一種用于砂型或消失模 的鑄型水基涂料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
鑄型涂料是涂覆于鑄型表面的一薄層耐火涂層。它是一種物理懸浮分 散體系，通常由耐火粉料、載液、懸浮劑、粘結(jié)劑、增稠劑和助劑等組成。 其中耐火粉料是涂料的基礎(chǔ)，它借助懸浮劑在涂料內(nèi)懸浮，并被均勻地涂 覆于鑄型的工作表面上，載液揮發(fā)后，粘結(jié)劑使粉料干結(jié)成致密涂層，保 護了工作表面。欲使鑄型涂料具有優(yōu)良的懸浮性、涂覆性、流平性、滲透 性和抗流淌性等物理工藝性能，除了選擇合適的耐火粉料外，懸浮劑的選 擇也是最關(guān)鍵的因素之一。懸浮劑是促使涂料中耐火粉料在載液中保持懸 浮、防止沉淀、分層的物質(zhì)，也是使涂料具有適當觸變性的主要材料。另 外，它還能起輔助粘結(jié)劑的作用，將涂料中的耐火粉料粘結(jié)在一起，并粘 附到鑄型工作表面。
在鑄型水基涂料的無機懸浮劑中，常用的是膨潤土、凹凸棒土、累托 石、海泡石等粘土類懸浮劑；用作水基涂料增稠劑的有機高分子化合物有 羧甲基纖維素鈉(CMC)、海藻酸鈉、聚丙烯酰胺、黃原膠等。無機的粘土 類懸浮劑通常與作為增稠劑的有機高分子化合物配合使用，其效果才能充 分發(fā)揮。這是因為細小分散的粘土質(zhì)點可粘附在有機高分子的大分子鏈上， 這種粘附可以阻止細粒粘土質(zhì)點的直線運動。從而使它們不易互相接觸合200910并而長大，同時有機高分子長鏈參與了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，使耐火粉料質(zhì)點 更不易沉淀。但對于高密度的耐火粉料及粘度較小的流涂、浸涂涂料，要 保持涂料具有好的懸浮性，有時仍需增加無機粘土的加入量，易導(dǎo)致涂層 干燥后產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，還會影響涂料的工藝和工作性能；而由于一些有機
高分子化合物本身的穩(wěn)定性較差，有的高分子化合物與鈣、鎂、鐵等金屬 離子的相容性差，若增加其加入量，隨著放置時間的延長鑄型水基涂料有 可能會變稀，從面影響涂料的使用。
在用無機一有機復(fù)合體系作為水基鑄型涂料懸浮劑時，為使其能充分 被水潤濕， 一般需將懸浮劑與一定量的水預(yù)先混合制備成膠體漿料，放置 一段時間后再加入水、耐火粉料、助劑、粘結(jié)劑等組分制成鑄型水基涂料。 涂料的制備所需時間長，工序多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題而發(fā)明的一種鑄型水基涂料， 通過本發(fā)明提供一種不添加有機高分子增稠劑、且無機懸浮劑加入量較低 的鑄型水基涂料，能使高密度、低粘度的涂料具有優(yōu)良的懸浮性及存放穩(wěn) 定性，且涂層干燥后不易開裂，有利于提高涂料抵抗高溫金屬侵蝕的能力。 本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)的 涂料配方
一種鑄型水基涂料，由耐火粉料、懸浮劑、粘結(jié)劑、表面活性劑、消 泡劑、防腐劑及水組成，各組分的質(zhì)量分數(shù)為耐火粉料40% 80%，懸浮 劑0. 5% 1. 5%，粘結(jié)劑3% 10%，表面活性劑0%~0. 6%，消泡劑0. 05% 0. 50%, 防腐劑0. 01% 0. 50%，水10% 50%。
所述的鑄型水基涂料，各組分質(zhì)量分數(shù)還可以為耐火粉料60% 70%,懸浮劑1% 1.5%，粘結(jié)劑5% 10%，表面活性劑0.3% 0.6%，消泡劑 0. 05% 0. 3%，防腐劑0. 1% 0. 50%,水20% 50%。
所述鑄型水基涂料，各組分質(zhì)量分數(shù)最優(yōu)選方案還可以為耐火粉料 65°/。，懸浮劑1%，粘結(jié)劑5%，表面活性劑0. 35%，消泡劑0. 05%，防腐劑 0.2%,水28. 4%。
其中，各組分成分中所述的懸浮劑為無機凝膠；耐火粉料可以是鋯 英粉、鉻鐵礦粉、剛玉粉、鋯剛玉粉、鎂橄欖石粉、藍晶石粉、硅線石粉、 莫來石粉、鋁礬土粉、石英粉、滑石粉、石墨粉、葉臘石粉、云母粉、硅 藻土粉中的一種或幾種混合物，耐火粉料粒度為100 320目；粘結(jié)劑包括 常溫粘結(jié)劑和高溫粘結(jié)劑，常溫粘結(jié)劑可以是聚醋酸乙烯乳液、苯丙乳液、 醋丙乳液、純丙乳液、水溶性酚醛樹脂、水溶性醇酸樹脂中的一種或幾種 混合物，高溫粘結(jié)劑可以是水玻璃、硅溶膠、聚合磷酸鹽中的一種或幾種 混合物；表面活性劑可以是烷基苯磺酸鈉、亞甲基萘磺酸鈉、垸基酚聚氧 乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一種或幾種混合物；消泡劑可以是有機硅 消泡劑、正丁醇、正戊醇、正辛醇中的一種；防腐劑可以是工業(yè)甲醛溶液、 五氯酚鈉、苯甲酸鈉、五氯萘酚中的一種。 制備工藝
本發(fā)明的鑄型水基涂料的制備工藝為將懸浮劑直接加入水中在高速 分散機中混合分散10 20min，再加入消泡劑、表面活性劑、防腐劑等助劑 混合5 20min，然后加入耐火粉料混合20 40min，最后加入粘結(jié)劑混合 1(T30min后，將涂料加水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 使用方法
將本發(fā)明提供的涂料，按使用需要與水配合成不同稠度，采用刷涂、浸涂、流涂、噴涂的方式使用，干燥方法應(yīng)根據(jù)具體產(chǎn)品不同要求，可以
采取常溫自干或指定溫度(50 30(rC)烘干。
本發(fā)明產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)或配方生產(chǎn)出的產(chǎn)品具體優(yōu)勢在于
本發(fā)明采用的無機凝膠系一種以蒙脫石為主的鋁硅酸鹽礦物產(chǎn)品。它 在制備流程中通過改性膨化改變了蒙脫石的電荷性質(zhì)，使蒙脫石晶層充分 膨脹，致使其在水溶液中能產(chǎn)生最佳的締合(橋聯(lián))，所形成的體積龐大的 空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包裹了大量自由水，從而產(chǎn)生較佳的增稠效果與膠體性能。 因此，無機凝膠既具有良好的水分散性、懸浮性和粘結(jié)性，又是一種良好 的增稠劑。
無機凝膠被分散后蒙脫石層面的負電性和邊沿的正電性加強，片層可
形成"z"字型連接的搭接結(jié)構(gòu)，能使分散體系的凝膠性能發(fā)生較大變化，
利用此特性，在鑄型水基涂料中，無機凝膠可部分或完全替代有機高分子 類增稠劑，使體系保持較高的粘度。而且無機凝膠與酸、堿、鹽的相容性 好，不會變稀或絮凝，使涂料有較佳的存放穩(wěn)定性。
無機凝膠在水體系中是不溶性固體微細顆粒懸浮劑，能使密度較高的 礦物懸浮在水中，懸浮性超過其他無機有機復(fù)合體系。因此可以較低的加 入量使鑄型水基涂料保持高的懸浮性，從而使涂層干燥后不易開裂，有益 于涂料保持較高的耐火度，減少并消除鑄件的粘砂、表面粗糙等缺陷。
采用無機凝膠作為懸浮劑制備鑄型水基涂料，可直接將干粉加入攪拌 分散，不需要預(yù)制凝膠漿，從而簡化了涂料的制備工序，縮短了涂料制備 的時間。
具體實施方式
:下面通過一些具體配方及制備工藝來進一步闡釋本發(fā)明。 實施例1
涂料配比鋯英粉70kg，無機凝膠1.4kg，聚醋酸乙烯乳液4.46kg， 水玻璃5.48kg，有機硅消泡劑0. 05kg，五氯酚鈉0.01kg，水18.6kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 10min，再加入五氯酚鈉、有機硅消泡劑混合10min，然后加入鋯英粉混合 20min，最后加入水玻璃、聚醋酸乙烯乳液混合30min后，將涂料以水調(diào)整 至使用狀態(tài)的稠度。 實施例2
涂料配比鋯英粉50kg，莫來石粉25kg，無機凝膠1.3kg，聚醋酸乙 烯乳液2kg，水玻璃2.5kg，聚合磷酸鹽0.5kg，亞甲基萘磺酸鈉O. 15kg， 烷基酚聚氧乙烯醚0.23kg，有機硅消泡劑0. lkg，苯甲酸鈉0.02kg，水 18. 2kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 15min，再加入苯甲酸鈉、亞甲基萘磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、有機硅消 泡劑混合20min，然后加入莫來石粉、鋯英粉混合25min，最后加入聚合磷 酸鹽、水玻璃、聚醋酸乙烯乳液混合25min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀 態(tài)的稠度。 實施例3
涂料配比藍晶石粉40kg，鋁礬土粉25kg，無機凝膠lkg，聚醋酸乙 烯乳液3. 5kg，硅溶膠3. 5kg，聚合磷酸鹽lkg，烷基苯磺酸鈉0. 2kg，脂 肪醇聚氧乙烯醚O. 3kg，正丁醇O. 39kg，五氯萘酚0.01kg，水25. lkg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散20min，再加入五氯萘酚、垸基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、正丁醇混合 5min，然后加入鋁礬土粉、藍晶石粉混合30min，最后加入聚合磷酸鹽、硅 溶膠、聚醋酸乙烯乳液混合20min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例4
涂料配比鉻鐵礦粉80kg，無機凝膠1.5kg，苯丙乳液2.55kg，硅溶 膠3kg，亞甲基萘磺酸鈉O. lkg，脂肪醇聚氧乙烯醚O. lkg，正丁醇O. lkg， 工業(yè)甲醛溶液O. 05kg，水12. 6kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 10min，再加入工業(yè)甲醛溶液、亞甲基萘磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、正丁 醇混合15min，然后加入鉻鐵礦粉混合35min，最后加入硅溶膠、苯丙乳液 混合15min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例5
涂料配比鎂橄欖石粉55kg，無機凝膠0.9kg，苯丙乳液4kg，水玻璃 3.5kg，聚合磷酸鹽1.51kg，有機硅消泡劑0. 17kg，五氯酚鈉0.02kg，水 34. 9kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 15min，再加入五氯酚鈉、有機硅消泡劑混合5min，然后加入鎂橄欖石粉混 合40min，最后加入聚合磷酸鹽、水玻璃、苯丙乳液混合10min后，將涂料 以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例6
涂料配比鋯剛玉粉65kg，無機凝膠1.2kg，純丙乳液2.98kg，水玻 璃3kg，有機硅消泡劑0. 19kg，苯甲酸鈉0.03kg，水27. 6kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散20min，再加入苯甲酸鈉、有機硅消泡劑混合10min，然后加入鋯剛玉粉混 合40min，最后加入水玻璃、純丙乳液混合20min后，將涂料以水調(diào)整至使
用狀態(tài)的稠度。 實施例7
涂料配比剛玉粉40kg，硅線石粉30kg，無機凝膠1.4kg，純丙乳液 3. 5kg，硅溶膠2. 5kg，聚合磷酸鹽lkg，垸基苯磺酸鈉0. 23kg，烷基酚聚 氧乙烯醚0.25kg，正戊醇0.3kg，五氯萘酚0.02kg，水20.8kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 10min，再加入五氯萘酚、烷基苯磺酸鈉、垸基酚聚氧乙烯醚、正戊醇混合 15min，然后加入硅線石粉、剛玉粉混合35min，最后加入聚合磷酸鹽、硅 溶膠、純丙乳液混合25min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例8
涂料配比石英粉30kg，鋁礬土粉30kg，無機凝膠0.9kg，醋丙乳液 1.99kg，硅溶膠1.48kg,正戊醇O. 2kg,工業(yè)甲醛溶液0. 03kg，水35. 4kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 15min，再加入工業(yè)甲醛溶液、正戊醇混合20min，然后加入鋁礬土粉、石 英粉混合30min，最后加入硅溶膠、醋丙乳液混合30min后，將涂料以水調(diào) 整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例9
涂料配比石英粉25kg，葉臘石粉30kg，無機凝膠0.7kg，醋丙乳液 3kg，水玻璃1.5kg，聚合磷酸鹽2kg，烷基苯磺酸鈉0.25kg，脂肪醇聚氧 乙烯醚O. 15kg，有機硅消泡劑0. 27kg，五氯酚鈉0.03kg,水37. lkg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散20min，再加入五氯酚鈉、烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、有機硅消泡 劑混合15min，然后加入葉臘石粉、石英粉混合25min，最后加入聚合磷酸 鹽、水玻璃、醋丙乳液混合10min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例10
涂料配比石墨粉40kg，無機凝膠0.5kg，水溶性酚醛樹脂4.04kg， 聚合磷酸鹽5. 5kg，有機硅消泡劑0. 32kg,苯甲酸鈉0.04kg，水49.6kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 10min，再加入苯甲酸鈉、有機硅消泡劑混合10min，然后加入石墨粉混合 20min，最后加入聚合磷酸鹽、水溶性酚醛樹脂混合15min后，將涂料以水 調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例11
涂料配比石墨粉45kg，石英粉15kg，無機凝膠l.lkg，水溶性酚醛 樹脂3.5kg，水玻璃4kg，亞甲基萘磺酸鈉0. 16kg，烷基酚聚氧乙烯醚 0. 15kg，有機硅消泡劑0. 35kg，五氯萘酚0. 04 kg，水30. 7kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散
15min，再加入五氯萘酚、亞甲基萘磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、有機硅消 泡劑混合20min，然后加入石墨粉、石英粉混合30min，最后加入水玻璃、 水溶性酚醛樹脂混合20min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例12
涂料配比石墨粉30kg，鋁礬土粉20kg，無機凝膠0.6kg，水溶性酚 醛樹脂2. 55kg，硅溶膠1. 55kg，聚合磷酸鹽0. 59kg，脂肪醇聚氧乙烯醚 0. 35kg，正辛醇O. 45kg，工業(yè)甲醛溶液0. Olkg，水43. 9kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散20min，再加入工業(yè)甲醛溶液、脂肪醇聚氧乙烯醚、正辛醇混合20min，然 后加入石墨粉、鋁礬土粉混合35min，最后加入聚合磷酸鹽、硅溶膠、水溶 性酚醛樹脂混合25min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例13
涂料配比滑石粉45kg，無機凝膠0.6kg，水溶性醇酸樹脂1. 76kg， 聚合磷酸鹽1.5kg，垸基苯磺酸鈉0.2kg，烷基酚聚氧乙烯醚0.4kg，正辛 醇O. 5kg，五氯酚鈉0.04kg，水50kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 10min，再加入五氯酚鈉、垸基苯磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、正辛醇混合 15min，然后加入滑石粉混合40min，最后加入聚合磷酸鹽、水溶性醇酸樹 脂混合30min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例14
涂料配比滑石粉35kg，石英粉20kg，無機凝膠1.2kg，水溶性醇酸 樹脂4.25kg，硅溶膠3.73kg，烷基酚聚氧乙烯醚0.08kg，有機硅消泡劑 0. 39kg，苯甲酸鈉O. 05kg，水35. 3kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散 15min，再加入苯甲酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、有機硅消泡劑混合10min， 然后加入滑石粉、石英粉混合20min，最后加入硅溶膠、水溶性醇酸樹脂混 合15min后，將涂料以水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度。 實施例15
涂料配比鋁礬土粉15kg，硅藻土粉25kg，云母粉10kg，無機凝膠 0.8kg，水溶性醇酸樹脂2.52kg，聚合磷酸鹽1.55kg，亞甲基萘磺酸鈉 0. 35kg，脂肪醇聚氧乙烯醚0. 25kg，有機硅消泡劑0. 48kg，五氯萘酚0. 05kg，水44kg。
制備工藝將無機凝膠干粉直接加入水中在高速分散機中混合分散
20min，再加入五氯萘酚、亞甲基萘磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、有機硅消 泡劑混合5min，然后加入云母粉、硅藻土粉、鋁礬土粉混合25min，最后 加入聚合磷酸鹽、水溶性醇酸樹脂混合10min后，將涂料以水調(diào)整至使用 狀態(tài)的稠度。
以上是對本發(fā)明所提供的一種鑄型水基涂料配方、制備工藝及其使用 方法進行了詳細的介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的配方、制備工 藝及其使用方法進行了闡述，以上實施例只是用于幫助理解本發(fā)明的方法 及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想， 在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容 不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種鑄型水基涂料，其特征在于所述涂料由耐火粉料、懸浮劑、粘結(jié)劑、表面活性劑、消泡劑、防腐劑及水組成，各組分的質(zhì)量分數(shù)為耐火粉料40％~80％，懸浮劑0.5％~1.5％，粘結(jié)劑3％~10％，表面活性劑0％~0.6％，消泡劑0.05％~0.50％，防腐劑0.01％~0.50％，水10％~50％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于各組分質(zhì)量分數(shù) 為耐火粉料60% 70%，懸浮劑1% 1.5%，粘結(jié)劑5% 10%，表面活 性劑0. 3% 0. 6%，消泡劑0. 05% 0. 4%，防腐劑0. 1%~0. 50%，水 20% 50%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于各組分質(zhì)量分數(shù) 為耐火粉料65°/。，懸浮劑1%，粘結(jié)劑5%，表面活性劑0.35%，消 泡劑O. 05%,防腐劑O. 2%，水28. 4%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于所述的懸浮劑為 無機凝膠。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述鑄型水基涂料，其特征在于所述的無機凝膠為 鋁硅酸鹽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于所述的耐火粉料 可以是鋯英粉、鉻鐵礦粉、剛玉粉、鋯剛玉粉、鎂橄欖石粉、藍晶 石粉、硅線石粉、莫來石粉、鋁礬土粉、石英粉、滑石粉、石墨粉、 葉臘石粉、云母粉、硅藻土粉中的一種或幾種混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于所述的粘結(jié)劑包 括常溫粘結(jié)劑和高溫粘結(jié)劑常溫粘結(jié)劑可以是聚醋酸乙烯乳液、 苯丙乳液、醋丙乳液、純丙乳液、水溶性酚醛樹脂、水溶性醇酸樹脂中的一種或幾種混合物；高溫粘結(jié)劑可以是水玻璃、硅溶膠、聚 合磷酸鹽中的一種或幾種混合物。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于所述的表面活性 劑可以是烷基苯磺酸鈉、亞甲基萘磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚、脂 肪醇聚氧乙烯醚中的一種或幾種混合物。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄型水基涂料，其特征在于所述的消泡劑可 以是有機硅消泡劑、正丁醇、正戊醇、正辛醇中的一種；所述的防 腐劑可以是工業(yè)甲醛溶液、五氯酚鈉、五氯萘酚中的一種。
10、 一種如權(quán)利要求1所述鑄型水基涂料的制備工藝，其特征在于所述 制作工藝包含以下幾個步驟a、 將懸浮劑直接加入水中在高速分散機中混合分散10~20分鐘；b、 混合后，向液體加入消泡劑、表面活性劑、防腐劑等助劑混合 5 20min;c、 再加入耐火粉料混合20 40min;d、 最后加入粘結(jié)劑混合1(T30min;e、 將最后產(chǎn)物按具體需要加水調(diào)試稠度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄造造型用輔助材料，特別是一種用于砂型或消失模的鑄型水基涂料配方及其制備工藝，由耐火粉料、懸浮劑、粘結(jié)劑、表面活性劑、消泡劑、防腐劑及水組成，通過將懸浮劑直接加入水中在高速分散機中混合分散，再加入消泡劑、表面活性劑、防腐劑等助劑混合，然后加入耐火粉料混合，最后加入粘結(jié)劑混合后，將涂料加水調(diào)整至使用狀態(tài)的稠度后制成成品。本發(fā)明所制得的涂料具有能使高密度、低粘度的涂料具有優(yōu)良的懸浮性及存放穩(wěn)定性，且涂層干燥后不易開裂，有利于提高涂料抵抗高溫金屬侵蝕的能力等效果。
文檔編號B22C9/04GK101497105SQ20091010599
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者孫魯洪, 胡昊明 申請人:深圳市景鼎現(xiàn)代科技有限公司