海藻酸钠对消失模铸造涂料性能的影响

海藻酸钠对消失模铸造涂料性能的影响

陈学更，何龙，李天才，朱劲松

（宁夏共享化工有限公司，宁夏银川７５００２１）

摘要：探讨了海藻酸钠对消失模铸造涂料悬浮性、抗弯强度、剪切稀释性、滴淌时间的影响关

系，并与羧甲基纤维素钠进行了对比分析。结果表明，与羧甲基纤维素钠相比，海藻酸钠具有

更佳的增稠效率、更高的强度、更好的涂挂性能和操作效率，并且涂料具有剪切稀释特性和触

变性。

关键词：海藻酸钠；消失模涂料；抗弯强度；剪切稀释性；滴淌时间

中图分类号：ＴＧ２２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－３３２０（２０１４）０５—０００１—０３

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｓｏｄｉｕｍ Ａｌｇｉｎａｔｅ ｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＥＰＣ Ｃｏａｔｉｎｇ

ＣＨＥＮ Ｘｕｅｇｅｎｇ，ＨＥ Ｌｏｎｇ，ＬＩ Ｔｉａｎｃａｉ，ＺＨ民族节日 Ｕ Ｊｉｎｓｏｎｇ

（Ｋｏｃｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１，Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ

ｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ，ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｒｉｐｐｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ＥＰＣ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅ

ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｄｉｕｍ ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ ｈａｓ ｂｅａｅｒ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ

ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ，ｈｉｇｈｅｒ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｖｅｎｇｔｈ，ｂｅａｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ

ｈａｓ ａ ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ；ＥＰＣ ｃｏａｔｉｎｇ；ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ；ｄｒｉｐｐｉｎｇ ｔｉｍｅ

消失模铸造涂料作为一种特种铸造涂料，与

消失模铸造一样，在我国的起步较晚。由于对消

失模涂料的研究还不够透彻，其原材料仅限于一

些传统砂型涂料的生产原料，涂料配方不成熟，

商品化程度低，指标不能满足高端消失模铸件的

生产要求。现阶段，对于国内一些高端的消失模

１ 试验方法

１．１ 试验原料及仪器

试验原料：海藻酸钠（９ ５％）、铝

矾土（Ｗ（Ａ １ ２ ０ ３）≥９ ５％）、二氧化硅

（Ｗ（Ｓｉ０ ２）≥９９．５％）、白云母（白度≥８ ５％，

ｗ（Ａ１ ０，）≥６０％）、硅藻土、羧甲基纤维素钠

铸造企业，消失模涂料仍旧依赖进口或是一些外

资辅材企业的技术引进；对于另外一些相对低端

的消失模企业，涂料则采用自制白配的方式，严

重制约我国消失模铸造业的发展ｆ１］。

（ＣＭＣ）、凹凸棒土、白乳胶、有机硅消泡剂、五

氯酚钠、氧化铁、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ一１０２、软水。所用原料

均为工业级。

分析仪器：ＮＤＪ一５ｓ旋转黏度计、智能型砂强

近年来，一些水性涂料用新型材料不断涌

现，在消失模涂料技术相对落后的背景下，有必

要开展对这些新型材料的研究和应用工作，以不

度机等。

１．２消失模涂料的制备

将凹凸棒土与水按质量比１：４混合，完全分

断提高消失模涂料的技术水平，适应消失模铸造

、Ｉ 的发展。

散均匀制得预处理凹凸棒土浆［２］。

加足量的水至分散罐，高速搅拌状态下，缓

收稿日期：２０１４—０５—２８

作者简介：陈学更（１９８８一），男，助理工程师，主要从事铸造辅助材料相关的研究与开发工作

２０１４年第５期 ｌ １

慢加入海藻酸钠／羧甲基纤维素钠，继续维持搅 ０．０８％、０．１０％、０．１５％、０．３Ｏ％、０．５０％，测定涂料体

拌，逐步升温至５Ｏ℃，使其溶解充分。

向高速分散釜中加水、氧化铁粉、五氯酚

钠、有机硅消泡剂，开启搅拌，以１２００ ｒ／ｍｉｎ的速

度分散ｌ０ ｍｉｎ；向分散釜中依次加入凹凸棒土、

海藻酸钠／羧甲基纤维素钠的预处理液，继续分散

１５ ｍｉｎ；向分散釜中加入白乳胶，１２００ ｒ／ｍｉｎ分散

１左嘴角有痣 ５ ｍｉｎ；加入铝矾土、二氧化硅、白云母、硅藻

土，分散３０ ｍｉｎ；ＪＪ￣Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ一１ ０２继续搅拌５ ｍｉｎ后

制备结束。

１．３涂料性能测定

１．３．１抗弯强度

涂料稀释至６５。Ｂｅ－４－２。Ｂｅ2022山东高考 ，将其均匀地浸涂

在ＥＰＳ标准抗弯试块上，然后试样放入电热烘箱

中，５５℃１℃烘干，如此重复浸涂两次，待涂

层完全烘干后，用智能型砂强度机测试其抗弯强

度。

１．３．２涂料剪切稀释特性曲线

采用ＮＤＪ．５ｓ旋转黏度计，选定合适的转子，

依次增加转子的旋转速度至最大，然后再依次

降低转子的转速，分别测得不同转速下涂料的黏

度，然后作出黏度一剪切速率（或者黏度一旋转速

度）曲线，即为涂料的剪切稀释特性曲线【 。

２试验结果与讨论

海藻酸钠是从海洋藻类中提取的天然高分子

聚合物，安全无毒，其分子结构如图１所示。从结

构式中可以看出，海藻酸钠分子中含有大量的羟

基和羧基，能与水形成氢键，因而具有很强的亲

水性，溶于水后能形成高黏度的溶液。无论从分

子结构上还是化学性质上，海藻酸钠都具有和羧

甲基纤维素钠相似的特性。

厂

ＣＯＯＮａ

Ｄ

Ｏ

占ｏｏＮａ ０ ｎ

图１ 海藻酸钠的分子结构

２．１ 海藻酸钠对消失模涂料悬浮性的影响

无机悬浮剂凹凸棒土的加入量质量分数控制

在１．２％（低于正常加入量，以便于验证海藻酸钠

的悬浮性能），海藻酸钠的加入量质量分数依次取

２ Ｉ ｚ。 年第ｓ期

系的２４ ｈ悬浮性，并在同样条件下测定羧甲基纤

维素钠涂料的悬浮性作为对比。

从图２可以看出，随着海藻酸钠加入量的增

加，涂料的悬浮性也不断提高。当海藻酸钠加入

量达Ｎｏ．５０％时，涂料的２４ ｈ悬浮性可达１００％。

而同样加入量的羧甲基纤维素钠，其悬浮性均低

于海藻酸钠，当加入量在０．５０％时，涂料悬浮性只

有９６％。这说明，海藻酸钠的悬浮增稠效率要高

于羧甲基纤维素钠。

材料加入量ｗＢ／％

图２海藻酸钠／羧甲基纤维素钠对消失模涂料悬浮性的影响

２．２海藻酸钠对消失模涂料抗弯强度的影响

海藻酸钠和羧甲基纤维素钠一样，不但是

悬浮国内视频网站 增稠剂，还能作为涂料的粘结剂。在试验

中，通过测定抗弯强度来衡量涂料的强度。海藻

酸钠的加入量质量分数依次取０．０８％、０．１０％、

０．１５％、０．３０％、０．５０％，用ＥＰＳ标准抗弯试块浸涂

涂料并烘干后测定抗弯强度，相同试验条件下与

羧甲基纤维素钠作对比。

从图３可知，当加入量控制在０．１Ｏ％～０．５０％

之间，海藻酸钠所制备涂料的抗弯强度要高于羧

甲基纤维素钠。随着海藻酸钠加入量的增加，消

失模涂料的抗弯强度迅速提高，加入量０．３０％时，

涂料强度达到最大值，之后，强度略有下降。

骥

抑

材料加入量ｗＢ／％

图３海藻酸钠／羧甲基纤维素钠对消失模涂料抗弯强度的影响

２．３ 海藻酸钠对消失模涂料滴淌时间的影响

对于现场使用来说，消失模涂料的滴淌时

间是一项重要的指标，因为滴淌时间不但影响

涂料的涂挂性能，而且直接决定着涂料的施涂

效率。滴淌时间越短，则涂料涂挂性越好，达

到相同涂层厚度所浸涂的次数就越少，并且可

以将涂料的浸涂波美度控制在相当宽的范围

内。

试验中海藻酸钠的加入量质量分数依次取

０．０８％、０．１０％、０．１５％、０．３０％、０．５０％，制备涂

料后测定涂料的滴淌时间，相同试验条件下与羧

甲基纤维素钠作对比。

从图４可知，随着海藻酸钠加入量的增加，

消失模涂料的滴淌时间先短后长，羧甲基纤维

素钠和海藻酸钠的作用趋势基本一致。当二

者加入量在０．１ ５％时，滴淌时间均达到了最低

值，且基本接近。加入量高于或低于０．１ ５％，

海藻酸钠所配制涂料滴淌时间的变化幅度明显

小于羧甲基纤维素钠，因此更容易控制涂料的

性能。

材料加入量ｗＢ／％

图４海藻酸钠／羧甲基纤维素钠对消失模涂料

滴淌时间的影响

另外，从图中可知，同样加入量条件下，海

藻酸钠的滴淌曲线恒低于羧甲基纤维素钠，说明

海藻酸钠所配制涂料的涂挂性能优于羧甲基纤维

素钠，更适合在铸造车间批量应用。

２．４海藻酸钠制备消失模涂料的剪切稀释特性

为了验证海藻酸钠是否具有剪切稀释特性，

将海藻酸钠的加入量质量分数控制在０．３Ｏ％，不加

无机悬浮剂（凹凸棒土）以消除干扰，配制涂料

完毕后，测定不同剪切速率下涂料的黏度，根据

黏度数据绘制涂料的剪切稀释义薄云天的意思 特性曲线，如图５所

不。

言

越

皇

嘏

剪切速率／ｓ

图５消失模涂料的剪切稀释特－陛曲线

从图中可以看出，随着剪切速率的增加，

涂料的黏度呈下降趋势，说明涂料具有剪切变稀

的特性；恢复曲线恒低于涂料的稀释曲线，说明

涂料在剪切变稀后需要经过一定的时间才能恢复

到原来的黏度，即涂料的剪切变稀特性具有依时

性，或者说涂料具有触变性。

３金鱼简笔画 结论

１）海藻酸钠和羧甲基纤维素钠均属于水溶

性高分子聚合物，二者对消失模涂料的悬浮性、

强度以及滴淌时间等性能的影响趋势基本一致。

海藻酸钠加入量在０．３０％时，涂料具有最佳的抗

弯强度，加入量在０．１５％时，涂料具有最佳的涂

挂性。

２）在同等加入量的条件下，用海藻酸钠配制

的消失模涂料相比羧甲基纤维素钠具有更佳的增

稠效率、更高的抗弯强度、更好的涂挂性和浸涂

效率。

３）用海藻酸钠作为悬浮增稠剂配制的消失模

涂料具有剪切稀释特性和触变性。

参考文献：

【１］李远才．铸造涂料及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，

２００７．

［２】陈学更，朱劲松，韩文．消失模铸造涂料性能影响因素的研

究［Ｊ］．铸造设备与工艺，２０１３（６）：２２—２４．

［３杨阳，张美杰．铸钢用消失模涂料流变特性的研究［３］Ｊ］．碳

素，２０１２（３）：４４．４８．

ｚ 年第ｓ期 Ｉ ３