醇基涂料性能的研究現(xiàn)狀

劉雪萍，郭洪鋼，譚建波

(1.河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省材料近凈成形技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050018)

醇基涂料性能的研究現(xiàn)狀

劉雪萍1,2，郭洪鋼1,2，譚建波1,2

(1.河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省材料近凈成形技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050018)

醇基涂料可以滿足鑄造性能要求而得到廣泛應(yīng)用，將復(fù)合懸浮劑和新型納米分散劑加入到醇基涂料中是近年來的研究熱點(diǎn)。介紹了醇基涂料的工藝性能以及工作性能方面的研究現(xiàn)狀，指出了提高醇基涂料懸浮性和透氣性的具體方法：采用加入更有效的懸浮劑和控制制備工藝兩種方法來提高醇基涂料的懸浮性；涂料透氣性的影響因素主要有耐火骨料的形狀和粒度，在鑄造澆注的惡劣條件下，耐火骨料的變化以及黏結(jié)劑的分解使得涂料的高溫透氣性不同于低溫透氣性，將有機(jī)黏結(jié)劑與無機(jī)黏結(jié)劑混合使用是醇基涂料黏結(jié)劑的發(fā)展趨勢，加入纖維狀耐火骨料提高涂料強(qiáng)度是今后的重要研究方向。

鑄造工藝與設(shè)備；醇基涂料；工藝性能；工作性能；復(fù)合懸浮劑；新型納米分散劑

鑄造涂料的使用歷史悠久，伴隨著金屬器具的使用應(yīng)運(yùn)而生。在大約4 500年前的青銅器時代，人們主要是將黏土?xí)窀勺鳛橥苛贤糠笤阼T型的表面。15世紀(jì)，動物脂和松脂經(jīng)點(diǎn)燃產(chǎn)生的炭開始用在砂型表面作為涂料。20世紀(jì)30年代，出現(xiàn)了水玻璃涂料。隨著第二次工業(yè)革命的爆發(fā)，大工業(yè)生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，對鑄件的要求也越來越嚴(yán)格。20世紀(jì)50年代，多樣化的鑄造要求促成了多種鑄造方法及其專用涂料的產(chǎn)生。20世紀(jì)60年代以后，由于鑄件清理工作的環(huán)境惡劣，工人們不愿再從事此項(xiàng)工作，這就需要開發(fā)新的鑄造涂料，從而減少鑄件清理的工作量。20世紀(jì)80年代，鑄造涂料的研究和生產(chǎn)進(jìn)入一個新的階段，涂料的種類越來越多，性能也越來越高，隨著基礎(chǔ)研究的不斷深入，涂料的功能性更加明顯[1]。

鑄造涂料按載體不同分為水基涂料和醇基涂料。水基涂料具有成本低、安全可靠、無毒無味、容易使耐火涂料懸浮、觸變性好等優(yōu)點(diǎn)。但是水基涂料也存在其不可改變的缺點(diǎn)：完成運(yùn)載任務(wù)的水難以去除，在鑄造過程中通常需要進(jìn)行烘干處理，即便是使用含水量較少的高固體水基涂料也需要數(shù)小時的干燥處理。對于流水生產(chǎn)而無烘干設(shè)施的生產(chǎn)條件，以水為載體的涂料就很不適宜。因此，需尋求能快干或自干的涂料有機(jī)溶劑。醇基涂料具有點(diǎn)燃快干的優(yōu)點(diǎn)，更能適應(yīng)當(dāng)今的工業(yè)流水化生產(chǎn)[2-4]。然而醇基涂料的長途運(yùn)輸會耗費(fèi)較長時間，所需要的費(fèi)用也較高，同時醇基涂料也有其本身性能方面的弊端，即懸浮穩(wěn)定性較差，在運(yùn)輸和存放時易產(chǎn)生板結(jié)，因此，醇基涂料的各項(xiàng)性能將成為近年的研究熱點(diǎn)。

1 工藝性能研究

1.1 懸浮性的研究

涂料的懸浮性是評價涂料工藝性能的重要參數(shù)。在眾多的生產(chǎn)試驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)研究中，都發(fā)現(xiàn)涂料的懸浮性不僅僅受懸浮劑單方面因素的影響，起黏結(jié)作用的物質(zhì)通常也能起到一定的懸浮作用。醇基涂料的懸浮性差問題一直以來都是其發(fā)展的制約條件。因此，關(guān)于醇基涂料的懸浮性研究長期備受企業(yè)和科研人員的關(guān)注。

華建社等[5]發(fā)現(xiàn)，醇基涂料中加入的乙基纖維素(EC)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(下同)在2.0%以內(nèi)時，加入量與醇基涂料的懸浮性成正比。其中EC的加入量在不超過0.8%時，醇基涂料的懸浮性增長速率最大；而加入量為0.8%～2.0%時，懸浮性增長不明顯。在研究大型鑄件用的涂料時，陳展飛等[6]發(fā)現(xiàn)，加入較少的懸浮劑在醇基鋯英粉涂料中并不能達(dá)到所需的懸浮性，若要提高涂料的懸浮性不是只有增加懸浮劑這一條途徑可以解決，涂料中的懸浮劑往往會與涂料中的其他組料之間產(chǎn)生相互作用，進(jìn)而改變涂料的懸浮性以及其他的一些工藝性能。李世成等[7]將少量的黃原膠配合一種無機(jī)流變觸變劑加入到鈉基膨潤土涂料中，使細(xì)小的膨潤土做直線運(yùn)動的行為被阻止，那些分散的膨潤土質(zhì)點(diǎn)也黏結(jié)附著在黃原膠的大分子鏈上，從而提高涂料的懸浮穩(wěn)定性。

張敏華等[8]為了解決鎂砂涂料容易沉積、結(jié)塊、懸浮性差的問題，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)研究，最終確定先將配比好的鎂砂粉和膨潤土混合均勻碾壓后，加入適量的硅溶膠繼續(xù)碾壓，接著加入一定量的水溶性酚醛樹脂碾壓，最后加入乙醇碾壓，以此方法制成了醇基-水基鎂砂膏狀鑄造涂料。這種涂料在使用時，用水將其攪拌稀釋后涂刷即可。張祥娟[9]先將乙醇、硅溶膠和鋰基膨潤土進(jìn)行混合，以形成一種新的懸浮系統(tǒng)，在一些助劑的作用下涂料形成一種假塑性流體，其2 h懸浮性達(dá)到99%。生產(chǎn)實(shí)踐證明，所配置的涂料在涂刷后，涂層具有較高的強(qiáng)度，致密光滑，生產(chǎn)的鑄件無黏砂現(xiàn)象，可以滿足生產(chǎn)要求。

近幾年來，越來越多的復(fù)合型懸浮劑鑄件成為企業(yè)和科研人員研究的重點(diǎn)。盛曉波等[10]使用新型復(fù)合改性劑對凹凸棒石黏土進(jìn)行處理，經(jīng)處理的凹凸棒石黏土乙醇溶液在2 h懸浮性達(dá)到97%。經(jīng)過分析凹凸棒石黏土顆粒的衍射曲線和粒度大小發(fā)現(xiàn)：凹凸棒石黏土的衍射曲線特征峰發(fā)生了改變；改性后的凹凸棒石黏土粒度減小了近1/5。加入改性凹凸棒石黏土的醇基涂料懸浮性和黏結(jié)強(qiáng)度都得到很大提高，同時可以形成致密光滑的涂層，在長途運(yùn)輸和長久存放下涂料沒有出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。楊浩秦等[11]發(fā)現(xiàn)，加入同等量的復(fù)合懸浮劑與單一懸浮劑相比，復(fù)合懸浮劑的懸浮效果更好，加入復(fù)合懸浮劑的醇基涂料的懸浮性可在72 h內(nèi)出現(xiàn)不明顯分層。復(fù)合懸浮劑的加入量增多不僅可以提高涂料的懸浮性，還能夠使涂料具有較好的黏結(jié)性，不過，復(fù)合懸浮劑的加入會使涂料的高溫抗裂性下降。張學(xué)鋒等[12]研究了BTA，SN和二元懸浮劑這3種懸浮劑的懸浮性，發(fā)現(xiàn)二元懸浮劑可以替代有機(jī)膨潤土。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，二元懸浮劑不僅可以滿足工業(yè)生產(chǎn)對于涂料懸浮效果的要求，而且價格方面也要優(yōu)于有機(jī)膨潤土，更加符合21世紀(jì)綠色鑄造的要求。李世平等[13]將一種新型納米分散劑應(yīng)用到醇基涂料中，用來提高涂料的懸浮性，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，新型納米分散劑和有機(jī)助劑按一定比例配合使用，對于提高涂料懸浮性效果明顯，醇基涂料可在72 h內(nèi)不出現(xiàn)明顯分層，克服了其膠粒脫水和形成“死沉淀”的現(xiàn)象。馮勝山等[14]認(rèn)為在涂料中加入復(fù)合分散懸浮劑后，可使涂料的耐火度增高、抗裂性變好、懸浮性與加入有機(jī)膨潤土的效果無明顯差別，且涂料的懸浮性和抗裂性均可達(dá)到國際上對于涂料性能的要求。

綜上所述醇基涂料的懸浮性不僅與加入的懸浮劑的種類以及加入量有關(guān)，而且與其制備過程密切相關(guān)。目前，提高醇基涂料的懸浮性主要有加入懸浮性的助劑和改善制備涂料的工藝2種方法，其中，將復(fù)合懸浮劑和新型納米分散劑加入到醇基涂料中來提高涂料懸浮性的方法逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

1.2 黏結(jié)性的研究

為了使耐火骨料能夠附著在鑄型和型芯表面上形成牢固的涂層，需要涂料具有一定的黏結(jié)性，形成具有一定強(qiáng)度的涂料層。因此，必須要在涂料中加入一定量的黏結(jié)劑，以達(dá)到所需要的效果。在當(dāng)今的鑄造生產(chǎn)過程中，所應(yīng)用的黏結(jié)劑種類眾多，主要可以分為有機(jī)黏結(jié)劑和無機(jī)黏結(jié)劑兩大類。由于選擇的黏結(jié)劑不同，所得到涂料的黏結(jié)性也是不一樣的。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，涂料的黏結(jié)性不僅僅是黏結(jié)劑單方面原因引起的。因此，關(guān)于涂料黏結(jié)性的探究從未停止過。

袁啟奇[15]在研究鑄鐵件用的粉煤灰涂料時發(fā)現(xiàn)，由于有機(jī)膨潤土的加入，涂料中可以形成立體網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，對涂料粉料起到支撐并能夠阻止粉料的下沉，從而使涂料的黏度增大。而涂料中加入鋰基膨潤土后，由于鋰基膨潤土的穩(wěn)定性較差，搬運(yùn)涂料會使鋰基膨潤土與載液分離進(jìn)而使涂料的黏度降低。粉煤灰鑄鐵涂料的黏度隨著加入CMC量的增多而逐漸變大；但當(dāng)加入的CMC超過0.6%后，黏度變化不明顯。

楊浩秦[16]發(fā)現(xiàn)，在涂料中加入的復(fù)合懸浮劑量增多可以提高涂料的黏度，但當(dāng)涂料受到剪切力作用時，復(fù)合懸浮劑所形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，涂料發(fā)生了剪切稀化現(xiàn)象，導(dǎo)致涂料的黏結(jié)性下降。因此，涂料黏結(jié)性好壞與其制備的工藝有直接關(guān)系。

楊浩秦等[17]研究酚醛樹脂對鑄造涂料性能影響時發(fā)現(xiàn)，在制備鑄造涂料過程中，酚醛樹脂不僅可以提高涂料的黏結(jié)性，而且對于提高涂料懸浮性也有一定的效果。當(dāng)酚醛樹脂的加入量低于4%時，酚醛樹脂加入量與涂料的黏結(jié)性和懸浮性成正比；當(dāng)酚醛樹脂的加入量超過4%時，涂料的黏度增加較多，涂料變得非常稠，造成涂刷困難，流平性不好。同時，隨著酚醛樹脂加入量的增多，涂層形成的整體組織結(jié)構(gòu)越致密，越容易形成連續(xù)性較好的膜，使得最終生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量變好，且不會出現(xiàn)縮孔以及縮孔聚合形成粗大裂紋。但綜合考慮涂料的整體涂刷性，最終確定酚醛樹脂的用量應(yīng)保持在4%左右為宜，不宜過大。

王菊線[18]在研究鈦合金砂型鑄造用醇基涂料時發(fā)現(xiàn)，在硅溶膠涂料中，硅溶膠和PVB含量的增加，會引起涂料黏度、懸浮性及觸變性提高。同時，硅溶膠對于提高涂層高溫強(qiáng)度是很有效的。但是，當(dāng)硅溶膠的加入量超過1/4時，硅溶膠形成的薄膜層容易收縮開裂使涂料的高溫強(qiáng)度下降。因此，在考慮黏結(jié)劑的加入量以及種類時，不能只單單考慮涂料黏結(jié)性的增加，也應(yīng)該考慮到涂料的其他工藝性能的變化。

綜上所述，醇基涂料中的黏結(jié)劑和懸浮劑的交互作用是影響涂料黏結(jié)性的關(guān)鍵因素。懸浮劑在涂料中形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以使得耐火骨料附著在懸浮劑上，進(jìn)而提高涂料的黏結(jié)性。同樣，黏結(jié)劑在提高涂料黏度的同時，對于涂料懸浮性的提高也很顯著。另一方面，2種黏結(jié)劑的配合使用也是有效提高涂料黏結(jié)性的方法之一。而在制備涂料的過程中，條件的不同也會對涂料的黏度有所影響。

1.3 其他工藝性能研究

涂料的工藝性能又稱為涂覆性能或使用性能，除了懸浮性和黏結(jié)性，還有波美度(表示其固體粉料含量多少的工藝參數(shù)，即涂料的密度)、流變特性等。在實(shí)際生產(chǎn)中，涂料的基本配方和制備的工藝過程是影響涂料密度的主要原因。而涂料密度的大小直接影響著涂層的厚度，密度過小會使涂料容易流淌以至于涂層厚度不夠；密度過大則涂料的流淌性不好且涂層太厚，影響鑄件表面光潔。因此，在涂料的配置過程中需要密切關(guān)注涂料的密度。華建社等[5]發(fā)現(xiàn)在醇基粉煤灰涂料中增大乙基纖維素加入量，雖然可以顯著提高涂料的懸浮性和黏結(jié)性，但對涂料密度的影響很小。黃晉等[19]發(fā)現(xiàn)涂醇基剛玉復(fù)合噴涂涂料的波美度(密度)較小時，在砂型表面涂層中的耐火骨料較少，耐火骨料以不連續(xù)點(diǎn)狀分布，而涂層厚度較薄且以篩網(wǎng)狀呈現(xiàn)，所生產(chǎn)的鑄件表面黏砂明顯。相反，當(dāng)涂料濃度太大時，在砂型表面涂層中的耐火骨料較多，耐火顆粒則堆積在砂型表面，涂層在溫度較高時出現(xiàn)了開裂，所生產(chǎn)的鑄件夾砂嚴(yán)重。

涂料的流變特性與涂料的涂刷性、滲透性、流平性以及涂層的抗裂性等密切相關(guān)。在涂料的流變特性方面，陳學(xué)更等[20]認(rèn)為涂料的懸浮性、密度、抗流淌性以及涂層厚度直接關(guān)系著涂料的流變特性。因此，涂料的流變特性對涂料的工藝性能以及鑄件的質(zhì)量有重要意義。通過對比醇基涂料和水基涂料的流變特性發(fā)現(xiàn)：以有機(jī)物改性海泡石為主要成分的無機(jī)流變劑可以有效提高涂料的懸浮性、抗流淌性和涂層濕厚度；若要獲得涂層厚度的最高值，則流變劑加入量存在一個最佳值，而非最少或最多加入量；而無機(jī)流變劑對涂料的密度成反比。在流變劑加入量相同時，水基涂料比醇基涂料的懸浮性要好，但是醇基涂料比水基涂料的涂層厚度高。李天才等[21]在醇基涂料中加入增稠劑羥丙基甲基纖維素和流平劑SiF-706，然后進(jìn)行性能分析，發(fā)現(xiàn)可以滿足涂料流變性能方面的要求，且加入量與涂料的流變性能呈正相關(guān)。將此涂料應(yīng)用在1 t的鑄件上進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)后，涂層容易脫落，鑄件上沒有黏砂且質(zhì)量完好。

2 工作性能研究

2.1 透氣性的研究

涂層應(yīng)在金屬與砂型(芯)表面之間形成致密且透氣性低的隔離層。粉料性質(zhì)、粒度和含量以及其他附加物(黏結(jié)劑和懸浮劑)的種類、性質(zhì)、含量對涂料的致密程度影響較大，還會影響其透氣性(最低可趨于零)。

近幾年，隨著對消失模鑄造技術(shù)研究的逐漸增多，關(guān)于消失模鑄造專用涂料的研究也成為熱點(diǎn)，而對涂料透氣性的工作性能的研究更為重要。黃乃瑜等[22]認(rèn)為涂料透氣性主要是受耐火填料的粒度和顆粒間的相對位置影響，即粒度越粗、排列越緊密、形狀越接近球形，涂料的透氣性越好。劉振偉等[23]研究了不同耐火填料對涂料透氣性的影響時發(fā)現(xiàn)，影響消失模鑄造用涂料透氣性的主要因素是耐火骨料的粒度和密度，即粒度相同時，球形且多孔的鋁礬土涂料透氣性最好，其次是等軸狀的石英粉涂料，密度大的棕剛玉涂料最差；而對涂料透氣性起著關(guān)鍵性作用的是耐火填料的粒度。ZHAO等[24]通過研究耐火骨料對涂料的傳質(zhì)、傳熱的影響，認(rèn)為石英粉相較于云母的形狀更不規(guī)則、顆粒尺寸更大，使用石英粉作為耐火骨料的涂料透氣性比以云母為耐火骨料的透氣性好。BALLMAN[25]通過對涂料的組成以及成分的分析，認(rèn)為涂料需要具有良好的透氣性、涂掛性和較強(qiáng)的附著力以及表面強(qiáng)度等特性。孫萬柏等[26]通過對比工業(yè)硅砂粉耐火骨料中添加30%高鋁礬土和不添加高鋁礬土所配成的涂料透氣性發(fā)現(xiàn)：當(dāng)溫度達(dá)到800 ℃時，添加高鋁礬土后的涂料可以具有良好的透氣性，這是由于耐火骨料形狀大小不盡相同，在組合使用下不同的耐火骨料之間可以取長補(bǔ)短，以達(dá)到改善涂料性能的效果。GORIA等[27]發(fā)現(xiàn)在以球形的鋁礬土涂料作為耐火骨料所制得的涂料其透氣性最好。高洪濤等[28]在研究纖維狀硅灰石對涂料透氣性的影響時發(fā)現(xiàn)，耐火骨料中加入的硅灰石量較多時，硅灰石會在涂層中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣可以增加涂層中的微觀空隙，從而提高了涂料的透氣性。孫萬良等[29]認(rèn)為涂料不能一味地追求透氣性好，而是應(yīng)該在一個最佳處為宜。在一些研究[29-31]中也指出在同等充型條件下，涂層涂刷的薄厚也是不一樣的。TSENG等[32]首先對涂料進(jìn)行了稱重和面積的測量，獲得了所需試樣直徑和厚度，通過觀察溫度變化時，循環(huán)熱氣流透過試樣的流速變化，判定透氣性的好壞，即流速大的則透氣性好，反之則差。

黃光勝等[33]在研究溫度與涂料透氣性的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，溫度的變化會引起涂料透氣性的變化，這是由于在高溫狀態(tài)下首先是耐火骨料會受熱膨脹甚至發(fā)生相變，其次是涂料中的有機(jī)物在分解汽化。王恩澤等[34]通過研究PVA、水玻璃、黏土3種黏結(jié)劑含量變化對透氣性的影響，發(fā)現(xiàn)常溫透氣性的降低主要是隨著各組分加入量的增加使骨料顆粒間的細(xì)小通道阻塞，而高溫透氣性的增高主要是高溫下組分之間發(fā)生了體收縮，使得涂料的孔隙度增加。GORIA等[27]認(rèn)為涂料的常溫透氣性與高溫透氣性是2個相互獨(dú)立的性質(zhì)，涂料常溫透氣性的好壞代表不了高溫透氣性的好壞，兩者之間的聯(lián)系并不大。宋象軍等[35]認(rèn)為可以通過增加耐火骨料的顆粒度，或增加無機(jī)黏結(jié)劑的加入量來提高涂料的高溫透氣性，而只有在特定的條件下有機(jī)黏結(jié)劑才能提高涂料的高溫透氣性。由于耐火骨料的形狀不盡相同，因此，耐火骨料之間形成的孔隙也不相同，最終導(dǎo)致涂料的透氣性也就不同。

綜上所述，無論是醇基涂料還是水基涂料，透氣性主要受涂料中耐火骨料的種類、形狀的影響，其中，耐火骨料的形狀是主要影響因素。當(dāng)耐火骨料的形狀越接近球形時，涂料的透氣性也就越好。眾多研究表明，由于涂料的工作環(huán)境惡劣，高溫條件下會使耐火骨料膨脹以及黏結(jié)劑等有機(jī)物分解，而影響涂料的高溫透氣性，進(jìn)而出現(xiàn)高溫透氣性與低溫透氣性不一致的結(jié)果。

2.2 強(qiáng)度的研究

在實(shí)際生產(chǎn)的搬運(yùn)、烘干、清除浮灰以及配箱等工序中可能會使涂刷在砂型、砂芯上的涂料層破損，因此涂層必須具有一定的強(qiáng)度。

宗俊峰等[36]認(rèn)為消失模涂料中耐火骨料的顆粒度合理時，有機(jī)黏結(jié)劑和無機(jī)黏結(jié)劑的混合使用，能夠提高涂料的高溫強(qiáng)度和高溫透氣性。高洪濤等[28,37]在研究黏結(jié)劑對消失模鑄造涂料性能的影響時發(fā)現(xiàn)：適量的有機(jī)黏結(jié)劑能夠有效提高涂料的觸變性，并改善涂料的涂掛性，更重要的是對于提高涂料的黏結(jié)強(qiáng)度以及抗彎強(qiáng)度非常有效。然而，有機(jī)物本身是不耐高溫的，當(dāng)溫度較高時有機(jī)黏結(jié)劑會發(fā)生分解產(chǎn)生氣體，進(jìn)而增大涂料的發(fā)氣量。無機(jī)黏結(jié)劑在高溫狀態(tài)下一般不會發(fā)生分解或者發(fā)生的幾率很小，可用來提高涂料的高溫強(qiáng)度，并且不會對涂料的其他性能產(chǎn)生較大影響。莫曉兵等[38]在對常用的黏結(jié)劑進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)：涂料常溫強(qiáng)度的提高主要依賴于有機(jī)黏結(jié)劑的含量，但涂料處于氧化性環(huán)境中，其高溫強(qiáng)度會下降；可以通過加入類似于硫酸鋁和磷酸鹽的無機(jī)黏結(jié)劑來提高涂料的高溫強(qiáng)度，而水玻璃和硅溶膠對于提高涂料的高溫強(qiáng)度作用不大。

劉向東等[39]就聚醋酸乙烯對涂料的抗彎和抗拉強(qiáng)度、表面強(qiáng)度等性能的影響進(jìn)行了測試和分析，指出聚醋酸乙烯的用量為2%～3%時涂料的各個強(qiáng)度最高。張忠明等[40]研究發(fā)現(xiàn)：在消失模涂料中加入少量的黃原膠可使涂層強(qiáng)度提高1倍，同時也會使涂層的透氣性降低。

綜上所述，涂料中的黏結(jié)劑是影響涂料強(qiáng)度的直接因素。由于在溫度較高時無機(jī)黏結(jié)劑相較于有機(jī)黏結(jié)劑的分解概率較小，涂料的高溫強(qiáng)度主要由無機(jī)黏結(jié)劑控制，而在醇基涂料中有機(jī)黏結(jié)劑的加入，能夠有效提高涂料的低溫強(qiáng)度。近幾年，越來越多的研究人員在涂料中添加纖維狀耐火骨料，纖維狀耐火骨料可以在涂層的基體上穿插形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)肋的形式來提高涂料層的強(qiáng)度。

2.3 其他工作性能研究

涂料的工作性能又稱為涂層性能，包括涂料的透氣性、強(qiáng)度、防滲黏砂等性能。關(guān)于涂料的防滲透黏砂作用，黃晉等[41]將鉻鐵礦砂、剛玉質(zhì)等砂狀材料作為耐火骨料研制了一種可以代替鋯英粉涂料的醇基防滲透砂狀涂料。生產(chǎn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，厚大型鑄鋼件砂型表面涂刷5～6遍以上的醇基防滲透砂狀涂料后，其防滲透黏砂效果明顯比鋯英粉涂料好。張學(xué)鋒[42]以鑄件黏砂機(jī)理和涂料燒結(jié)機(jī)理為理論基礎(chǔ)，通過正交試驗(yàn)確立黏土水基涂料和水玻璃砂醇基涂料的基本配方，利用了樹脂砂的特性，研制出了一種樹脂砂醇基耐火型涂料。將這3種涂料進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：樹脂砂醇基耐火型涂料的抗黏砂效果好，可以滿足實(shí)際的生產(chǎn)要求，同時此涂料性價比較高。

關(guān)于球墨鑄鐵件表面的防滲硫工藝。武曉峰等[43]以鎂砂粉作為防滲硫劑，在呋喃樹脂砂醇基涂料中加入復(fù)合燒結(jié)助劑等。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：呋喃樹脂砂醇基涂料的防滲硫效果明顯。同時，涂料層可以從鑄件表面自行剝離、脫落，并且能夠有效減少非球狀組織的產(chǎn)生。孫方遒等[44]則以鎂橄欖石粉作為防滲硫劑，所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前者相同。

在新型淺紅色自剝落方面，王通平等[45]研制出的新型淺紅色自剝落醇基鑄鐵涂料，可以通過涂刷后涂料的顏色和呋喃樹脂砂進(jìn)行區(qū)分，并且這種涂料可自動從鑄件表面脫落，鑄件的表面質(zhì)量可以達(dá)到要求。同樣，馮勝山等[46]研制的燒結(jié)剝離型醇基淺色鑄鐵涂料和劉旭麟等[47]研制的新型自剝落鋁礬土醇基淺色鑄鐵涂料都能達(dá)到落砂效果好，鑄件表面光滑平整的要求。

3 結(jié) 語

就21世紀(jì)的工業(yè)發(fā)展而言，“綠色、集約化鑄造技術(shù)”是時代發(fā)展的要求。因此，鑄造涂料的發(fā)展也必將要順應(yīng)鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢，這就要求鑄造涂料更精細(xì)化以滿足鑄件的要求：通過鑄造涂料來改善鑄件的表面質(zhì)量；通過使用一些功能性的涂料來改善鑄件材質(zhì)的性能；最重要的是涂料必須節(jié)約資源、環(huán)境友好。醇基涂料因可以滿足鑄造過程中快干、強(qiáng)度好、效率高的要求而得到廣泛應(yīng)用。在醇基涂料中加入復(fù)合懸浮劑和新型納米分散劑，不僅能夠有效提高涂料的懸浮性，而且可顯著提高涂料的黏結(jié)性。涂料的透氣性主要是由耐火骨料的性能決定，而耐火骨料容易受到溫度的影響，進(jìn)而使得涂料的高溫透氣性和低溫透氣性不同。加入纖維狀耐火骨料是提高涂料強(qiáng)度的一個研究方向。關(guān)于提高涂料性能的研究雖多，但是在涂料性能的檢測和標(biāo)準(zhǔn)方面還沒有相關(guān)的規(guī)定，使得各企業(yè)以及研究人員對于涂料研究的標(biāo)準(zhǔn)各不相同，生產(chǎn)的產(chǎn)品各不相同。因此，應(yīng)加快涂料性能評定標(biāo)準(zhǔn)的制定，以期更有效地促進(jìn)醇基涂料的發(fā)展。

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Research status of alcohol-based coating properties

LIU Xueping1,2， GUO Honggang1,2, TAN Jianbo1,2

(1.School of Material Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang，Hebei 050018, China；2.Hebei Key Laboratory of Material Near-net Forming Technology, Shijiazhuang , Hebei 050018, China )

The alcohol-based coatings are widely used because they can meet the cast property requirement, and the composite suspending agent and the new nano dispersant being added to the alcohol based coating is a hot research topic in recent years. The current research on alcohol-based coatings about process performance and working performance is reviewed, and the methods to improve the suspension property and air permeability are provided. Two methods including adding more effective suspension agent and controlling preparation process are used to improve the suspension performance of alcohol-based coatings. Under the harsh conditions of casting pouring, the coating permeability is influenced by the shape and size of the refractory aggregate, and high temperature permeability of the coating is different from the low temperature permeability due to the variation of refractory aggregate and the decomposition of the binder. The application of organic binder and inorganic binder is the trend for the alcohol based coating binder. It is also pointed out that adding fibrous refractory aggregate to improve the strength of the coating is a new research direction in the future.

casting process and equipment；alcohol-based coating; process performance; working performance; composite suspension; new nano dispersant

1008-1534(2017)03-0222-07

2017-03-01;

2017-03-28；責(zé)任編輯：陳書欣

河北省自然科學(xué)基金(E2014208087);河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(ZD2015003);河北省引進(jìn)留學(xué)人員資助項(xiàng)目(C201400515)

劉雪萍 (1991—)，女，河北清苑人，碩士研究生，主要從事精確成型及凝固過程控制方面的研究。

譚建波教授。E-mail：tanjian1998@163.com

TG223

A

10.7535/hbgykj.2017yx03012

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