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酚醛樹脂常溫強度

發布時間:2023-08-03 13:05:28

Ⅰ 關於酚醛樹脂

酚醛樹脂也叫電木,又稱電木粉。原為無色或黃褐色透明物,市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色,有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱鹼,遇強酸發生分解,遇強鹼發生腐蝕。不溶於水,溶於丙酮、酒精等有機溶劑中。苯酚與甲醛縮聚而得。它包括:線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。主要用於生產壓塑粉、層壓塑料;製造清漆或絕緣、耐腐蝕塗料;製造日用品、裝飾品;製造隔音、隔熱材料等。 常見的高壓電插座、傢具塑料把手等等
phenolic resin,簡稱PE.酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質,因含有游離分子而呈微紅色,比重1.25~1.30,易溶於醇,不溶於水,對水、弱酸、弱鹼溶液穩定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業。
苯酚-甲醛樹脂是最早工業化的合成樹脂。
1905~1909年L.H.貝克蘭對酚醛樹脂及其成型工藝進行了系統的研究,1910年在柏林呂格斯工廠建立通用酚醛樹脂公司,實現了工業生產。1911年J.W.艾爾斯沃思提出用六亞甲基四胺固化熱塑性酚醛樹脂,並製得了性能良好的塑料製品,獲得了廣泛的應用。1969年,由美國金剛砂公司開發了以苯酚-甲醛樹脂為原料製得的纖維,隨後由日本基諾爾公司投入生產。現在美國、蘇聯和中國也有生產。酚醛樹脂的生產至今不衰,1984年世界總產量約1946kt,居熱固性樹脂的首位。中國自40年代開始生產,1984年產量為77.6kt。 生產方法 常用的原料為苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚、對叔丁基或對苯基酚和甲醛、糠醛等。生產過程包括縮聚和脫水兩步。按配方將原料投入反應器並混合均勻,加入催化劑,攪拌,加熱至55~65℃,反應放熱使物料自動升溫至沸騰。此後,繼續加熱保持微沸騰(96~98℃)至終點,經減壓脫水後即可出料。近年來,開發成功連續縮聚生產酚醛樹脂新工藝。影響樹脂合成和性能的主要因素為酚與醛的化學結構、摩爾比和反應介質的pH。酚與醛的摩爾比大於或等於1時,初始產物為一羥甲基酚,縮聚時生成線型樹脂;小於1時,生成多羥甲基酚衍生物,形成的縮聚樹脂可交聯固化。反應介質的pH小於7時,生成的羥甲基酚很不穩定,易縮聚成線型樹脂;大於7時,縮聚緩慢,有利於多羥甲基酚衍生物的生成。生產熱塑性酚醛樹脂常用鹽酸、磷酸、草酸作催化劑(見酸鹼催化劑)使介質pH為0.5~1.5。為避免劇烈沸騰,催化劑可分次加入。沸騰反應時間一般為3~6h。脫水可在常壓或減壓下進行,最終脫水溫度為140~160℃。樹脂分子量為500~900。生產熱固性酚醛樹脂可用氫氧化鈉、氫氧化鋇、氨水和氧化鋅作催化劑,沸騰反應時間1~3h,脫水溫度一般不超過90℃,樹脂分子量為500~1000。強鹼催化劑有利於增大樹脂的羥甲基含量和與水的相溶性。氨催化劑能直接參加樹脂化反應,相同配方製得的樹脂分子量較高,水溶性差。氧化鋅催化劑能製得貯存穩定性好的高鄰位結構酚醛樹脂。應用 酚醛樹脂主要用於製造各種塑料、塗料、膠粘劑及合成纖維等。壓塑粉 生產模壓製品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。採用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料並與其他助劑混合均勻,再經粉碎過篩即可製得壓塑粉。常用木粉作填料,為製造某些高電絕緣性和耐熱性製件,也用雲母粉、石棉粉、石英粉等無機填料。壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法製成各種塑料製品。熱塑性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造開關、插座、插頭等電氣零件,日用品及其他工業製品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉主要用於製造高電絕緣製件。增強酚醛塑料 以酚醛樹脂(主要是熱固性酚醛樹脂)溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物,經乾燥、壓製成型的各種增強塑料是重要的工業材料。它不僅機械強度高、綜合性能好,而且可進行機械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強的酚醛塑料主要用於製造各種制動器摩擦片和化工防腐蝕塑料;高硅氧玻璃纖維和碳纖維增強的酚醛塑料是航天工業的重要耐燒蝕材料。酚醛塗料 以松香改性的酚醛樹脂、丁醇醚化的酚醛樹脂以及對叔丁基酚醛樹脂、對苯基酚醛樹脂均與桐油、亞麻子油有良好的混溶性,是塗料工業的重要原料。前兩者用於配製低、中級油漆,後兩者用於配製高級油漆。
酚醛膠 熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環氧、酚醛-環氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結強度高的特點。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優異性能,是結構膠粘劑的優良品種。酚醛纖維 主要以熱塑性線型酚醛樹脂為原料,經熔融紡絲後浸於聚甲醛及鹽酸的水溶液中作固化處理,得到甲醛交聯的體型結構纖維。為提高纖維強度和模量,可與 5%~10%聚醯胺熔混後紡絲。這類纖維為金黃或黃棕色纖維,強度為11.5~15.9cN/dtex,抗燃性能突出,極限氧指數為34,瞬間接觸近7500℃的氧-乙炔火焰,不熔融也不延燃,具有自熄性,還能耐濃鹽酸和氫氟酸,但耐硫酸、硝酸和強鹼的性能較差。主要用作防護服及耐燃織物或室內裝飾品,也可用作絕緣、隔熱與絕熱、過濾材料等,還可加工成低強度、低模量碳纖維、活性炭纖維和離子交換纖維等
熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。

Ⅱ 誰知道酚醛樹脂的固化熱是多少

當甲醛/苯酚(摩爾比)小於1時,可得熱塑性產物,稱熱塑性酚醛樹脂,即線型酚醛樹脂,它不含進一步縮聚的基團,加固化劑並加熱才能固化。如以六亞甲基四胺為固化劑,固化溫度150 ℃,混以填料製成的模塑粉俗稱電木粉。當甲醛/苯酚(摩爾比)大於1時,在鹼催化下先得到甲階段樹脂,即熱固型酚醛樹脂,能溶於有機溶劑,甲階段樹脂含能進一步縮聚的羥甲基,因此不需加固化劑即能固化:加熱下反應得到乙階段樹脂,又稱半溶酚醛樹脂,不溶不熔但可溶脹和軟化。再進一步反應則得到不溶不熔的體型結構丙階段樹脂,也稱不溶酚醛樹脂。甲階段樹脂長期存放也能自行固化。

熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。
酚醛樹脂(BAKELITE)

酚類和醛類的縮聚產物通稱為酚醛樹脂,一般常指由苯酚和甲醛經縮聚反應而得的合成樹脂,它是最早合成的一類熱固性樹脂。
酚醛樹脂雖然是最老的一類熱固性樹脂,但由於它原料易得,合成方便,以及酚醛樹脂具有良好的機械強度和耐熱性能,尤其具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能,而且樹脂本身又有廣泛改性的餘地,所以目前酚醛樹脂仍廣泛用於製造玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等復合材料。酚醛樹脂復合材料尤其在宇航工業方面(空間飛行器、火箭、導彈等)作為瞬時耐高溫和燒蝕的結構材料有著非常重要的用途。
酚醛樹脂的合成和固化過程完全遵循體型縮聚反應的規律。控制不同的合成條件(如酚和醛的比例,所用催化劑的類型等),可以得到兩類不同的酚醛樹脂:一類稱為熱固性酚醛樹脂,它是一種含有可進一步反應的羥甲基活性基團的樹脂,如果合成瓜不加控制,則會使體型縮聚反應一直進行至形成不熔、不溶的具有三向網路結構的固化樹脂,因此這類樹脂又稱為一階樹脂;另一類稱為熱塑性酚醛樹脂,它是線型樹脂,在合成過程中不會形成三向網路結構,在進一步的固化過程中必須加入固化劑,這類樹脂又稱為二階樹脂。這兩類樹脂的合成和固化原理並不相同,樹脂的分子結構也不同。

Ⅲ 改性酚醛樹脂的意義

耐火材料專用酚醛樹脂現狀
為了環保和改善一線員工的工作環境,很多耐火材料企業都開版始使用改性環保權酚醛樹脂來作為結合劑,有需求就有了市場,有市場就有了競爭,有競爭就會出現很多企業和很多參差不齊的產品,有的以次充好,有的技術不達標,形成了一種以成交為目的的惡性競爭。面對這樣的一種形勢,耐火材料專用樹脂企業都岌岌可危。
改性酚醛樹脂前景
可以說,改性酚醛樹脂在耐火材料特別是定性製品上的應用具有廣闊的前景。鑒於酚醛樹脂的諸多優良特性,用作耐熱材料的新型酚醛樹脂的研究具有很大的實際意義。耐火材料酚醛樹脂系列產品也具有殘碳率高、成型性能好、氣孔率低、常溫抗壓高溫抗折強度高等特點。可是隨著工業不斷發展,普通酚醛樹脂耐熱性有限,同時與聚苯、聚苯並咪唑、聚苯並噻唑、聚醯亞胺等芳香族和雜環聚合物相比,相同溫度下酚醛樹脂的熱失重較大且高溫殘炭率較低,這是由聚合物的化學結構所決定的。所以為了提高含炭耐火材料對結合劑的要求,以提高樹脂的熱分解溫度、抗氧化性能和殘炭率為主要目標,滿足耐火材料適應某些特殊要求的基本應用。

Ⅳ 酚醛樹脂生產廠家及相關性能特點

酚醛樹脂生產技術不斷改良優化,因此酚醛樹脂行業快速發展,廣泛運用工業領域,例如有汽車、電子、冶金、防腐蝕等行業,酚醛樹脂最大的優點就是耐高溫,即便溫度再高,結構的完整性以及尺寸的穩定性都會受到絲毫影響,因此主要是用於木材加工、塗料、復合材料、絕緣耐火材料等。那麼酚醛樹脂生產廠家有哪些?主要性質有哪些?




什麼是酚醛樹脂:

酚醛樹脂也叫電木,又稱電木粉。原為無色或黃褐色透明物,市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色,有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱鹼,遇強酸發生分解,遇強鹼發生腐蝕。不溶於水,溶於丙酮、酒精等有機溶劑中。苯酚醛或其衍生物縮聚而得。

性質:

固體酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質,因含有游離酚而呈微紅色,實體的比重平均1.7左右,易溶於醇,不溶於水,對水、弱酸、弱鹼溶液穩定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業。




液體酚醛樹脂為黃色、深棕色液體,如:鹼性酚醛樹脂主要做鑄造黏結劑。

高溫性能

酚醛樹脂最重要的特徵就是耐高溫性,即使在非常高的溫度下,也能保持其結構的整體性和尺寸的穩定性。正因為這個原因,酚醛樹脂才被應用於一些高溫領域,例如耐火材料,摩擦材料,粘結劑和鑄造行業。

粘結強度

酚醛樹脂一個重要的應用就是作為粘結劑。酚醛樹脂是一種多功能,與各種各樣的有機和無機填料都能相容的物質。設計正確的酚醛樹脂,潤濕速度特別快。並且在交聯後可以為磨具、耐火材料,摩擦材料以及電木粉提供所需要的機械強度,耐熱性能和電性能。

水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂被用來浸漬紙、棉布、玻璃、石棉和其它類似的物質為它們提供機械強度,電性能等。典型的例子包括電絕緣和機械層壓製造,離合器片和汽車濾清器用濾紙。

高殘碳率

在溫度大約為1000℃的惰性氣體條件下,酚醛樹脂會產生很高的殘碳,這有利於維持酚醛樹脂的結構穩定性。酚醛樹脂的這種特性,也是它能用於耐火材料領域的一個重要原因。




低煙低毒

與其他樹脂系統相比,酚醛樹脂系統具有低煙低毒的優勢。在燃燒的情況下,用科學配方生產出喚岩散的酚醛樹脂系統,將會緩慢分解產生氫氣、碳氫化合物、水蒸氣和碳氧化物。分解過程中所產生的煙相對少,毒性也相對低。這些特點棗凳使酚醛樹脂適用於公共運輸和安全要求非常嚴格的領域,如礦山,防護欄和建築業等。

抗化學性

交聯後的酚醛樹脂可以抵制任何化學物質的分解。例如汽油,石油,醇,乙二醇,油脂和各種碳氫化合物。因其抗化學穩定性,適合用於製作廚衛用具、飲用水凈化設備(酚醛碳纖維)、電木茶盤茶具、並廣泛用於罐頭及易拉罐(國家標准GB05009.069-2003)、液體容器等食品飲料包裝材料中。

熱處理

熱處理會提高固化樹脂的玻璃化溫度,可以進一步改善樹脂的各項性能。玻璃化溫度與結晶固體如聚丙烯的熔化狀態相似。酚醛樹脂最初的玻璃化溫度與在最初固化階段所用的固化溫度有關。熱處理過程可以提高交聯樹脂的流動性促使反應進一步發生,同時也可以除去殘留的揮發酚,降低收縮、增強尺寸穩定性、硬度和高溫強度。同時,樹脂也趨向於收縮和變脆。樹脂後處理升溫曲線將取決於樹脂最初的固化條件和樹脂系統。



廠家推薦:

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2130酚醛樹脂

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生產酚醛樹脂用於摩擦材料、剎車片、閘瓦等摩阻材料

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以上就是有關酚醛樹脂廠家推薦及相關內容介紹,不知道你對酚醛樹脂有無更深入的理解,在這里小和氏編要提醒大家的是,在儲存酚醛樹脂時要記得放在陰涼通風處,並且要遠離火源,熱源,上面的廠家及價格僅供大家參考,具體價格還是應該直接跟廠家對接核實哦。希望以上內容對大家有所幫助!

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Ⅳ 酚醛樹脂的性質


固體酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質,因含有游離酚而呈微紅色,實體的比重平均.7左右,易溶於醇,不溶於水,對水、弱酸、弱鹼溶液穩定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業。
液體酚醛樹脂為黃色、深棕色液體,如:鹼性酚醛樹脂主要做鑄造黏結劑。 酚醛樹脂一個重要的應用就是作為粘結劑。酚醛樹脂是一種多功能,與各種各樣的有機和無機填料都能相容的物質。設計正確的酚醛樹脂,潤濕速度特別快。並且在交聯後可以為磨具、耐火材料,摩擦材料以及電木粉提供所需要的機械強度,耐熱性能和電性能。
水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂被用來浸漬紙、棉布、玻璃、石棉和其它類似的物質為它們提供機械強度,電性能等。典型的例子包括電絕緣和機械層壓製造,離合器片和汽車濾清器用濾紙。 酚醛泡沫是由酚醛樹脂通過發泡而得到的一種泡沫塑料。與早期占市場主導地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比,在阻燃方面它具有特殊的優良性能。其重量輕,剛性大,尺寸穩定性好,耐化學腐蝕,耐熱性好,難燃,自熄,低煙霧,耐火焰穿透,遇火無灑落物,價格低廉,是電器、儀表、建築、石油化工等行業較為理想的絕緣隔熱保溫材料,因而受到人們的廣泛重視。
酚醛泡沫已成為泡沫塑料中發展最快的品種之一。消費量不斷增長,應用范圍不斷擴大,國內外研究和開發都相當活躍。然而,酚醛泡沫最大的弱點是脆性大,開孔率高,因此提高它的韌性是改善酚醛泡沫性能的關鍵技術。

Ⅵ 哪些特點是酚醛樹脂漆

新酚醛樹脂高分子化合物,經過與松香、乾性油和脂肪酸等作用而改變性質的酚醛樹脂。可使由原來不易溶或不溶於植物油或醇而變為易溶或可溶。大多是琥珀色固體。主要用於制塗料、油墨和膠粘劑等。是由苯酚和芳烷基醚通過縮合反應而產生的,新酚醛樹脂具有良好力學性能、耐熱性能,改性酚醛樹脂在耐火材料特別是定性製品上的應用具有廣闊的前景。鑒於酚醛樹脂的諸多優良特性,用作耐熱材料的新型酚醛樹脂的研究具有很大的實際意義。耐火材料酚醛樹脂系列產品也具有殘碳率高、成型性能好、氣孔率低、常溫抗壓高溫抗折強度高等特點。

Ⅶ 熱固性酚醛樹脂的熱膨脹系數是多少

酚醛樹脂熱膨脹系數(10-5/攝氏度) ASTM測試值 D-696 0.8-2.05


熱固性酚醛樹脂是一種樹脂,穩定,耐熱、阻燃,電絕緣性能好。熱固性酚醛樹脂具有很強的浸潤能力,成型性能好,體積密度大,氣孔率低,用於耐火製品,該樹脂在15℃- 20℃下可保持三個月.酚醛樹脂製品優點主要是尺寸穩定,耐熱、阻燃,電絕緣性能好,耐酸性強,它主要應用於運輸業、建築業、軍事業、采礦業等多種行業,應用廣泛.

熱固性酚醛樹脂的應用范圍酚醛膠

膠粘劑

熱固性酚醛樹脂也是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆,主要用於膠合板和精鑄砂型的粘結。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑,在結構膠中佔有重要地位。其中酚醛-丁腈、酚醛-縮醛、酚醛-環氧、酚醛-環氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結強度高的特點。酚醛-丁腈和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優異性能,是結構膠粘劑的優良品種。

防腐蝕材料

熱固性酚醛樹脂在防腐蝕領域中常用的幾種形式:酚醛樹脂塗料;酚醛樹脂玻璃鋼、酚醛-環氧樹脂復合玻璃鋼;酚醛樹脂膠泥、砂漿;酚醛樹脂浸漬、壓型石墨製品。熱固性酚醛樹脂的固化形式分為常溫固化和熱固化兩種。常溫固化可使用無毒常溫固化劑NL,也可使用苯磺醯氯或石油磺酸,但後兩種材料的毒性、刺激性較大。建議使用低毒高效的NL固化劑。填料可選擇石墨粉、瓷粉、石英粉、硫酸鋇粉,不宜採用輝綠岩粉。

Ⅷ 鑄造人一定要懂,鑄造塗料如何制備怎麼生產應用

中小實型鑄造企業採用外購塗料的方法解決塗料來源問題。這些企業塗料用量小,一次購進一定量的塗料後短期用不完,經常發生塗料變質、沉底等質量問題,造成塗料報廢。有些交通不便的企業所購進的塗料一旦質量出現問題,無法退貨,塗料將批量報廢,造成較大的經濟損失。因此,這些企業迫切需要自製塗料,並掌握一定的塗料性能調節知識,使自身能夠對一些塗料質量問題,通過現場採取措施,挽救問題塗料。企業自製塗料需了解塗料的配方、混制方法、檢測方法及塗料性能的變化規律。這些企業條件都比較簡陋,需要配製人員能夠利用自身的條件特點選擇設備和材料。塗料的配方和混制設備有很多選擇,掌握了塗料的配製規律和鑄造工藝要求,制備出滿足使用要求的塗料。配製塗料滿足了生產的需要,為企業降低了成本,提高了產品質量;本文將相關經驗總結如下,僅供有關中小企業參考。

1、塗料所用原材料簡介
確定塗料的配方,需確定塗料的耐火材料組成、懸浮劑、消泡劑、載體溶劑的種類,掌握相關材料的理化性能和微觀結構等資料。

1. 1 耐火材料
耐火材料應主要根據鑄造合金種類選定。鑄鐵用塗料的耐火材料常選用鱗片石墨和普通石墨、石英粉、鋁礬土、滑石粉、藍晶石粉等,對幾種國外鑄鐵塗料的耐火材料進行了X射線熒光光譜分析和衍射分析,發現他們的耐火材料常有硅灰石、莫來石、雲母、剛玉、鋰輝石等,骨料中各種粒型也是搭配使用,具說可提高塗料的透氣性和強度,粒型有片狀、纖維狀及粒狀。鑄鋼件用塗料常選鎂砂粉、鋯英粉、高鋁粉、棕剛玉粉等耐火粉料。對於高錳鋼常用電熔鎂砂粉和鎂橄欖石粉,這些材料可抗高錳鋼的鹼**蝕。粒度一般在320目—200目,也要搭配使用。此種塗料必須注意鎂橄欖石粉中SiO2(石英)含量≥40%時,往往影響塗料的作用,因為SiO2和MnO會產生化學反應而粘砂。

硅灰石【CaO*SiO2】:是一種偏硅酸鹽,屬三斜晶系,分低溫型高溫型兩種,低溫型在1125℃轉變成高溫型。硅灰石具有針狀、纖維狀晶體形態(長/徑比≥22:1)和良好的耐熱性低(耐熱度≥1500℃)和燒結性,在塗料中可增加塗料強度、懸浮性和高溫透氣性。一般應選用SiO2%≥50,沉降度<70的高溫型材料。它在吉林、遼寧地區蘊藏量非常大,可在鑄鐵塗料中廣泛使用。

莫來石【3AI2O*2SiO2】:斜方晶系,熔點1810℃,多角粒型。化學性質穩定。線膨脹系數小(20~1000℃,5.3×10-6/℃),抗激冷激熱性好,商品粉料可選用經過高溫燒結的煤矸石粉,可保證塗料的高溫穩定性。該材料國內供應豐富,價格較低,在鑄鐵和普通鑄鋼中可使用。

雲母【KAI2(AISi3O20)(OH*F)2】:一種具有層片狀的硅酸鹽,密度2.6~2.86,導熱系數低(平均0.67W/m.K),保溫性能較好。其鱗片具有彈性,晶格穩定,熱化學穩定性較好。該材料熔點較低(1270~1330℃),用於鑄鐵塗料時易於粘砂。由於具有片狀形態,可賦予塗料防降性、流平行,使塗料具有良好的韌性和抗開裂性,可用於鑄鋁件塗料中。

藍晶石【AL2[SiO4]O】:根據含藍晶石的形態特點,將藍晶石礦分成3類變態:⑴針狀和纖維狀集合體(纖維針狀礦石);⑵富含空晶石的假象藍晶石集合體;⑶藍晶石結核礦(結核型礦石)。

藍晶石礦物在高溫下(1100~1650℃)煅燒轉變為莫來石和熔融狀游離二氧化硅(方石英),同時產生不同程度的體積膨脹。其轉變反應式為:
3(AI2SiO5) 3AI2O3*2SiO2+SiO2(1300℃以上)

鑄造塗料應採用煅燒過的纖維針狀產品,它的耐火度比硅灰石和石英粉高,和鋯英粉相似,由於它的纖維針狀形態,可提高塗料的強度和透氣性及耐火度。目前該產品在吉林磐石等地也有出產,可用於鑄鐵、普通鑄鋼等塗料中。其它材料的性能本文不在詳述,在選用時應仔細查找相關資料。

1.2載液
水或乙醇(甲醇)可作為載液。水基塗料成本比醇基塗料低,且懸浮性好控制,但需要一套烘乾和和排除水蒸汽的設備。醇基塗料烘乾容易,很多小型企業經常使用,但它有以下問題:澆注時發氣量大,成本高,塗料氣味很大,影響工人健康,安全性也差。一般建議多採用水基塗料工藝,尤其是一些形狀較簡單的鑄件,如錳鋼鍔板等。甲醇的應用可改善烘乾質量,可和乙醇配合使用。

1.3粘結劑
根據載液的不同,粘結劑分為水基用和醇基用兩種。對粘結劑的一般要求是:在水中或乙醇中易溶易分散;具有較高的干強度,尤其是高溫強度。糖漿、紙漿、酚醛樹脂、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯乳液(白乳膠)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、羧甲基纖維素(CMC),以及高溫性能好的粘土、磷酸二氫鋁、硫酸鹽、松香、水玻璃和硅溶膠都可作為塗料的粘結劑。酚醛樹脂、既具有較高的常溫強度,又具有較高的高溫強度,我們在塗料中廣泛應用。水基塗料可直接採用鹼性液態酚醛樹脂,醇基塗料採用熱固性酚醛樹脂,先在酒精中泡開,溶化後再加入塗料中,它和PVB配合使用效果更佳。聚乙烯醇(PVA)和磷酸二氫鋁配合使用,效果也較好,成本也低。某些商品塗料具有硬化可逆性,即掉到地上已硬化的塗料仍可重復混制、使用。某些水溶性樹脂,如PAM就具備這種性能。

1. 4懸浮劑
常用的懸浮劑有鋰基、鈉基或有機膨潤土、凸凹棒土、CMC等。鋰基膨潤土不但懸浮性好,所制塗料的塗刷性能也較好,在醇基塗料澡中經常採用,但採用鋰基土的塗料易於發生「沉死底」的現象,塗料最好現配現用。要水基塗料中可採用鈉土和CMC配合使用,效果也較好。有機土效果最好,價格過高,一般在要求較高的醇基塗料中少量加入。選用膨潤土類懸浮劑時,在保證懸浮性的前提下,加入量越少越好,加入量過大塗層易開裂。

1.5其它添加劑
實型(或消失模)塗料還需加入以下幾種助劑:⑴表面活性劑 用來改善塗料對塑料模樣表面的潤濕性,常用的是非離子型的表面活性劑JCF(脂肪醇聚乙烯醚)、OP-10(烷基酚與環氧乙烷的縮合物)、NNO(萘磺酸鈉甲醛縮合物),它兼有分散和減水作用。表面活性劑易於產生氣泡,在塗料中盡量少加或不加。⑵消泡劑 塗料在高速攪拌過程中也可能捲入空氣產生氣泡,因此要加入少量的消泡劑。常用的有正辛醇、正丁醇、SPA-202脂肪族礦物油、SAF(聚甲基硅氧烷乳液)。⑶防腐劑 常用的防腐劑有五氯酚萘、五氯苯酚、苯甲酸鈉、甲醛等。⑷碳吸附劑 冰晶石(Na3AIF6)在高溫下形成活性NaF、AIF3等,對模樣分解出的碳產生吸附作用,使之不沉澱在鑄件表面,從而防止鑄件表面積碳的產生。此外,塗料中還摻入氧化鐵粉(Fe2O3),提高塗料的自剝離能力和抗氮氣孔能力。件表面光潔,並在一定程度上提高尺寸精度。

2塗料的作用和性能要求
塗料可以填充型和芯的表面孔隙在高溫下抑制砂型與金屬液的熱相互作用 (機械滲透和化學侵蝕),從而防止機械粘砂,使鑄件表面光潔,並在一定程度上提高尺寸精度。塗料還能夠提高型和芯的表面強度,防止因液體金屬的沖刷作用而發生砂眼、毛刺等缺陷。塗料層的隔離作用,還能夠防止因型和芯受熱產生大量氣體侵入鑄件而形成氣孔缺陷。熱膨脹低的塗料還可減少鑄件夾砂缺陷。此外,通過在塗料中添加絕熱保溫材此外,通過在塗料中添加絕熱保溫材布,調節熱流的傳遞和運動,控制合金的凝固和結晶過程,從而消除縮松缺陷。在塗料中添加某些特殊附加物,還能做到局部孕育或表面合金化,達到改善組織的目的。塗料的這些作用,近來也受到人們的重視。對於塗料的性能,有許多要求:

2.1懸浮穩定性,塗料應當在一定時間內不沉澱、不分層、不結塊並保持密度的 均勻性。懸浮性主要決定於所添加的懸浮劑 的質量和加入量,以及耐火填料的顆粒大小和比重等。

2.2滲透性,它表示塗料在塗覆後能夠滲入型或芯表層一定深度的能力。滲透性並不是越大越好。滲透性過大,會造成不必要的浪費,或難以保持一定的厚度。滲透性過小,塗料在型或芯上的附著力小,烘乾和澆注時易起皮破損。滲透深度取決於耐火材料的粒度、塗料的比重和粘度、塗料懸濁體系的表面特性和內部結構特點,以及塗料與型或芯的潤濕性等。

2.3觸變性,(搖溶性) 物理化學中把觸變性現象視為一種溶膠軟膠可逆等溫轉變過程。觸變性包括剪切變稀粘度依時性的兩個方面:一是在剪切力作用下能變稀,剪切力去除後又會恢復原先的狀態,二是上述變稀或變稠都有一個時間進程。通俗地說,就是「一攪就稀,靜止還稠」。好的塗料應當具有一定的觸變性,使用時 「稠而不粘,滑而不淌」,便於塗刷、浸塗、噴塗,而塗料既不堆積,也不流失。觸變性是現代鑄造用的塗料的主要工藝性能之一。它在一定程度上是反映塗料許多工藝性能 (如懸浮性、塗刷性等)好壞的綜合指標。觸變性取決於塗料懸濁體系的內部結構特點,可以通過在一定剪切速率下塗料的表觀粘度和時間的關系來判斷。

2.4塗覆性, 它表示塗料以一定厚度均勻覆蓋在型或芯表面的難易程度。塗覆時應當不堆積、不流失,也不損壞型或芯的表面。目前還沒有直接測定塗覆性的辦法,一般可以用塗料的粘度、比重、觸變性、塗層厚度或塗掛重量等指標綜合衡量。

2.5表面強度, 塗料必須有足夠的表面強度,以防止塗層在搬運和合箱過程中損壞。

2.6高溫抗裂性, 塗層在烘乾和澆注過程中應當不開裂,以防止鑄件產生毛刺或脈紋。

2.7抗粘砂性, 防止粘砂的能力是塗料的主要性能之一。它主要取決於塗料的組成,尤其是耐火材料的性質以及澆注時的氣氛。塗層的厚度、強度、抗裂性對抗粘砂性也有影響。

存期長、無公害、低成本、適應性廣等。除上述性能外,還要求塗料發氣少、存期長、無公害、低成本、適應性廣等。塗料要全面滿足以上要求,實際上是困難的。對於不同的砂型種類、不同的鑄件(甚至同一鑄件的不同部位),應當根據低成本高質量的原則選擇使用適當的塗料。

3、制備和塗掛
3.1 水基實型塗料配方
首先應根據鑄造合金的種類和鑄件大小等要求確定製備塗料的性能,如耐火能力,塗層強度,塗料保存時間等,然後選擇耐火粉料、載液、粘結劑、懸浮劑和助劑,經試驗調整調整並確定配方。表1,表2和 表3列出了配製的幾種配方。

3.1表1 鑄鐵水基實型塗料配方

塗 料
組 分

鹼性酚
醛樹脂

CMC

鈉土



氧 化
鐵 粉

鋯 粉

鋰輝石

莫來石

WT/%

60

3

30

600

5

100

400

500

3.1表2 高錳鋼實型醇基塗料配方

塗 料
組 分

酚醛
樹脂

PVB

鋰土

酒精

氧 化
鐵 粉

鋯 粉

電熔
鎂粉

正辛醇

WT/%

30

6

30

500

5

170

830

5

3.1表3 鑄鐵醇基實型塗料配方

塗料
組分

酚醛
樹脂

PVB

鋰土

酒精

氧化
鐵粉

鋯粉

石墨

鱗片
石墨

WT/%

25

8

25

550

5

150

800

50

3.2塗料的制備
制備時一般先在分散機中分散,再經過研磨設備研磨。對於年用量100t以下的企業,2~3千瓦的分散機即可。其葉輪有葉片和圓盤兩種。葉片式攪拌力較大,能使物料上下翻動,但轉速稍高就會引起物料飛濺,圓盤式葉片上下交錯分布,對物料有很強的剪切作用,可平穩地高速轉動,分散效果較好,生產率也較高,設備可自製。葉輪的線速度可選用大於200cm/min的為宜。對於產量要求不高的企業,也可選用小型球磨機,圓桶直徑在0.5-0.8mm左右,轉速100轉/min左右。塗料在球磨機中研磨,除分散效果良好外,還可使骨料破碎,起到對塗料的活化作用,提高塗層的質量。球磨機比膠體磨效果好,經球磨機研磨好的塗料不但塗層強度高,而且流平性和塗刷性等工藝性能都較好,球磨時間4h以上。

水基塗料的攪拌程序一般是將膨潤土、CMC和水置於分散機中攪拌成漿狀再加入耐火材料連續攪拌,然後依次加入粘結劑、表面活性劑等助劑。膨潤土和CMC預先泡好,效果會更好。醇基塗料如使用鋰基膨潤土作懸浮劑,應預先用水預發24h以上,酚醛樹脂和PVB等也要先用酒精泡開,再將其加入分散機中混合。我們也採取過將泡好的酚醛樹脂和鋰基膨潤土混合碾壓成預混體長期保存,使用時按比例加入到其它混合料中一起混製成塗料。該法對於小型企業非常適用。

3. 3 塗料的塗敷
根據鑄件的生產批量來選用塗料的塗掛方法。對於單件、小批量生產的模樣,宜採用刷塗。對於較大的鑄件可採用流塗。流塗的塗料粘度應小一些,並具有較好的塗掛性能;批量和形狀復雜的模樣採用浸塗和流塗,薄壁易變形的模樣採用噴塗法。幾種方法可結合使用。塗料必須均勻覆蓋模樣表面,無缺塗、過度流淌或夾雜氣泡。塗層厚度一般在0.5-2.5mm,可根據鑄件形狀、薄厚、復雜程度、合金種類、澆口靜壓頭高度等因素確定。

一般需塗1-3次,每次塗層均需乾燥,如乾燥後的塗層產生裂紋,應及時降低塗料的比重、膨潤土加入量,適當增加粘結劑的加入量。塗層乾燥,一般在烘爐中通過熱空氣(低於60℃)循環實現。烘乾時間3-10h。也可採用室外晾乾、紅外線或微波乾燥。

4、質量與性能檢測
塗料性能的檢測是保證塗料質量的必要重要條件,塗料的物理性能,如比重、粘度和懸浮性可以在試驗室中用常規儀器檢查。比重的檢測最好用稱重法,因為實型塗料的粘度大,比重計及波美度計不易自由懸浮,影響檢測結果。比重的檢測非常重要,它直接影響塗層厚度,並可控制溶劑的加入量。塗層厚度可採用稱量法和專用卡尺測得。塗層透氣性測定有多種方法,在試驗室採用固定配方的膨潤土濕型砂標准試樣,在一端塗上塗料後烘乾,在普通透氣性儀上測定。在生產現場,可採用測定澆注時間的方法間接估算塗層透氣性。
塗層強度採用SVQ型塗料塗層強度測定儀測定。測試前先向底座的塗料槽中逐層塗刷塗料並烘乾,經打磨保證塗層厚度為1.2mm。測試時開動空壓機向空腔內加壓,直至塗層破裂,從壓力表上讀出最高壓力,該壓力值即作為塗料的塗層強度值。對表2和表3的塗料性能進行了測定,結果如表4和表5。

表4 鑄鐵水基實型塗料性能

塗料名稱
(24h)

懸浮性
g/cm-3

密度

透氣性

塗層強度
MPa

高溫急熱
抗裂性

發氣量
Ml/g

自製 1

98

1.90

17

0.15

1級

21

表5 實型醇基塗料性能

塗料名稱

懸浮性
(2h)

密度
g/cm-3

透氣性

塗層強度
MPa

高溫急熱
抗裂性

發氣量
Ml/g

自製 2
自製 3

95
98

1.58
1.25

75
80

0.075
1.0080

1級
1級

22.5
20.0

5、生產應用
某廠生產球鐵桿頭鑄件,需要一批高質量的實型塗料,採用進口阿什蘭消失模塗料,效果良好,但價格太高。採用國產的商品塗料,質量不是很穩定,如採用僅依靠進口塗料,勢必增加很多成本。我們通過分析認為,如大部分採用國內材料,粉狀材料成本可降低至4000元以下,經濟效益是非常明顯的,而且可以根據需要隨時進行性能調整。

根據資料配製以270目高鋁粉為耐火材料的塗料,粘結劑採用白乳膠。經輪試驗後發現,塗料透氣性較差,塗料易起泡,鑄件廢品很多,最初兩次幾乎沒有成品。採用200目莫來石和鋰輝石做為骨料,以水溶性酚醛樹脂為粘結劑,經試驗效果較好,所生產的鑄件基本都澆成了,鑄件粘砂較嚴重。隨即又在配方中添加了320目鋯粉,進行了試驗,效果非常明顯。鑄件澆鑄後塗層和鑄件非常易於剝離,完全解決了粘砂的問題,而且鑄件的成品率較高,達到了同批澆注的採用阿什塗料的水平。配方如表1。

某廠實型法生產球磨機鄂板高錳鋼鑄件,以前塗料依靠購買商品塗料,經常發生塗層開裂、粘砂等塗料廢品。為了自己解決塗料問題,曾經試驗過多種配方,都沒有成功,尤其是粘結劑和骨料的選擇,問題較大。如採用PVA加硫酸鹽粘結劑+高鋁粉等配方,塗料的常溫強度可以,但高溫強度低,鑄件粘砂嚴重。經過試驗採用表2的配方,採用該廠的球磨機等現用設備,成功的生產出了大批鑄件。配製用於鑄鐵材質的石墨塗料配方見表3。

6、結論
6.1中小實型鑄造廠採用各種國產材料自製塗料,可降低材料成本,提高產品質量,也可增強靈活性,提高市場競爭力。正確選用塗料的配方、原輔材料是自配塗料成敗的關鍵。配方的選擇除考慮技術因素外,還應考慮材料的成本,可優先採用當地和較近地區的材料。
6.2從國際范圍看,商品塗料的品種將日益增多,塗料的工藝性能和塗覆方法在不斷改善和革新。由於烘爐烘乾費用高,使用水基塗料顯得不那麼經濟,而採用低「泡沫」載體塗料、干態塗料、靜電粘結塗料、光輻耐固化塗料等,將成為塗料發展的趨 向。總之,未來的塗料,應用效率將更高,效果將更好。由於嚴格的環境保護法的限制,可望在幾年之內有的國家將不再使用易燃塗料。從國內情況看,塗料的基礎理論研究以及新型觸變性塗料的研製和應用會取得新的成果,淺色和自色塗料的應用將會逐步擴大。塗料專業定點生產和商品化、優質化,在短期內也將逐步實現。

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