无水水基镁橄榄石粉状涂料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种无水水基镁橄榄石粉状涂料，包括以下重量份计的原料：镁橄榄石粉70-100份，粘结剂2-10份，悬浮剂5-10份，其中镁橄榄石粉的粒度均不超过100μm。本发明还涉及该无水水基镁橄榄石粉状涂料的制备方法。
【专利说明】无水水基镁橄榄石粉状涂料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型无水水基镁橄榄石粉状涂料。
【背景技术】
[0002]铸型涂料是解决铸件表面粘砂，提闻铸件表面质量最为有效的措施。目如常用的 铸型涂料按其所用的溶剂不同而分为两大类:醇基涂料和水基涂料。醇基涂料绝大多数是 以浆状的形态供货，其载液主要由乙醇、甲醇、异丙醇等组成，属易燃危险品，在包装、运输、 贮存等方面受到诸多约束，导致成本较高；同时，由于醇基涂料的悬浮稳定性较差，涂料在 长途运输和存放过程中易分层，使其工艺性能下降，严重的使涂料产生沉淀现象，存在贮存 周期较短、不易从桶中倒出等缺点。目前的做法是，先由涂料生产厂配制成粉状半成品涂 料，铸造厂再用乙醇调配稀释，现用现配，十分方便，避免了运输周期短的问题，用编织袋包 装干粉涂料再按普通货物运输即可。
[0003]但是，醇基铸型涂料在点火燃烧干燥过程中释放出有毒、有害气体，严重污染空 气，这是由于其中含有的易挥发的有机溶剂和一定量的有机粘接剂、助剂和防腐剂等物质 的原因。目前，随着加工厂对涂覆操作时操作人员的健康和安全性的要求有所提高，对铸型 涂料在使用过程中释放出的VOC也提高了要求。综合上述考虑，水基涂料的发展前景较为 看好。
[0004]铸造涂料一般由耐火骨料、溶剂、粘结剂、悬浮剂和附加物等组成。其中耐火骨料 是涂料的主体部分，它的物理和化学性能决定了涂料的抗粘砂效果。镁制耐火材料化学性 能相对稳定，对钢渣有较好的抵抗能力，能够提高产品的抗侵蚀性能，且超过1000°C后膨胀 微小，而且膨胀速度缓慢均匀，在高温浇铸时涂料不易产生裂纹。对于溶剂来说，水基涂料 若以浆液或膏状形式作为成品使用，同样面临包装成本和运输不便的缺陷，同时在原料中 的有机物水中长期浸泡会发酵现象发生，从而产生微小的气泡，影响最终涂料的使用效果。
[0005]因此，综合上述几个方面的因素，无水水基粉状涂料是一个较为看好的发展方向。
[0006]镁橄榄石Mg2SiO4,简称M2S,是MgO-SiO2系列中热稳定性最佳的分子结构的耐火材 料，从室温到熔融过程中无任何相突变，因而涂层抗开裂性强、抗高温变形及抗骤冷骤热性 好，纯净的Mg2SiO4材料，耐火度在1700-1900°C，高温变形温度1650-1750°C。
[0007]CN1748900A公开了一种无水水基镁橄榄石粉状涂料，包含以下组分:以重量份 计，镁橄榄石粉89-91份，白乳胶3.5-5.5份，悬浮剂3.0-3.5份，糊精2.0-2.5份，羧甲基 纤维素钠0.15-2.5份。将上述配方物料混合后研磨1-1.5小时，待粒度在200-270目的物 料含量大于95%时得到产品。使用时，加入涂料总重量50-80%的自来水，搅拌20分钟成水 基涂料膏备用。其采用锂基膨润土与羧甲基纤维素钠作为复合悬浮剂，利用羧甲基纤维素 钠对膨润土颗粒的桥联作用，使涂料形成立体网状结构，显著地提高涂料的悬浮稳定性、触 变性和屈服值。并且对镁橄榄石进行高温煅烧，剔除矿石中的挥发杂质。
[0008]CN101117464A公开了 一种镁橄榄石质中间包用耐火涂料及其制备方法，将 20-50wt%的镁橄榄石砂、25-55wt%的镁橄榄石熟料、15_30wt%的镁砂细粉、5_15wt%镁钙砂细粉和l-5wt%的粘土细粉混合，外加0-0.5wt%的有机纤维、0.5-2.0wt%的六偏磷酸钠和
0.3-1.0wt%的三聚磷酸钠，经搅拌机混合均匀、分袋包装，使用时加水搅拌。其中加入有机纤维可保证其在烘烤过程中不爆裂，采用磷酸钠作为高温粘结剂，它在高温下形成网膜并牢固地包住骨料，使涂料具有很好的高温强度。
[0009]CN102653640A公开了一种镁橄榄石改性粉状涂料及其制备方法，包括以下重量份计的原料:镁橄榄石粉2-16，莫来石粉10-32，锆英粉10-26，石英粉15-30，锂基膨润土
3-5，糊精粉1.5-3.5，白乳胶粉1-3，羧甲基纤维素钠粉2-4。其中通过加入中性莫来石、锆英粉，对镁橄榄石进行改性，使其涂料高温时呈中性，不仅能适用于碱性高合金钢，也适用于酸性低合金钢，铁铸件生产，且保留镁橄榄石固相自烧结性好，使其防止钢、铁水渗透性好，铸件清理时涂层呈片、块状剥落，提高铸件表观质量水平。
[0010]CN101508586A公开了一种连铸中间包工作衬用涂料，其化学成分按重量份数计为:镁橄榄石生料50-90份、镁砂10-50份，复合添加剂3-5份，其中复合添加剂为有机纤维、纸纤维、石灰、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、粘土或硅酸盐中的至少一种。其中加入石灰可保证其在涂抹后能够在较短的时间内变干，减少自然干燥时间，同时对涂抹状况也有改善。 其中粒度≤5mm的镁橄榄石生料中，各粒度范围的重量百分比为:5-3mm的占20-30%，3-lmm 的占25-35%，1-0.088mm的占25_35%，〈0.088mm的占0_30%，粒度≤Imm的镁砂中，各粒度范围的重量百分比为:1-0.088mm的占0-35%，〈0.088mm的占65_100%，这样可以进一步增强制品的抗侵蚀性能。
[0011]但是，铸型涂料技术发展的主要目标是实现铸件精化、节能成本低等。在改变涂料的基本组成时，不仅要提高涂料的涂覆效率和涂层质量，实现铸件毛坯精化，还要考虑加工成本，随着原料的价格上涨及钢铁发展形势的变化，涂料的利润空间在逐步缩小，因此，尽量节省开支，才能获得更大的市场发展空间，需要开发新的低成本涂料。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是提供一种既能实现铸件精化，又能节省成本的无水水基镁橄榄石粉状涂料及其制备方法。
[0013]本发明所采用的技术方案是:一种无水水基镁橄榄石粉状涂料，包括以下重量份计的原料:镁橄榄石粉70-100份，粘结剂2-10份，悬浮剂5-10份。
[0014]所述悬浮剂为膨润土、坡缕石、羧甲基纤维素(CMC)或羧甲基纤维素钠中的一种或两种；其中膨润土优选为钠基膨润土或锂基膨润土。由于坡缕石矿质细腻密实，以此作为悬浮剂可以起到非常好的效果，提高涂层强度，因此优选使用坡缕石。
[0015]从提高涂层强度的角度考虑，本申请经过大量实验发现，加入一定量的空心玻璃微珠可以明显改善涂层强度。实验发现，相对于镁橄榄石粉100份，加入5-10份的空心玻璃微珠的效果最好。加入量低于5份则强度提高不明显；加入量高于10重量份则强度会有部分下降趋势。
[0016]进一步地，通过添加耐高温无机纤维可以明显提高涂层强度，实验发现，相对于镁橄榄石粉100份，加入0.01-0.1份的耐高温无机纤维效果最好。加入量低于0.01份则强度提高不明显；加入量高于0.1重量份则强度几乎没有进一步提高。所述耐高温无机纤维可以为高硅氧耐高温无机纤维。[0017]所述粘结剂为磷酸钠、三聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种或几种。
[0018]所述镁橄榄石粉的粒度均不超过lOOym，优选地，各粒度范围的重量百分比为: 50-100 y m的占20-50%,〈I y m的占5-15%, 1-50 y m的占35-65%。实验发现，将镁橄榄石粉的粒度降为IOOym以下，可有效增强制品的抗侵蚀性能，优选地，与使用单一粒径范围的镁橄榄石粉相比，通过使用微纳米不同粒径的镁橄榄石粉的混合物可以达到协同增强制品的抗侵蚀性能。
[0019]所述的镁橄榄石粉制备可选用纯橄榄岩先经水洗预处理，然后经窑炉 1350-1450°C高温煅烧，去除矿石中的挥发杂质，固化提纯，MgO≥45%，灼失量≤ 0.5%。
[0020]所述无水水基镁橄榄石粉状涂料的制备方法，按照配比将粘结剂和悬浮剂混合后研磨1-2小时，得到混合料A ;将镁橄榄石粉预先研磨成不同粒径的粉料；然后按上述配方将不同粒度的镁橄榄石粉和混合料A混合后搅拌1-2小时，使各组分材料达到高度均匀分散，得到本产品。
[0021]优选地，粘结剂和悬浮剂研磨得到粒径不超过100 U m的混合料A。
[0022]使用时，按IKg涂料兑200_400ml水即可。
[0023]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、成本低。所采用的组分均为常规原料，且不需要添加镁砂和其它矿物石份，与市场现有产品相比，具有成本的优势。
[0024]2、效果好。不同粒径范围的镁橄榄石粉一起使用，达到了涂层不开裂，铸件表面精化程度高，铸件清理时涂层易剥落的技术效果。用落丸式强度测定仪测量，涂层强度为80g/ mm2以上。
[0025]3、经测试，由于本产品原料中不含有挥发性有机物质，加工生产时工作环境中的 VOC含量比现有产品明显降低。
[0026]表1本发明的部分实施例和对比例:
【权利要求】
1.一种无水水基镁橄榄石粉状涂料，包括以下重量份计的原料:镁橄榄石粉70-100 份，粘结剂2-10份，悬浮剂5-10份，其中镁橄榄石粉的粒度不超过100 u m。
2.根据权利要求1所述的粉状涂料，其特征在于:所述悬浮剂为膨润土、坡缕石、羧甲 基纤维素(CMC)或羧甲基纤维素钠中一种或两种；其中膨润土为钠基膨润土或锂基膨润土 中的一种或多种；悬浮剂优选为坡缕石。
3.根据权利要求1所述的粉状涂料，其特征在于:所述粘结剂为磷酸钠、三聚磷酸钠或 六偏磷酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的粉状涂料，其特征在于:所述的镁橄榄石粉制备选用纯橄榄 岩先经水洗预处理，然后经窑炉1350-1450°C高温煅烧，去除矿石中的挥发杂质。
5.根据权利要求1所述的粉状涂料，其特征在于:镁橄榄石粉各粒度范围的重量百分 比为:50-100 ii m 的占 20-50%,〈I y m 的占 5-15%, 1-50 ii m 的占 35-65%。
6.根据权利要求1所述的粉状涂料，其特征在于:还含有一定量的空心玻璃微珠，其用 量相对于100份的镁橄榄石粉为5-10份。
7.根据权利要求1所述的粉状涂料，其特征在于:相对于镁橄榄石粉100份，还加入0.01-0.1份的耐高温无机纤维，所述耐高温无机纤维优选为硅氧耐高温无机纤维。
8.—种如权利要求1所述无水水基镁橄榄石粉状涂料的制备方法，按照配比将粘结剂 和悬浮剂混合后研磨1-2小时，得到混合料A ;将镁橄榄石粉预先研磨成不同粒径的粉料； 然后按比例将不同粒度的镁橄榄石粉和混合料A混合后搅拌1-2小时，使各组分材料达到 高度均匀分散，得到本产品。
9.根据权利要求6所述的粉状涂料，其特征在于:粘结剂和悬浮剂研磨得到粒径不超 过100 V- m的混合料A。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:将粘结剂和悬浮剂混合的同时还加 入硅氧耐高温无机纤维。
【文档编号】B22C3/00GK103551496SQ201310522729
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】陈志芳 申请人:新疆华莎能源股份有限公司