粉煤灰铸造涂料性能及制备工艺过程的研究

发布时间：2017-07-18 15:14

  本文关键词：粉煤灰铸造涂料性能及制备工艺过程的研究

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【摘要】：铸造涂料一般是由载液、悬浮剂、粘结剂、耐火粉料以及其他添加剂组成的。在造型时,把涂料均匀地涂敷在铸型的型或芯表面,这样可以改善铸型表面的化学稳定性和抗高温金属液冲刷能力,有利于铸件成型过程,提高铸件落砂和清理效率,提高铸件的质量。本文采用乙醇为载液,有机土与锂基土混合液为悬浮剂,酚醛树脂为粘结剂,粉煤灰和高铝矾土为耐火粉料,并添加羧甲基纤维素钠(CMC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙基纤维素(EC)和可再分散乳胶粉等,制备铸造涂料。文中研究内容主要包括以下几个方面:1)研制了用于粉煤灰铸造涂料一种复合悬浮剂,在分析复合悬浮剂的悬浮机理的基础上,比较了复合悬浮剂与单一悬浮剂的使用效果差异。结果表明:使用复合悬浮剂比单一悬浮剂的铸造涂料悬浮效果更好。2)通过单因素实验分析了各因素含量对涂料性能的影响规律。结果表明:复合悬浮剂的添加量增多,涂料的悬浮率和粘度升高,高温抗裂性变差;可再分散乳胶粉的添加量增多,涂料的悬浮率和粘度升高,高温抗裂性变差;酚醛树脂的添加量增多,涂料悬浮率和粘度升高,涂膜完整性越好;CMC、PVB和EC添加量增多,涂料悬浮率和粘度也升高。3)对涂料组分设计了五因素四水平的正交实验。结果表明:各因素添加量对悬浮率影响的主次顺序为ECPVBCMC可再分散乳胶粉酚醛树脂,对粘度影响的主次顺序为酚醛树脂CMCECPVB可再分散乳胶粉。各因素的优组合为酚醛树脂含量3%,CMC含量0.4%,PVB含量1.0%,EC含量0.9%,可再分散乳胶粉含量0.6%。4)在涂料的制备过程中,对其搅拌过程进行了模拟。分析了六直叶桨叶在不同搅拌速度下的速度流场与压力流场。结果表明:六直叶搅拌头正下方与釜壁附近易出现搅拌死区,随着转速的增大,湍动能增大,死区减少。但转速的提高对场内流型的影响不大,对流场性质影响不显著。5)在特定的转速下,模拟了双螺带和六直叶桨型结构的搅拌机在搅拌涂料时搅拌釜内的速度场和压力场。结果表明:双螺带搅拌桨釜内流体具有较大湍动能,对于铸造涂料的混合作用非常强烈,釜内整体流动较好。涂料各项性能指标满足要求,涂层组织结构致密,涂膜完整性较好。
【关键词】：铸造涂料 粉煤灰 正交实验 机械搅拌
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG22
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 粉煤灰10-12
• 1.1.1 粉煤灰的综合利用10-11
• 1.1.2 粉煤灰作为涂料骨料的可行性分析11-12
• 1.2 铸造涂料12-17
• 1.2.1 铸造涂料简介12-13
• 1.2.2 铸造涂料发展趋势13-16
• 1.2.3 铸造涂料基本性质16-17
• 1.3 粉煤灰铸造涂料17
• 1.4 涂料粘砂的种类及预防措施17-18
• 1.4.1 粘砂类型17-18
• 1.4.2 粘砂的预防措施18
• 1.5 研究的内容、目的及意义18-22
• 1.5.1 研究内容18-19
• 1.5.2 研究目的19
• 1.5.3 研究意义19-22
• 2 实验原材料22-30
• 2.1 耐火粉料22-23
• 2.2 载液23-24
• 2.3 悬浮剂24-26
• 2.3.1 制备锂基土和有机土的离子交换过程25-26
• 2.3.2 复合悬浮剂的制备工艺过程26
• 2.4 粘结剂26-28
• 2.5 其他助剂28-30
• 2.5.1 羧甲基纤维素钠28
• 2.5.2 聚乙烯醇缩丁醛28
• 2.5.3 乙基纤维素28-29
• 2.5.4 可再分散乳胶粉29-30
• 3 粉煤灰铸造涂料性能及检测方法30-32
• 3.1 密度及检测30
• 3.2 悬浮性及检测30
• 3.3 条件粘度及检测30-31
• 3.4 涂层耐磨性及检测31
• 3.5 曝热抗裂纹性及检测31-32
• 4 粉煤灰铸造涂料组分对涂料性能影响32-46
• 4.1 粉煤灰铸造涂料的基本配方与制备工艺32
• 4.2 复合悬浮剂的悬浮机理分析32-34
• 4.3 复合悬浮剂对涂料性能的影响34-36
• 4.3.1 复合悬浮剂对涂料悬浮性和粘度的影响34-35
• 4.3.2 复合悬浮剂对涂料高温抗裂性的影响35-36
• 4.4 酚醛树脂对涂料性能的影响36-39
• 4.4.1 酚醛树脂对涂料悬浮率和粘度的影响36-37
• 4.4.2 酚醛树脂对涂层质量的影响37-39
• 4.5 CMC对涂料悬浮性与粘度的影响39-40
• 4.6 PVB对涂料悬浮性和粘度的影响40-41
• 4.7 EC对涂料悬浮性和粘度的影响41-43
• 4.8 胶粉含量对涂料性能的影响43-44
• 4.8.1 胶粉对涂料悬浮性和粘度的影响43-44
• 4.8.2 胶粉含量对涂料高温抗裂性的影响44
• 4.9 本章小结44-46
• 5 粉煤灰铸造涂料配方正交实验46-50
• 5.1 涂料的基础配方46
• 5.2 正交实验设计46-47
• 5.3 正交实验结果分析47-49
• 5.4 本章小结49-50
• 6 搅拌釜中涂料流体流动数值模拟50-62
• 6.1 旋转搅拌叶轮的参数50
• 6.2 流体力学模型与CFD计算方法50-51
• 6.3 计算域及边界条件51-52
• 6.4 搅拌模拟结果及分析52-60
• 6.4.1 不同转速下六直叶桨叶上的速度分析52-53
• 6.4.2 不同转速下轴切面上的全釜流体速度分析53-54
• 6.4.3 不同转速下轴切面上的全釜流体压力分析54-55
• 6.4.4 不同桨型结构搅拌时桨叶上的速度分析55-56
• 6.4.5 不同桨型结构轴切面上的全釜流体速度分析56-57
• 6.4.6 不同桨型结构轴切面上的全釜流体速度矢量分析57
• 6.4.7 不同桨型结构轴切面上的全釜流体压力分析57-58
• 6.4.8 不同桨型结构搅拌釜均化的涂料的悬浮率变化规律58-59
• 6.4.9 不同桨型结构搅拌釜均化的涂料的表面形貌分析59-60
• 6.5 本章小结60-62
• 7 结论62-64
• 参考文献64-68
• 附录 硕士研究生学习阶段发表论文68-70
• 致谢70

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