鋰基膨潤土特性

1 制備機(jī)理及工藝

本研究以經(jīng)提純的濰坊膨潤土為原料，其主要成分為鈣基蒙脫石，加入鋰基改性劑制成鋰基膨潤土。鋰基膨潤土的合成機(jī)理為：蒙脫石具有陽離子交換能力，鋰離子將蒙脫石層間可置換的鈣離子或鈉離子置換出來，形成鋰基膨潤土。鋰基膨潤土的合成工藝是首先將膨潤土原礦提純，采用靜置沉降的方法，得到提純土，然后加入鋰基改性劑，在適當(dāng)條件下進(jìn)行鋰化反應(yīng)，之后干燥、粉碎，過100 目篩得到鋰基膨潤土。

2 主要的測試指標(biāo)

鋰基膨潤土需測定的指標(biāo)包括：膨脹容、膠質(zhì)價和膨潤值。膨脹容和膠質(zhì)價是測定膨潤土水化性能的常用指標(biāo)，按照鞠建英等人所編《膨潤土在工程中的開發(fā)應(yīng)用》書中提到的測試方法測定。需要特別指出的是：由于鋰基膨潤土的水化性能一般都較高，所以測定膠質(zhì)價時選用3.000 g試樣，加入0.2 g 氧化鎂進(jìn)行測試。

膨潤值是測定鋰基膨潤土在乙醇溶液中的膨脹性能的指標(biāo)，目前國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)。作者在前人試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過試驗(yàn)研究，提出了一個測定鋰基膨潤土膨潤值的方法，具體步驟如下：

取3.000 g 鋰基膨潤土于250 mL 燒杯中，加入3 mL蒸餾水，混合均勻放置，陳化24 h，然后加入50 mL乙醇，將鋰土轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，球磨10 min（轉(zhuǎn)速為30 Hz），將磨過的懸浮液用乙醇轉(zhuǎn)移至250 mL 燒杯中，加入乙醇至95 mL 左右，高速分散1 min 后轉(zhuǎn)移至100 mL 的帶塞量筒中，加入乙醇至100 mL，塞緊塞子，搖晃均勻后將帶塞量筒置于不受震動的桌面，靜置24 h 后讀出沉降面的高度即為膨潤值，單位為mL/3 g 。

（1） 鋰基膨潤土由天然鈣基膨潤土改性制得，原料易得，工藝簡單；

（2） 鋰基膨潤土配制的鑄型涂料，粘度、懸浮性、發(fā)氣性和抗急熱開裂性均表現(xiàn)優(yōu)異；

（3） 經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，鋰基膨潤土型鑄型涂料不僅具備良好的使用性能和涂覆性能，還能很好地滿足鑄件要求 。

1. 制備工藝

耐火骨料的潤濕特別重要，只有經(jīng)過不斷的研磨，使涂料耐火料充分潤濕，涂料才能表現(xiàn)出良好的性能。本涂料采用膠體磨研磨工藝，反復(fù)研磨，使涂料具有好的綜合性能。

鑄型涂料的制備工藝路線為：

（1）配制鋰基膨潤土懸浮液：稱取一定量的鋰基膨潤土，加入相同質(zhì)量的水作活化劑，充分混合均勻后放置陳化24 h，然后加入適量乙醇于膠體磨中研磨10 min，制得鋰基膨潤土- 乙醇漿體。

（2）稱取配方量的樹脂（PF-4012）溶解于適量乙醇中，然后加入鋰基膨潤土- 乙醇漿體，攪拌均勻后，在攪拌的條件下加入配方量的鋁釩土粉和助溶劑，混合均勻后，轉(zhuǎn)移至膠體磨中研磨30 min，取出，測定其涂6 杯粘度，將涂6 杯粘度調(diào)整到10 s 左右，制得鑄型涂料。

2.涂料性能

當(dāng)鋰基膨潤土的用量達(dá)到2.5%時，涂料的粘度、懸浮性和抗急熱開裂性均達(dá)到最優(yōu)，且涂料的發(fā)氣量不大，僅為17 mL/g，較鈉基膨潤土型的低。原因是鋰基膨潤土在加入活化劑充分活化后，能夠在乙醇中充分溶脹形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以支撐和阻止耐火基料的下沉，從而提高了涂料的懸浮性能。鑄型涂料的發(fā)氣量受到所用原材料的影響，鋰基膨潤土使涂料發(fā)氣的原因是鋰基膨潤土中含有一定的結(jié)合水，這些結(jié)合水在加熱到一定溫度時變成水蒸氣以氣體形式釋放出來，使得涂料具有一定的發(fā)氣量。加入鋰基膨潤土的涂料測試時無裂痕出現(xiàn)，說明鋰基膨潤土提高了涂料的抗急熱開裂性，原因是鋰基膨潤土在乙醇中具有很好的懸浮凝膠特性，使得樹脂和耐火材料在體系中分散均勻，當(dāng)將涂料涂覆于型砂表面時，耐火材料在型砂表面分布均勻，抗急熱開裂性能提高。