黃原膠對消失模鑄造涂料流變性的影響,利用NU11型雙圓筒旋轉式粘度儀,研究了黃原膠對消失模鑄造水基涂料流變行為的影響。結果表明:涂料中加入0.2J黃原膠后,
可使涂料流型變為具有一定屈服值的假塑性流體。且隨黃原膠加入量的增加,涂料粘度和屈服值增加。鑒于黃原膠的優異性能,黃原膠可
望作為微量添加劑在消失模鑄造水基涂料中獲得應用。
研究表明[12],消失模水基涂料中加入黃原膠可提高涂料 的懸浮性和涂層強度,黃原膠對消失模鑄造涂料流變性的影響,改善涂料的涂掛性。為改善涂料的流 變行為,本文在自制的消失模水基涂料中加入微量的黃原膠, 通過測試涂料的粘度和剪切應力與剪切速率關系曲線,考查 黃原膠改善涂料流變行為的能力。
1黃原膠簡介
黃原膠是由黃單胞菌以淀粉類物質為主要原 料,通過生物化學反應產生的胞外異多糖,其主要成 分為葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等,分子量高達數 百萬,是目前國內外微生物糖產品中最具商業價值、 產量大、市場覆蓋面廣的產品。其性狀類似白色或 淡黃色粉末,無毒無副作用,可溶于水,不溶大多數 有機溶劑。具有良好的兼容性能,黃原膠與高濃度 的糖或多種鹽類共存時能形成穩定的增稠體系,并 保持原有的剪切稀釋性能。黃原膠可作為增稠劑、
乳化劑、調合劑、穩定劑、懸浮劑、膠凝劑。作為一種 用途極廣的微生物多糖,黃原膠已在食品、醫藥、日化、石油、化工涂料、紡織、印染、陶瓷加工、濕法冶金 等多個行業獲得應用[3,]。
2 試驗方法
試驗用消失模鑄造水基涂料,具體配比為:以石英 粉為耐火骨料,CMC、酚酴樹脂、鈉基膨潤土、淀粉的 加入量分別占石英粉用量的0. 3J、5. 0%、4. 0%和 4.0J(質量百分比)。黃原膠對消失模鑄造涂料流變性的影響,正辛醇微量,水適量。其中 CMC是以1 : 50的CMC水溶液加入的,酚酴樹脂使 用時配制成水溶液加入。
黃原膠為河北新河生物化工有限公司生產。在 涂料中,黃原膠加入量占石英粉質量百分比分別為 0%、0. 05%、0. 1%、0. 2%、0. 3%,以考查黃原膠的 含量對涂料流變性的影響。涂料的流變性測試在 NXS-11型雙圓筒旋轉式粘度儀上進行。用剪切應 力r隨剪切速率D的變化曲線來評定涂料的流變 行為。
3試驗結果及分析
圖1為不加黃原膠和黃原膠加入量為0. 1%時 消失模水基涂料的流變曲線。涂料中不加黃原膠 時,隨剪切速率提高,剪切應力增大。不加黃原膠時 涂料為假塑性流體,其流變方程為:Dn (0<«< 1)。式中:和《分別為稠度系數與流變指數。假塑 性流體的特點是剪切變稀,這樣當涂料涂刷時,阻力 小,有滑爽感。當剪切速率等于0時,剪切應力也等
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FOUNDRY TECHNOLOGY
Vol. 26 No. 7 July. 2005
于0,即涂料無屈服值,因此涂料的懸浮性較差,涂料 涂刷后易于流失。黃原膠的加入量為0. 1%時,對涂 料的流變特性影響不大,涂料仍為沒有明顯屈服值 的假塑性流體。相同剪切速率時,含黃原膠0. 1%的 涂料的剪切應力略有增加,表明涂料粘度增大了。 實驗測定表明,當剪切速率為51 sf1時,黃原膠含量 為0和0. 1 %的涂料的粘度分別為0. 47 Pa • s和 0.49 Pa • s。
圖1黃原膠含量對涂料流變行為的影響
Fig. 1 Effect of xanthan gum content on the rheology
圖2為黃原膠加入量分別為0. 2%和0. 3%時 涂料的流變曲線。與圖1相比,圖2的流變曲線變 化較大,流體類型均為帶屈服值的假塑性流體,流 體的流變曲線可用式r = r。dK_Dn(0〈w〈1)表示, 式中r。為屈服值。屈服值標志著涂料內部形成結
均較好。從圖2可以看出,隨剪切速率提高,剪切 應力增大,且剪切應力的增長恒小于剪切速率的增 長。實驗測定表明,當剪切速率為51sfl時,黃原膠 含量為0. 2J和0. 3%的涂料的粘度分別為 1.41Pa • s和 1. 78Pa • s。
圖3為黃原膠加入量為0. 2%時涂料的表觀粘度 隨剪切速率的變化曲線。黃原膠對消失模鑄造涂料流變性的影響,可見,隨剪切速率增加,表觀 粘度下降很快,即流體因剪切而明顯變稀。這樣涂料 的涂刷性較好,涂掛涂料時,施涂方便,涂料流動性好, 可在模樣上均勻流布。涂完涂料后,涂料粘度較快增 長,可使涂料不致因流淌過多而難以獲得一定的涂層 厚度。一般認為,帶屈服值的假塑性流體,是鑄造涂料 的較佳流型。
圖3黃原膠含量為0.2%時涂料的粘度變化曲線 Fig. 3 The viscosity of the coating as a function of shear rate when 0. 2% xanthan gum
4 結論
黃原膠可改善消失模水基涂料的流變行為。 涂料中加入0. 2%黃原膠后,可使涂料流型變為具有 一定屈服值的假塑性流體。
(2)隨黃原膠加入量的增加,涂料粘度和屈服值增加。
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