锂基膨润土

1 制备机理及工艺

本研究以经提纯的潍坊膨润土为原料，其主要成分为钙基蒙脱石，加入锂基改性剂制成锂基膨润土。锂基膨润土的合成机理为：蒙脱石具有阳离子交换能力，锂离子将蒙脱石层间可置换的钙离子或钠离子置换出来，形成锂基膨润土。锂基膨润土的合成工艺是首先将膨润土原矿提纯，采用静置沉降的方法，得到提纯土，然后加入锂基改性剂，在适当条件下进行锂化反应，之后干燥、粉碎，过100 目筛得到锂基膨润土。

2 主要的测试指标

锂基膨润土需测定的指标包括：膨胀容、胶质价和膨润值。膨胀容和胶质价是测定膨润土水化性能的常用指标，按照鞠建英等人所编《膨润土在工程中的开发应用》书中提到的测试方法测定。需要特别指出的是：由于锂基膨润土的水化性能一般都较高，所以测定胶质价时选用3.000 g试样，加入0.2 g 氧化镁进行测试。

膨润值是测定锂基膨润土在乙醇溶液中的膨胀性能的指标，目前国内还没有统一的测试标准。作者在前人试验的基础上通过试验研究，提出了一个测定锂基膨润土膨润值的方法，具体步骤如下：

取3.000 g 锂基膨润土于250 mL 烧杯中，加入3 mL蒸馏水，混合均匀放置，陈化24 h，然后加入50 mL乙醇，将锂土转移至球磨机中，球磨10 min（转速为30 Hz），将磨过的悬浮液用乙醇转移至250 mL 烧杯中，加入乙醇至95 mL 左右，高速分散1 min 后转移至100 mL 的带塞量筒中，加入乙醇至100 mL，塞紧塞子，摇晃均匀后将带塞量筒置于不受震动的桌面，静置24 h 后读出沉降面的高度即为膨润值，单位为mL/3 g 。

（1） 锂基膨润土由天然钙基膨润土改性制得，原料易得，工艺简单；

（2） 锂基膨润土配制的铸型涂料，粘度、悬浮性、发气性和抗急热开裂性均表现优异；

（3） 经实际生产检验，锂基膨润土型铸型涂料不仅具备良好的使用性能和涂覆性能，还能很好地满足铸件要求 。

1. 制备工艺

耐火骨料的润湿特别重要，只有经过不断的研磨，使涂料耐火料充分润湿，涂料才能表现出良好的性能。本涂料采用胶体磨研磨工艺，反复研磨，使涂料具有好的综合性能。

铸型涂料的制备工艺路线为：

（1）配制锂基膨润土悬浮液：称取一定量的锂基膨润土，加入相同质量的水作活化剂，充分混合均匀后放置陈化24 h，然后加入适量乙醇于胶体磨中研磨10 min，制得锂基膨润土- 乙醇浆体。

（2）称取配方量的树脂（PF-4012）溶解于适量乙醇中，然后加入锂基膨润土- 乙醇浆体，搅拌均匀后，在搅拌的条件下加入配方量的铝钒土粉和助溶剂，混合均匀后，转移至胶体磨中研磨30 min，取出，测定其涂6 杯粘度，将涂6 杯粘度调整到10 s 左右，制得铸型涂料。

2.涂料性能

当锂基膨润土的用量达到2.5%时，涂料的粘度、悬浮性和抗急热开裂性均达到最优，且涂料的发气量不大，仅为17 mL/g，较钠基膨润土型的低。原因是锂基膨润土在加入活化剂充分活化后，能够在乙醇中充分溶胀形成立体网状结构，以支撑和阻止耐火基料的下沉，从而提高了涂料的悬浮性能。铸型涂料的发气量受到所用原材料的影响，锂基膨润土使涂料发气的原因是锂基膨润土中含有一定的结合水，这些结合水在加热到一定温度时变成水蒸气以气体形式释放出来，使得涂料具有一定的发气量。加入锂基膨润土的涂料测试时无裂痕出现，说明锂基膨润土提高了涂料的抗急热开裂性，原因是锂基膨润土在乙醇中具有很好的悬浮凝胶特性，使得树脂和耐火材料在体系中分散均匀，当将涂料涂覆于型砂表面时，耐火材料在型砂表面分布均匀，抗急热开裂性能提高。