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文檔簡介
1、鋰基蒙脫石是以天然的鈣基蒙脫石為原料經(jīng)過改性而獲得的具有特殊性能的蒙脫石新材料。它具有其它無機(jī)蒙脫石所不具備的特殊性能,在鑄型涂料和新材料的合成等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。鋰基蒙脫石的制備和應(yīng)用已經(jīng)成為蒙脫石高附加值利用的一個重要方面。本文以鈣基蒙脫石為原料,對鋰基蒙脫石制備工藝的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)和性能的變化規(guī)律、及其在醇基鑄型涂料中的應(yīng)用性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
文中以提純鈣基蒙脫石為原料(WF和LX),對鋰基蒙脫石制備工藝優(yōu)化進(jìn)行了
2、系統(tǒng)的研究。詳細(xì)研究了鋰化改性方法、蒙脫石種類、改性劑種類、改性工藝參數(shù)等因素對鋰基蒙脫石結(jié)構(gòu)和性能的影響。并提出了采用醇脹值表征鋰基蒙脫石性能的新方法。
通過對恒溫水浴、高速分散和超聲波三種不同改性方法對比試驗研究,分析改性工藝方法對合成鋰基蒙脫石性能的影響。實驗結(jié)果表明三種改性方法均能夠合成出鋰基蒙脫石,且得到鋰基蒙脫石的性能相近。比較而言,認(rèn)為恒溫水浴改性的實驗條件較溫和,更容易操作,是較為合適的鋰基蒙脫石改性方法。采用
3、兩種不同層面電荷蒙脫石(WF和LX)為原料進(jìn)行鋰化改性,實驗結(jié)果表明,層電荷低的WF蒙脫石為原料合成出的鋰基蒙脫石的性能明顯優(yōu)于層電荷高的LX蒙脫石。通過對氯化鋰、碳酸鋰以及混合改性劑(碳酸鋰和草酸的混合液)的鋰化改性實驗研究,結(jié)果表明混合改性劑的改性效果要明顯優(yōu)于其它兩種改性劑。在單因素試驗的基礎(chǔ)上,采用正交實驗設(shè)計,對主要改性工藝參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)選擇,得到的鋰基蒙脫石合成的最佳工藝條件為:WF蒙脫石為原料,碳酸鋰和草酸的混合液為改性劑
4、,其用量為蒙脫石用量的6%,礦漿濃度為10%,恒溫水浴加熱,溫度為60℃,反應(yīng)時間為1h。最優(yōu)條件下合成鋰基蒙脫石的膨脹容為98mL/g,膠質(zhì)價為100mL/3g,醇脹值為88mL/3g。
為了表征鋰基蒙脫石應(yīng)用性能的特殊性,提出了采用醇脹值表征其在醇類溶劑體系中溶脹性能的新方法,此方法的特點(diǎn)是測試方法簡單,測試結(jié)果重現(xiàn)性好,能夠較準(zhǔn)確地表征鋰基蒙脫石在乙醇中的溶脹性能。
通過鋰基蒙脫石的熱處理實驗研究,分析熱處理對
5、鋰基蒙脫石性能和結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨著加熱溫度的升高鋰基蒙脫石的性能迅速下降,當(dāng)溫度達(dá)到130℃時,鋰基蒙脫石失去在水中的溶脹性能,膨脹容僅為1-2mL/g,膠質(zhì)價僅為7-8mL/3g;當(dāng)加熱溫度達(dá)到200℃,鋰基蒙脫石的醇脹值迅速下降,僅為20mL/3g;通過對不同熱處理鋰基蒙脫石的X射線衍射(XRD)和紅外光譜(IR)的分析,筆者認(rèn)為鋰基蒙脫石層間的鋰離子隨著活化溫度的升高,先進(jìn)入蒙脫石晶格的Al-O八面體并固定在晶格中,然
6、后進(jìn)入蒙脫石晶格的Si-O四面體并固定于其中。
通過鋰基蒙脫石在醇基鑄型涂料中的應(yīng)用實驗,研究了不同類型、不同用量的鋰基蒙脫石對鑄型涂料性能的影響。結(jié)果表明:鋰基蒙脫石(最優(yōu))在醇基鑄型涂料中的最佳用量為2%;低層電荷的蒙脫石原料更適合用于合成鋰基蒙脫石,其在鑄型涂料中的應(yīng)用性能較優(yōu);以混合液為改性劑合成的鋰基蒙脫石在醇基鑄型涂料中的應(yīng)用性能較優(yōu)。與國外知名品牌-海名斯的鋰蒙脫石以及鄭州翔宇鑄造材料有限公司生產(chǎn)的鋰基蒙脫石在醇
7、基鑄型涂料(本文配方)中的應(yīng)用性能進(jìn)行比較,結(jié)果表明:本實驗合成出鋰基蒙脫石的應(yīng)用性能較好,得到的鑄型涂料的性能為:涂6杯粘度為11s,24h懸浮性為88mL,發(fā)氣量為18mL/g,1000℃抗急熱開裂性好,無裂痕。
本研究系統(tǒng)分析了鋰化改性工藝方法、蒙脫石種類、改性劑種類、改性工藝參數(shù)等對鋰基蒙脫石結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律,得出了合成高性能鋰基蒙脫石的最佳工藝條件;通過熱處理實驗研究,闡明了鋰基蒙脫石在熱處理條件下結(jié)構(gòu)和性能的變
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