含短切玻璃纤维的熔模精铸型壳用硅溶胶涂料的流变行为

摘要

硅溶胶型壳是目前熔模铸造中应用最为广泛的一种型壳，但是其湿强度低、干燥速率慢以及制壳周期长。而采用玻璃纤维增强熔模精铸硅溶胶型壳，有望解决上述问题。在制壳用涂料中直接掺混纤维，不会增加制壳工艺的复杂程度。但是纤维的加入无疑会改变涂料的流变性，进而决定了涂料的工艺性能。因此，有必要研究纤维对熔模铸造用硅溶胶涂料流变性的影响规律，从而能够对涂料进行有效的调控。
　　本文以Φ13.0 um×1.0~5.0 mm的原样玻璃纤维为增强相，分别将质量分数为0.1~0.9 wt％的原样玻璃纤维和用KH550改性的玻璃纤维加入到制壳用涂料中，采用RS流变仪测试涂料的流变性并计算了在变剪切速率条件下涂料的触变环面积，研究了纤维的加入量、长度等参数对涂料的流变性影响规律。
　　研究发现，随着原样玻璃纤维的长度和掺量增加，涂料的表观粘度、触变性和悬浮性都增大；纤维掺量对涂料流变性的影响比纤维长度的影响更显著。原样玻璃纤维的长度不超过2.0 mm时，随着纤维加入量的增加，涂料在相同的剪切速率下的表观粘度以及在150 s-1剪切速率时的高剪粘度值均增大，触变性和悬浮性提高。原样玻璃纤维的长度超过2.0 mm时，随着纤维加入量的增加，涂料的粘度值先增大后减小，但仍高于不加入纤维的涂料。涂料中加入0.7 wt%的4.0 mm长的玻璃纤维时，其表观粘度值最高，达到0.22 Pa·s，与不加纤维的涂料相比，表观粘度值增加了214%，触变性提高，其触变环面积增大了91.95%，涂料的悬浮性达到86%。
　　原样玻璃纤维用KH550改性处理有助于改善其在涂料中的分散性。经表面改性的玻璃纤维长度不超过4.0 mm时，随着纤维加入量的增加，涂料在相同的剪切速率下的表观粘度以及当剪切速率为150 s-1时的高剪粘度值均增大，触变性和悬浮性提高，且均高于含相同尺寸、相同加入量的原样玻璃纤维的涂料。表面改性纤维的长度为5.0 mm时，涂料的粘度值随着纤维加入量的增加先增大后减小。涂料中加入0.7wt%的5.0 mm长的表面改性纤维后，其高剪粘度值及触变环面积比不含纤维的涂料分别提高了85.7%及114.7%，涂料的悬浮性达到91%。
　　在纤维尺寸相同、加入量相同的条件下，表面改性处理的纤维对涂料的流变行为影响更为显著。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 熔摸铸造用型壳应用现状及存在的问题

1.3 硅溶胶型壳改进的方法与途径

1.4 短切玻璃纤维在纤维增强复合材料的应用

1.5 涂料流变学及其研究现状

1.6 本文研究的主要内容及预期达到的目标

1.7 拟采用的技术路线

第二章试验过程及性能测试

2.1 涂料配制用原材料

2.2 涂料的组成及编号

2.3 涂料的制备

2.3 涂料性能的测试

第三章 原样纤维加入量对涂料流变性的影响

3.1 前言

3.2 表观粘度

3.3 触变性

3.4 含原样纤维涂料的高剪粘度分析

3.5 含原样纤维涂料的悬浮性

第四章表面改性的玻璃纤维加入量对涂料流变性的影响

4.1 前言

4.2 表观粘度

4.3 触变性

4.4 高剪粘度

4.5 悬浮性

第五章 结 论

参考文献

致谢

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