انواع و عملکردهای پراکنده کننده برای ریخته های نسوز

دیسپرسانت ها به طور گسترده در ریخته گری های نسوز استفاده می شود. به طور کلی، حالت های ساخت قالب های ریخته گری نسوز شامل قالب گیری ارتعاشی و قالب گیری تفنگی است. با بهبود خواص رئولوژیکی قالب دیرگداز می توان زمان ساخت دستگاه ریخته گری نسوز و شدت کار کارگران را کاهش داد. مستقیم ترین و مؤثرترین راه برای بهبود خواص رئولوژیکی دستگاه ریخته گری و کاهش نیاز آب دستگاه ریخته گری، انتخاب دیسپرس کننده مناسب در قالب ریخته گری نسوز سیستم مربوطه است.
کاربرد پراکنده ها در ریخته گری های نسوز در ابتدا بر اساس تجربه در زمینه بتن بود. در دهه 1950، لیگنوسولفونات و عوامل کاهنده آب پلی فسفات سدیم در قالب های ریخته گری نسوز برای ساخت ارتعاش مورد استفاده قرار گرفتند. 10 تا 15 درصد از دهه 1960 تا 1980، ترکیبات پلی سولفونات به عنوان عوامل کاهش دهنده آب نسل دوم در ریخته گری های خود جریان استفاده می شود و نرخ کاهش آب می تواند به 20 درصد -25 درصد برسد. نسل سوم فوق روان‌کننده‌های ویژه عمدتاً ترکیبات پلی کربوکسیلات هستند که می‌توانند پس از جذب روی سطح ذرات، میزان کاهش آب را از طریق اثر بازدارندگی فضایی به 20 درصد -30 درصد برساند. وانگ و همکاران اثرات سه ماده پراکنده، نفتالین سولفونات، تری پلی فسفات سدیم و پلیمر اکریلیک را بر روی مورفولوژی هیدرات و خواص ریخته گری سیمان CMA مطالعه کرد.
او دریافت که پراکنده‌ها در قالب‌های ریخته‌گری با پیوند سیمانی نه تنها می‌توانند ذرات سیمان را پراکنده کنند، بلکه بر مورفولوژی محصولات هیدراتاسیون سیمان نیز تأثیر می‌گذارند و در نتیجه بر خواص مکانیکی مواد ریخته‌گری تأثیر می‌گذارند. لوپس و همکاران از پلی فسفات سدیم و اسید سیتریک به عنوان پراکنده کننده برای تهیه مواد ریخته گری ترکیبی اسید فسفریک خودجریان استفاده کرد. او معتقد بود که هیدرولیز زنجیره‌های بلند مولکولی کوچک فسفات‌ها در پلی‌فسفات سدیم می‌تواند باعث تسریع و بهبود ارزش خودجریان ماده ریخته‌گری شود. بدیعی و اوتروج و همکاران. سعی در بهبود خواص رئولوژیکی آن با کنترل محتوای سل سیلیس در قالب ریخته گری داشت. نتایج نشان داد که افزودن 9 درصد -11 درصد کسر جرمی سل سیلیس می‌تواند به طور قابل‌توجهی مقدار خودجریان قالب ریخته‌گری را به میزان 80-110 درصد بهبود بخشد. آنجوس و همکاران اثر پخش‌کننده‌های مختلف (پلیمر مبتنی بر پلی اتیلن گلیکول، اسید سیتریک (CA)، و تری پلی فسفات سدیم (STPP)) را بر روی خواص رئولوژیکی مواد ریخته‌گری برای سیستم‌های سل آلومینیوم-سیلیکا مورد مطالعه قرار داد. او متوجه شد که این چهار دیسپرس کننده همه افزودنی ها می توانند ویسکوزیته سیستم را کاهش دهند. و از طریق تست شوک، مشخص شد که فقط FS10 می تواند مدول ذخیره سازی و مدول تلفات سیستم را کاهش دهد و در نتیجه عملکرد ساخت نمونه را بهبود بخشد. زو و همکاران اعتقاد بر این بود که دستگاه ریخته گری ترکیب شده با سل نیازی به استفاده از پراکنده کننده ندارد. در pH{11}}، سل سیلیس می‌تواند به عنوان یک پراکنده عمل کند تا ذرات آلومینا را از طریق عمل الکترواستاتیکی پراکنده کند تا یک رفتار سیال نیوتنی معمولی را تشکیل دهد.
1. طبقه بندی مواد پراکنده
روش های طبقه بندی پراکنده های زیادی وجود دارد که بر اساس نوع گروه آبدوست می توان آنها را به 5 نوع تقسیم کرد: پخش کننده های آنیونی، پخش کننده های کاتیونی، پخش کننده های زویتریونی، پخش کننده های غیریونی و پخش کننده های مخلوط.
پخش کننده های آنیونی عمدتاً به بارهای منفی خود برای ایجاد اثرات الکترواستاتیکی متکی هستند. گروه های یونی تفکیک شده بر روی سطح ذرات باردار جذب می شوند، ساختار لایه الکترونیکی دوگانه اصلی خود را تغییر می دهند، مقدار پتانسیل زتا ذرات کلوئیدی را افزایش می دهند و در نهایت پایداری محلول را بهبود می بخشند. به عنوان مثال، تری پلی فسفات سدیم (STPP)، اسید سیتریک (CA)، کربوکسیلات ها و سدیم نفتالین سولفونات فرمالدئید میعانات (FDN).
تری پلی فسفات سدیم:
STPP یک پخش کننده آنیونی معدنی با چگالی 0.3-0.9g/cm3 و فرمول شیمیایی Na5P3O10 است. هر دو انتها توسط Na2PO4 خاتمه می یابند. ساختار کل پخش کننده خطی است. حلالیت آن زیاد است، مقدار pH محلول آبی بین 8-10 و به راحتی هیدرولیز می شود و محصولات هیدرولیز شده عبارتند از سدیم پیروفسفات، سدیم مونوهیدروژن فسفات، سدیم دی هیدروژن فسفات و سدیم فسفات.
ب اسید سیتریک:
CA یک ترکیب اسید تری کربوکسیلیک است، فرمول شیمیایی آن H3C6H5O7 است، سه H پلاس وجود دارد که می توانند یونیزه شوند و حاوی یک مولکول آب کریستالی است. اسید سیتریک نسبتا قوی است.
پلی کربوکسیلات نوعی پراکنده کننده با ساختار "شانه ای" است که به طور مصنوعی با طراحی مولکولی تشکیل شده است. در زنجیره اصلی پلی کربوکسیلات، زنجیره های منشعب زیادی با طول و سفتی مشخص و برخی گروه های سولفونات وجود دارد که می توانند ذرات را شارژ کنند. عمدتاً با ایجاد اثر مانع فضایی بین ذرات، اثر پراکندگی ماده ریخته‌گری را به دست می‌آورد. مزیت استفاده از پلی کربوکسیلات به عنوان پراکنده این است که اثر کاهش آب آشکار است و اثر کاهش آب قوی است.
محصول خالص FDN یک پودر سفید است که از سولفوناسیون نفتالین و نمک خنثی سازی هیدروکسید سدیم به دست می آید. فرمول مولکولی C10H7SO3Na و وزن مولکولی 230.22 است. در مقابل پراکنده کننده های آنیونی. پس از تفکیک در آب، پخش کننده های کاتیونی می توانند گروه هایی با بار مثبت با فعالیت قوی تولید کنند. دو گروه در پخش کننده آمفوتریک هر دو گروه آبدوست هستند، یکی از آنها دارای بار مثبت (گروه آمینه) و دیگری دارای بار منفی (گروه کربوکسیل یا اسید سولفونیک)، زیرا گروه های مختلف در pH متفاوت هستند. در اشکال مختلف یونی در مقدار کمتر وجود دارد، بنابراین یک نقطه ایزوالکتریک برای این نوع عامل فعال وجود دارد. پخش کننده های غیر یونی در محلول آبی تجزیه نمی شوند، گروه های آبدوست عمدتاً گروه های پلی اتیلن گلیکول هستند و قطبیت عامل فعال با تعداد گروه های آبدوست کنترل می شود.