消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒及其制備方法。所述消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒采用苯乙烯、脫鹽水、甲基丙烯酸甲酯、MBS樹脂、磷酸鈣、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蠟、石油醚和表面活性劑，經(jīng)混合、反應(yīng)生成。這種共聚顆粒，在高溫下分解生成低分子液體和氣體，不會有碳渣在模殼型腔內(nèi)殘留，可降低鑄件中碳的含量，不會影響鑄件的力學(xué)性能。
【專利說明】消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鑄造模具的生產(chǎn)原料及其制備方法。具體說，是鑄造過程中，用來制造消失模的改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒及其制備方法，特別適用于汽車零部件的鑄造。
【背景技術(shù)】
[0002] 消失模鑄造又稱為干砂實(shí)型負(fù)壓鑄造，是目前國際上最先進(jìn)的鑄造工藝之一，被譽(yù)為鑄造史上的一次“革命”，國內(nèi)外稱之為21世紀(jì)綠色鑄造。
[0003]消失模鑄造是采用易汽化的泡沫塑料(最常見的是可發(fā)性聚苯乙烯）來制作模樣的，模樣不僅決定鑄件的形狀、尺寸，而且參與澆注過程中一系列物理化學(xué)變化。因此，模樣材料的性能成為影響鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。雖然，采用可發(fā)性聚苯乙烯進(jìn)行消失模鑄造與傳統(tǒng)砂型鑄造相比具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)澆注溫度大于900°C時，可發(fā)性聚苯乙烯會受熱分解產(chǎn)生大量的碳渣殘存于模樣消失后的模殼型腔內(nèi)，從而增加了鑄件中碳的含量，使得鑄件的力學(xué)性能受到很大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，這種共聚顆粒，在高溫下不會分解生成碳渣，不會對鑄件的力學(xué)性能造成影響。
[0005]本發(fā)明要解決的另一個問題是提供一種制備消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒的方法。
[0006]為解決上述問題，采取以下方案：
本發(fā)明的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，其特征在于包括以下重量份數(shù)的原料：苯乙烯80~100份；脫鹽水100~120份；甲基丙烯酸甲酯5~15份；MBS樹脂I~3份；磷酸鈣I. 5^2. 5份；過氧化苯甲酰O. 3^0. 5份；過氧化苯甲酸叔丁酯O. 1-θ. 3份；聚乙烯蠟O. 1-0. 3份；石油醚5~7份；表面活性劑O. 2^0. 4份。所述MBS樹脂是甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
[0007]其中：所述甲基丙烯酸甲酯在20°C時的粘度為0.6cP，偶極矩為1.61.97D;所述MBS樹脂為白色粉末狀，其40目通過率> 98%，揮發(fā)份< I. 5% ;所述聚乙烯蠟是粒狀或粉末狀的低分子量的聚烯烴，其分子量范圍在1000~3500之間，分子量分散指數(shù)< 2.0 ;所述表面活性劑為硬脂酸三甘油酯。
[0008]制備消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒的方法依次包括以下步驟：
先將脫鹽水倒入反應(yīng)釜內(nèi)，在均勻攪拌的同時，依次加入磷酸鈣、苯乙烯、甲基丙烯酸
甲酯、MBS樹脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蠟，并按照O. 5-1. (TC /分鐘的升溫速度對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫；當(dāng)溫度升至85~90°C時，恒溫保持400~520分鐘，使物料形成粒徑為16~40目的顆粒；
之后，加入石油醚，并繼續(xù)對反應(yīng)釜加溫，使反應(yīng)釜的溫度達(dá)到12(T13(TC、壓力達(dá)到0.60-0.70MPa,并在此溫度和壓力下保持300~420分鐘；
之后，停止加溫，采用夾套冷卻方法對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度降至40°C以下；
之后，采用離心式過濾機(jī)對物料進(jìn)行過濾，濾除物料中的水份，并用熱空氣氣流對經(jīng)過濾的物料進(jìn)行干燥處理；
最后，加入表面活性劑，并進(jìn)行均勻攪拌，得到適于汽車鑄造消失模用途的改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒。
[0009]采取上述方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒是由苯乙烯、脫鹽水、甲基丙烯酸甲酯、MBS樹脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、磷酸鈣等制成，由于含有甲基丙烯酸甲酯及MBS樹脂等原料，使得聚合物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。丙烯酸酯鏈節(jié)在高溫下是拉鏈?zhǔn)椒纸?，其易生成低分子的液體和氣體，容易引出，不會在模殼型腔內(nèi)殘留，從而可減低鑄件中碳的含量，不會影響鑄件的力學(xué)性能。另外，選用MBS樹脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)還可改善模樣制備的融結(jié)性能和剛性，從而提高鑄件的表面光潔度。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]實(shí)施例一
選取80份的苯乙烯、100份的脫鹽水、甲基丙烯酸甲酯5份、MBS(甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯樹脂)1份、I. 5份的磷酸鈣、0. 3份的過氧化苯甲酰、0. 1份的過氧化苯甲酸叔丁酯、0. 1份的聚乙烯蠟、5份的石油醚、0. 2份的表面活性劑。其中，所述表面活性劑為硬脂酸
三甘油酯。
[0012]先將脫鹽水倒入反應(yīng)釜內(nèi)，在均勻攪拌的同時，依次加入磷酸鈣、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯樹脂)、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蠟，并按照0. 5-1. (TC /分鐘的升溫速度對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫。當(dāng)溫度升至85°C時，恒溫保持400分鐘，使物料形成粒徑為4(T16目的顆粒。
[0013]之后，加入石油醚，并繼續(xù)對反應(yīng)釜加溫，使反應(yīng)釜的溫度達(dá)到120°C、壓力達(dá)到
0.60MPa,并在此溫度和壓力下保持300分鐘。
[0014]之后，停止加溫，采用夾套冷卻方法對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度降至 40°C。
[0015]之后，采用離心式過濾機(jī)對物料進(jìn)行過濾，濾除物料中的水份，并用熱空氣氣流對經(jīng)過濾的物料進(jìn)行干燥處理。
[0016]最后，加入硬脂酸三甘油酯0. 2份，并進(jìn)行均勻攪拌，得到適用于鑄造用途的改性可發(fā)性聚苯乙烯顆粒。
[0017]實(shí)施例二
選取90份的苯乙烯、110份的脫鹽水、甲基丙烯酸甲酯10份、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯樹脂)2份、2份的磷酸鈣、0. 4份的過氧化苯甲酰、0. 2份的過氧化苯甲酸叔丁酯、0. 2份的聚乙烯蠟、6份的石油醚、0. 3份的表面活性劑。其中，所述表面活性劑為硬脂酸三甘油酯。
[0018]先將脫鹽水倒入反應(yīng)釜內(nèi)，在均勻攪拌的同時，依次加入磷酸鈣、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯樹脂)、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蠟，并按照O. 5-1. (TC /分鐘的升溫速度對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫。當(dāng)溫度升至85°C時，恒溫保持460分鐘，使物料形成粒徑為40-16目的顆粒。
[0019]之后，加入石油醚，并繼續(xù)對反應(yīng)釜加溫，使反應(yīng)釜的溫度達(dá)到125°C、壓力達(dá)到
O.65MPa，并在此溫度和壓力下保持360分鐘。 [0020]之后，停止加溫，采用夾套冷卻方法對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度降至 40°C。
[0021]之后，采用離心式過濾機(jī)對物料進(jìn)行過濾，濾除物料中的水份，并用熱空氣氣流對經(jīng)過濾的物料進(jìn)行干燥處理。
[0022]最后，加入硬脂酸三甘油酯O. 3份，并進(jìn)行均勻攪拌，得到適用于鑄造用途的改性可發(fā)性聚苯乙烯顆粒。
[0023]實(shí)施例三
選取100份的苯乙烯、120份的脫鹽水、甲基丙烯酸甲酯15份、MBS(甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯樹脂)3份、2. 5份的磷酸鈣、O. 5份的過氧化苯甲酰、O. 3份的過氧化苯甲酸叔丁酯、O. 3份的聚乙烯蠟、7份的石油醚、O. 4份的表面活性劑。其中，所述表面活性劑為硬脂
酸三甘油酯。
[0024]先將脫鹽水加入反應(yīng)釜內(nèi)，在均勻攪拌的同時，依次加入磷酸鈣、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯樹脂)、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蠟，并按照O. 5-1. (TC /分鐘的升溫速度對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫。當(dāng)溫度升至90°C時，恒溫保持520分鐘，使物料形成粒徑為40-16目的顆粒。
[0025]之后，加入石油醚，并繼續(xù)對反應(yīng)釜加溫，使反應(yīng)釜的溫度達(dá)到130°C、壓力達(dá)到
O.70MPa,并在此溫度和壓力下保持420分鐘。
[0026]之后，停止加溫，采用夾套冷卻方法對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度降至 40。。。
[0027]之后，采用離心式過濾機(jī)對物料進(jìn)行過濾，濾除物料中的水份，并用熱空氣氣流對經(jīng)過濾的物料進(jìn)行干燥處理。
[0028]最后，加入硬脂酸三甘油酯O. 4份，并進(jìn)行均勻攪拌，得到適用于鑄造用途的改性可發(fā)性聚苯乙烯顆粒。
【權(quán)利要求】
1.消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，其特征在于包括以下重量份數(shù)的原料： 苯乙烯80~100份； 脫鹽水100~120份； 甲基丙烯酸甲酯5~15份； MBS樹脂I~3份; 磷酸鈣I. 5^2. 5份； 過氧化苯甲酰0. 3、. 5份； 過氧化苯甲酸叔丁酯0. ro. 3份； 聚乙烯蠟0. f 0.3份； 石油醚5~7份； 表面活性劑0. 2^0. 4份； 其中，所述MBS樹脂是甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
2.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，其特征在于所述甲基丙烯酸甲酯在20°C時的粘度為0. 6cP，偶極矩為I. 6^1. 97D。
3.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，其特征在于所述MBS樹脂為白色粉末狀，其40目通過率> 98%，揮發(fā)份< I. 5%。
4.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，其特征在于所述聚乙烯蠟是粒狀或粉末狀的低分子量的聚烯烴，其分子量范圍在10001500之間，分子量分散指數(shù)< 2.0。
5.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，其特征在于所述表面活性劑為硬脂酸三甘油酯。
6.制備權(quán)利要求1所述的消失模鑄造用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒的方法，其特征在于依次包括以下步驟： 先將脫鹽水倒入反應(yīng)釜內(nèi)，在均勻攪拌的同時，依次加入磷酸鈣、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS樹脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蠟，并按照0. 5-1. (TC /分鐘的升溫速度對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫；當(dāng)溫度升至85~90°C時，恒溫保持400~520分鐘，使物料形成粒徑為16~40目的顆粒； 之后，加入石油醚，并繼續(xù)對反應(yīng)釜加溫，使反應(yīng)釜的溫度達(dá)到12(T13(TC、壓力達(dá)到.0. 6(T0. 70MPa,并在此溫度和壓力下保持300~420分鐘； 之后，停止加溫，采用夾套冷卻方法對反應(yīng)釜進(jìn)行降溫，使反應(yīng)釜內(nèi)的物料溫度降至.40°C以下； 之后，采用離心式過濾機(jī)對物料進(jìn)行過濾，濾除物料中的水份，并用熱空氣氣流對經(jīng)過濾的物料進(jìn)行干燥處理； 最后，加入表面活性劑，并進(jìn)行均勻攪拌，得到適于汽車鑄造消失模用途的改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒。
【文檔編號】C08F220/14GK103483490SQ201310463158
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】華嘯威, 許銘, 吳鈞, 楊琪, 項(xiàng)汛, 郭慶, 陳海燕 申請人:無錫興達(dá)泡塑新材料股份有限公司