金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑的制作方法
【專利摘要】金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征在于：在反應(yīng)容器中向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸酯類單體、催化劑、引發(fā)劑、二甲基甲酰胺，攪拌速度為200~400rmp，溫度為30℃，攪拌時間30min，加入交聯(lián)劑，升溫到50℃，攪拌速度為100~200rmp，攪拌時間為1h，加入陰離子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯銨鹽、山梨醇、頻哪醇，反應(yīng)溫度40℃，攪拌速度為100~200rmp，攪拌時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、馬來酸酐，45℃反應(yīng)1h，加入阻聚劑，即得該滲透劑，具有可溶性單體的濃度極低，很環(huán)保；粘度低（粘度低于8mPa·s）、流動性好；同時，該浸滲劑無毒性、低揮發(fā)。
【專利說明】
金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種低粘度的、密封補(bǔ)強(qiáng)用的、含環(huán)氧基單體的金屬鑄件用甲基丙烯 酸酯類的浸滲劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)化生產(chǎn)的過程中，金屬鑄件在鑄造的工藝過程中，從熔融的液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變 為固態(tài)金屬的過程中，存在體積的收縮。在該過程中，會產(chǎn)生不同程度的疏松、氣孔和夾雜 等缺陷。此外，焊件和壓鑄件也會在制造過程中存在不同程度的孔隙、裂紋、砂眼和空洞等。 這些缺陷會使加工后的機(jī)械產(chǎn)品達(dá)不到設(shè)計要求，甚至導(dǎo)致鑄件的報廢。有些缺陷不容易 被發(fā)現(xiàn)，到加工后經(jīng)過試壓才出現(xiàn)問題、發(fā)生報廢，造成原材料和機(jī)加工的浪費(fèi)。因此，在機(jī) 械加工過程后，需要對鑄件進(jìn)行密封和補(bǔ)強(qiáng)的后處理。
[0003] 浸滲處理就是為了達(dá)到這種目的而產(chǎn)生的一種新工藝，其使用的密封和補(bǔ)強(qiáng)介質(zhì) 就是起初處于液體狀態(tài)、經(jīng)過處理而固化的浸滲劑。浸滲技術(shù)是利用浸滲劑在外加壓力的 作用下，滲入到多孔或者縫隙中，經(jīng)過固化反應(yīng)而達(dá)到填補(bǔ)損傷的目的，是隨著現(xiàn)代科技發(fā) 展而誕生的一項新技術(shù)。對于零件的加工過程根據(jù)不同的情況和技術(shù)要求，主要有涂滲法、 壓力滲入法、真空浸滲法和自然浸滲法等，也可以分為局部和整體的浸滲修補(bǔ)法。浸滲處理 解決了壓鑄件、焊件等普遍存在的疏松和微孔等缺陷，增加氣密性，從而大幅提高產(chǎn)品的質(zhì) 量，節(jié)省了材料的消耗和加工的能耗。目前，浸滲處理也廣泛用于機(jī)械、冶金、電機(jī)電器和電 子元器件等領(lǐng)域，并被鑄造、陶瓷、木材等多個工程部門廣泛使用。
[0004] 由于浸滲處理可以針對整個機(jī)械零件或構(gòu)件進(jìn)行處理，在近年來得到了廣泛的應(yīng) 用和發(fā)展。常用的浸滲劑，主要有無機(jī)浸滲劑(硅酸鈉為主要成分的浸滲劑）、不飽和聚酯化 合物（以苯二甲酸丙烯酯為主要成分的浸滲劑)浸滲劑和甲基丙烯酸酯類型的浸滲劑等。目 前應(yīng)用較多的是甲基丙烯酸酯浸滲劑，按聚合固化的反應(yīng)機(jī)理，該浸滲劑又可分為厭氧型 和熱固化型兩種。
[0005] 甲基丙烯酸酯類單體是高分子領(lǐng)域常用的樹脂體系之一，一般通過復(fù)配以提高性 能，其中含有一定量的多官能基團(tuán)的甲基丙烯酸酯，能夠在引發(fā)劑的作用下，由低粘度的液 體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，形成高度交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，并賦予材料良好的機(jī)械物理性能，這些特 點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于包含浸滲在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。
[0006] 甲基丙烯酸酯類的單體中，有些聚合物單體可以在水中部分溶解、單體自身也可 以保持一定量的水分;單體聚合后可被水或有機(jī)溶劑溶脹，甚至溶解，這是浸滲行業(yè)不希望 看到的現(xiàn)象;聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中高分子鏈之間的交聯(lián)起著至關(guān)重要的作用，該交聯(lián)作用 阻止了高分子鏈在水或溶劑中的溶解或溶脹，達(dá)到抗溶劑性能，而且也賦予了聚合物的強(qiáng) 度、韌性和一定的耐熱度等。在眾多的聚合物合成方法中，將含有雙鍵的單體在交聯(lián)劑存在 下進(jìn)行聚合是一種較為常用的方法。聚合中的交聯(lián)劑必須含有兩個或兩個以上的功能團(tuán)， 在聚合過程中將線性的高分子鏈聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成為不溶和不熔的固體 材料。
[0007] 浸滲劑固化后形成的甲基丙烯酸酯樹脂除了具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐沖擊性外， 還有良好的耐候、耐水性和耐化學(xué)品性，但易產(chǎn)生熱黏冷脆現(xiàn)象，抗回黏性、熱變形溫度低； 該甲基丙烯酸酯樹脂還具有乙烯基樹脂的通病:熱分解溫度低和耐熱性能較差。此外，未固 化的浸滲劑的吸水性比較強(qiáng)，也容易部分溶解在水中，如果直接排放則對環(huán)保不利，因為排 放的水中會溶解部分甲基丙烯酸酯的可溶性單體。
[0008] 為了克服這些弊端，利用環(huán)氧樹脂優(yōu)異的耐堿性、耐化學(xué)品性、耐溶劑性、極好的 附著力的優(yōu)勢，以及對水的不溶解性，可以使用環(huán)氧單體對浸滲劑進(jìn)行改良，替代部分甲基 丙烯酸酯的可溶性單體，使固化后的甲基丙烯酸酯樹脂的性能提升，改善乙烯基樹脂的特 性。通過環(huán)氧基單體改性甲基丙烯酸酯類浸滲劑，是一類新型的功能性浸滲劑，可以大幅度 提升固化后的高分子填充材料。
[0009] 早期的浸滲處理主要是利用加壓的技術(shù)使得浸滲劑進(jìn)入零件的孔隙中。到上個世 紀(jì)中葉，真空與加壓相結(jié)合的方法，使得真空浸滲技術(shù)在機(jī)械零件的修補(bǔ)中得到更廣泛的 應(yīng)用。上個世紀(jì)八十年代以來，新型的甲基丙烯酸酯類浸滲劑得到了大力的推廣和深入的 應(yīng)用，在機(jī)械領(lǐng)域逐漸取代了其它類型的浸滲劑。在本申請中，通過添加含環(huán)氧基的單體， 大幅度提升甲基丙烯酸酯類浸滲劑的性能，其粘度較低、毒性小、低揮發(fā)，適合于各種尺寸 大小孔隙的修補(bǔ);生產(chǎn)過程中，排放的水沒有污染;固化后的高分子材料性能大大優(yōu)于普通 的甲基丙烯酸酯樹脂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明通過含環(huán)氧基團(tuán)的多功能單體與甲基丙烯酸酯類進(jìn)行復(fù)合，通過添加催化 劑、引發(fā)劑和阻聚劑，得到新型的功能性浸滲劑，具有含水量低，有較好的品質(zhì)，在排放的水 中，可溶性單體的濃度極低，很環(huán)保;粘度低(粘度低于8mPa · S)、流動性好；同時，該浸滲劑 無毒性、低揮發(fā)。
[0011]金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征在于： (1) 在反應(yīng)容器中向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸酯類單體、催化劑、引發(fā)劑、二甲基甲 酰胺，攪拌速度為200~400rmp，溫度為30 °C，攪拌時間30min，加入交聯(lián)劑，升溫到50 °C，攪拌 速度為100~200rmp，攪拌時間為lh，加入陰離子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯銨鹽、山梨醇、頻 哪醇，反應(yīng)溫度40°C，攪拌速度為100~200rmp，攪拌時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧 基聚乙二醇、馬來酸酐，45°C反應(yīng)lh; (2) 向上述反應(yīng)體系中加入阻聚劑，攪拌速度為300~500rmp，反應(yīng)溫度為30°C，時間為 2h，即得的浸滲劑，所述的二甲基甲酰胺用量為單體的1~2倍，催化劑為單體重量的1/800到 1/100,引發(fā)劑為單體重量的1/100到8/100,交聯(lián)劑為單體重量的0.02~0.05倍，阻聚劑為單 體重量的1/10000到5/10000,陰離子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯銨鹽、山梨醇、頻哪醇為單 體用量的1/1〇〇、1.5/100、3/100和4/100,而脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、馬來酸酐 分別為單體重量的〇. 02、0.03和0.05。
[0012]甲基丙烯酸酯類為甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙 烯酸戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸異己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基 丙烯酸異庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸異壬酯、 甲基丙烯酸葵酯、甲基丙烯酸異葵酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸油醇酯、甲基丙烯酸 十八酯、甲基丙烯酸十八烯酯、二甲基丙烯酸多縮乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲 基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯中的一種或二種以上任意比的混合物;交聯(lián)劑 為過氧化二異丙苯、過氧化氫二異丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基過氧化己燒的一種或二 種以上任意比的混合物;催化劑為氯化芐基三乙基銨、氯化氫四丁基銨、十八烷基二甲基羥 乙基丙烯酸銨和十八烷基三甲基丙烯酸銨、N，N-二甲基芐胺、溴化四丁基銨，二甲苯胺一種 或二種以上任意比的混合物；引發(fā)劑為過氧化苯甲酰，異丙苯過氧化氫，過氧化甲苯酸叔丁 基，過氧化二異丙苯，偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的一種或二種以上任意比的混合物； 阻聚劑為苯二酚、苯醌、蒽醌、萘醌、苦味酸中的一種或幾種。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)勢： (1) 制備得到的新型含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類功能性浸滲劑，其耐熱溫度很高， 熱分解溫度最高可達(dá)280°C;使用溫度也大大提高，可以在220~230°C下使用； (2) 浸滲劑不熔不溶、不熱變形，不熱分解，保持較高的密封性能。
[0014] 以下是本發(fā)明的具體實施例； (3) 陰離子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯銨鹽、山梨醇、頻哪醇增加浸滲劑的穩(wěn)定性； (4) 脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、馬來酸酐、四乙基氯化銨、苯甲酰氯、使?jié)B透 劑具有較強(qiáng)的滲透性和低黏度。
[0015] (5)所有的原料市場中均可購買到，只要主要成份為其可以適合。
[0016] 實施例1: (1) 向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸丙酯l〇〇kg、氯化芐基三乙基銨0.125kg、過氧化苯甲 酰lkg、二甲基甲酰胺100kg，攪拌速度為200rmp，溫度為30°C，攪拌時間30min，加入過氧化 二異丙苯2kg，升溫到50°C，攪拌速度為lOOrmp，攪拌時間為lh，加入陰離子聚丙稀酰胺lkg、 月桂醇硫酸酯銨鹽1.5kg、山梨醇3kg、頻哪醇4kg，反應(yīng)溫度40 °C，攪拌速度為lOOrmp，攪拌 時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、甲氧基聚乙二醇3kg、馬來酸酐5kg，45°C反應(yīng)lh; (2) 向上述反應(yīng)體系中加入苯二酚0.01 kg，攪拌速度為300rmp，反應(yīng)溫度為30°C，時間 為2h，即得的浸滲劑。
[0017] 由實施例1所得到浸滲劑的物理性質(zhì)如下:_
本發(fā)明在黏度、回收率、固化時間、固化后硬度方面均優(yōu)于市場的滲透劑。
[0018] 實施例2: (1)向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸丁酯50kg、甲基丙烯酸異丁酯50kg、氯化氫四丁基銨 lkg、異丙苯過氧化氫8kg、二甲基甲酰胺200kg，攪拌速度為400rmp，溫度為30°C，攪拌時間 30min，加入過氧化氫二異丙苯5kg，升溫到50°C，攪拌速度為200rmp，攪拌時間為lh，加入陰 離子聚丙烯酰胺lkg、月桂醇硫酸酯銨鹽1.5kg、山梨醇3kg、頻哪醇4kg，反應(yīng)溫度40°C，攪拌 速度為200rmp，攪拌時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、甲氧基聚乙二醇3kg、馬來酸酐 5kg，45°C 反應(yīng) lh; (2)向上述反應(yīng)體系中加入苯醌0.05kg，攪拌速度為500rmp，反應(yīng)溫度為30 °C，時間為 2h，即得的浸滲劑。
[0019] 由實施例2所得到浸滲劑的物理性質(zhì)如下：
本發(fā)明在黏度、回收率、固化時間、固化后硬度方面均優(yōu)于市場的滲透劑。
[0020] 實施例3: (1) 向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸異丁酯l〇〇kg、十八烷基二甲基羥乙基丙烯酸銨 0.625kg、過氧化甲苯酸叔丁基4.5kg、二甲基甲酰胺150kg，攪拌速度為300rmp，溫度為30 °C，攪拌時間30min，加入2，5-二甲基-2，5二叔丁基過氧化己烷3.5kg，升溫到50°C，攪拌速 度為150rmp，攪拌時間為lh，加入陰離子聚丙烯酰胺lkg、月桂醇硫酸酯銨鹽1.5kg、山梨醇 3kg、頻哪醇4kg，反應(yīng)溫度40°C，攪拌速度為150rmp，攪拌時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙稀醚 2kg、甲氧基聚乙二醇3kg、馬來酸酐5kg和苯甲酰氯2kg，45°C反應(yīng)lh; (2) 向上述反應(yīng)體系中加入蒽醌0.03kg，攪拌速度為400rmp，反應(yīng)溫度為30°C，時間為 2h，即得的浸滲劑。
[0021 ]由實施例3所得到浸滲劑的物理性質(zhì)如下：
本發(fā)明在黏度、回收率、固化時間、固化后硬度方面均優(yōu)于市場的滲透劑。
[0022] 實施例4: 向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸己酯l〇〇kg、十八烷基二甲基羥乙基丙烯酸銨0.625kg、 過氧化甲苯酸叔丁基4.5kg、二甲基甲酰胺150kg，攪拌速度為300rmp，溫度為30°C，攪拌時 間30min，加入2，5-二甲基-2，5二叔丁基過氧化己烷3.5kg，升溫到50 °C，攪拌速度為 150rmp，攪拌時間為lh，加入陰離子聚丙稀酰胺lkg、月桂醇硫酸酯銨鹽1.5kg、山梨醇3kg、 頻哪醇4kg，反應(yīng)溫度40°C，攪拌速度為150rmp，攪拌時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、 甲氧基聚乙二醇3kg、馬來酸酐5kg和四乙基氯化銨1 kg，45 °C反應(yīng)lh; (2)向上述反應(yīng)體系中加入蒽醌0.03kg，攪拌速度為400rmp，反應(yīng)溫度為30°C，時間為 2h，即得的浸滲劑 由實施例4所得到浸滲劑的物理性質(zhì)如下：
本發(fā)明在黏度、回收率、固化時間、固化后硬度方面均優(yōu)于市場的滲透劑。
【主權(quán)項】
1. 金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征在于： 在反應(yīng)容器中向反應(yīng)容器中加入甲基丙烯酸酯類單體、催化劑、引發(fā)劑、二甲基甲酰 胺，攪拌速度為200~400rmp，溫度為30°C，攪拌時間30min，加入交聯(lián)劑，升溫到50°C，攪拌速 度為100~200rmp，攪拌時間為lh，加入陰離子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯銨鹽、山梨醇、頻哪 醇，反應(yīng)溫度40°C，攪拌速度為100~200rmp，攪拌時間為2h，加入脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基 聚乙二醇、馬來酸酐，45°C反應(yīng)lh; 向上述反應(yīng)體系中加入阻聚劑，攪拌速度為300~500rmp，反應(yīng)溫度為30 °C，時間為2h， 即得的浸滲劑，所述的二甲基甲酰胺用量為單體的1~2倍，催化劑為單體重量的1/800到1/ 100,引發(fā)劑為單體重量的1/100到8/100,交聯(lián)劑為單體重量的0.02~0.05倍，阻聚劑為單體 重量的1/10000到5/10000,陰離子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯銨鹽、山梨醇、頻哪醇為單體 用量的1/1〇〇、1.5/100、3/100和4/100,而脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、馬來酸酐分 別為單體重量的0.02、0.03和0.05。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征 在于：甲基丙烯酸酯類為甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯 酸戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸異己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙 烯酸異庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸異壬酯、甲 基丙烯酸葵酯、甲基丙烯酸異葵酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸油醇酯、甲基丙烯酸十 八酯、甲基丙烯酸十八烯酯、二甲基丙烯酸多縮乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基 丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯中的一種或二種以上任意比的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征 在于:交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯、過氧化氫二異丙苯、2，5-二甲基-2，5二叔丁基過氧化己 烷的一種或二種以上任意比的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征 在于:催化劑為氯化芐基三乙基銨、氯化氫四丁基銨、十八烷基二甲基羥乙基丙烯酸銨和十 八烷基三甲基丙烯酸銨、N，N-二甲基芐胺、溴化四丁基銨，二甲苯胺一種或二種以上任意比 的混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬鑄件用含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征 在于：引發(fā)劑為過氧化苯甲酰，異丙苯過氧化氫，過氧化甲苯酸叔丁基，過氧化二異丙苯，偶 氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的一種或二種以上任意比的混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含環(huán)氧基單體的甲基丙烯酸酯類浸滲劑，其特征在于:阻 聚劑為苯二酚、苯醌、蒽醌、萘醌、苦味酸中的一種或幾種。
【文檔編號】C08F265/06GK106046266SQ201610365245
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】初麗萍, 李成
【申請人】初麗萍