专利名称：新型可发性共聚树脂及制备方法
技术领域：
本发明一种用于制造消失模型材料的可发性共聚树脂(简称StMMA)制备方法，属消失模铸造材料制造领域。
背景技术：
铸造工艺中采用的消失模铸造(即EPC工艺)是一种无余量、精确成型的新工艺。由于采用易气化的泡沫塑料作模型，无需取模、无分型面、无泥芯，因而无飞边毛刺，无拔模斜度，减少了由型芯块组合而造成的尺寸误差。尺寸精度和表面粗糙度接近熔模铸造。因为消失模铸造采用干砂造型，根除了由于型砂中的水、粘结剂及其他添加剂带来的缺陷，铸造废品率显著下降。尤其是这种新工艺对操作工人技术水平要求不高，就可获得高质量的铸件。其次，消失模铸造容易实现消洁生产。浇注时模型分解产生的有机物少，有机物的排放量只占浇注铁水重量的O.3％，而自硬砂有机物占到5％。同时产生有机物的时间短，地点集中易于通过负压抽吸集中处理排放，实现对环境的无公害排放。此外旧砂回收率为97％以上，省去了砂型铸造配砂和旧砂回收利用的操作系统，减少了石英粉危害三是为铸件结构设计提供了充分的自由度，原先由多个零件加工组装的构件，可以通过分片制模然后粘结起来整体铸出，原先需加工形成的孔、洞可以直接铸出，因而大大节约了加工装配工时和费用，同时也减少加工装备投资。一般说采用EPC工艺，设备投资可降低30～50％，铸件成本可降低10～30％。但，其存在的不足是一是模型浇注黑色金属时出现的碳缺陷问题；二是由于EPS分子中含有热力学稳定的富碳的苯结构，使之很难分解；三是由于EPS分解速度比较慢，是一种无序的断裂方式分解，并产生大量的液体，这些液体长时间与熔融的金属液接触使具有苯环结构中碳氧键裂解，形成氢和碳，增加了碳被型腔捕集的机会，而在砂子中含有一些粘稠状的残留物，为砂子的再利用带来了问题。由上知用EPS模型主要缺点是易引起铸铁及铸钢件的碳缺陷。
发明内容
本发明设计目的避免背景技术中的不足之处，设计一种能够有效果避免EPS模型浇注黑色金属时出现的碳缺陷难题。
大家知道，在消失模铸造工艺中，模型制造是一个非常重要的关键，已为人们所共识，选择什么样的原材料和制造工艺，以获得密度低、尺寸精确、表面光洁的模型是获得优质铸件的前提。为此，本发明在对消失模铸造模型材料的设计上力求达到一是气化温度和发气量低；二是气化迅速、完全、残留物要少；三是密度小、强度和表面刚性好，以使模样在在制造、搬运和干砂填充过程中不易损伤，确保模样尺寸和形状稳定；四是品种规格齐全，以适应不同材质及结构的铸件和制模需要。为了实现上述技术要求，本发明在对背景技术中------可发性聚苯乙烯(EPS)的基础上，经过数年的反复论证、试验、研究，开发出既能够继承EPS优点，又能够彻底有效地避免EPS的苯乙烯--甲基丙烯酸甲脂共聚树脂(StMMA)，以实现本发明的设计目的。其技术方案①新型可发性共聚树脂，(重量分数)至少含有混合单体100、去离子水150～300、分散剂0.3～0.6、发泡剂8～15、引发剂0.3～0.8、改性助剂0.02～0.1。②新型可发性共聚树脂，其分子结构， ③新型可发性共聚树脂制备方法，如权利要求1～3所述，把0.3～0.8引发剂、0.02～0.1改性助剂、8～15发泡剂、100混合单体混合，加入0.3～0.6分散剂及150～300去离子水进行聚合后，用水水洗后、废水排掉，干燥聚合物、混合后，再筛分得可发性树脂球粒，最后包装成成品。
表1，是EPS、StMMA的性能对照表。从表1中可以得知本发明与背景技术相比所具有的优点如下一是分子结构不同，EPS分子中有8个碳，碳含量为92％，而StMMA共聚树脂(MMA∶St＝70∶30)碳含量为69.6％，并且StMMA分子中有2个氧原子，在浇注温度下，一般氧以CO气体形式逸出。因此，每个氧原子要消除一个碳原子，进一步减少残碳产生的可能性。因此，解决了在EPC工艺中用EPS模型浇注黑色金属时出现的碳缺陷问题，解决了EPS模型材料造成的钢铸件“增碳”问题；二是克服了用EPS模型材料浇注钢铸件时因表面严重增碳所造成的铸件缺陷；三是玻璃化转变温度不同，EPS为80～100℃，StMMA为1 00～105℃；四是EPS适用范围小，StMMA适用范围大(见表2)；五是EPS颗粒大，只能用于制作壁厚的铸件，无法制作壁薄的铸件，而StMMA树脂具有优良的阻隔性，使之有可能用更细(0.17-0.20mm)珠粒，生产薄壁(2.0-2.5mm)铸件。因此，既可以制作壁厚的铸件，又可以制作壁薄的铸件；六是StMMA分解物主要气体，能很快通过涂层逸出，浇注后用过砂子很干净，流动性好，完全可重复使用。
附表说明表1是EPS、StMMA的性能对照表。
表2是产品质量指标及应用范围。
图1是新型可发性共聚树脂制备方法的方框示意图。
图2是消失模铸造模型的成型工艺方框图示意图。
具体实施例方式实施例1新型可发性共聚树脂，(重量分数)至少含有混合单体100、去离子水300、分散剂0.3、发泡剂8、引发剂0.8、改性助剂0.1。混合单体由甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)构成，其MMA∶ST＝5∶95；引发剂为有机过氧化物BPO，TBPO，TBPB；发泡剂为C4-C6低沸点烃类化合物；改性助剂主要有二乙烯苯(DVB)，二甲基丙烯酸乙二醇酯(DMAE)，甲基丙烯酸十六烷酯等；分散剂为纤维素醚，主要有羟乙基纤维素醚，羟丙基纤维素醚等。
实施例2在实施例1的基础上，(重量分数)混合单体100、去离子水150、分散剂0.6、发泡剂15、引发剂0.3、改性助剂0.02。其MMA∶ST＝95∶5。
实施例3在实施例1的基础上，(重量分数)混合单体100、去离子水225、分散剂0.45、发泡剂11.5、引发剂0.55、改性助剂0.06。其MMA∶ST＝50∶50。
实施例4新型可发性共聚树脂制备方法，如权利要求1～3所述，首先把有机过氧化物引发剂、改性助剂、发泡剂加入到由甲基丙烯酸甲脂(MMA)、苯乙烯(ST)构成的单体中构成混合均匀的混合单体；其次把去离子水加入聚合反应釜中，并在搅拌下加入分散剂羟乙基纤维素醚、羟丙基纤维素醚溶介混合均匀后，密封聚合釜、通N2气排除釜中空气(氧气)后加入上述混合单体，聚合反应温度60～95℃、15～22小时、压力3～6Kg，反应结束后将残留物用水洗净、脱水，干燥温度≤40℃条件下干燥即得可发性树脂球粒。分散剂一次性加入聚合反应中；水洗是指将残留单体洗净；干燥温度小于40℃；混合时加入＞1％的抗静电剂或表面活性剂；筛分是指标样筛分。
实施例5消失模铸造模型的成型工艺1、原始珠粒选用根据铸件材质及对铸件的质量要求来选择品种，再根据铸件的最小壁厚来选用珠粒规格。
2、预发泡消失模式铸造用珠粒的预发泡常采用间歇式预发机。间歇式预发机有两种即间歇式蒸汽预发泡机和真空式预发泡机。
3、干燥、熟化一般需用流化床干燥处理，干燥风温为25～35℃，使珠粒含水率降至2％以下；经预发后的珠粒内部呈减压状态。为了使其稳定，通常须存放一段时间后才能使用，这段时间称为熟化。
4、成型发泡消失模泡沫塑料一般采用蒸缸成型或压机成型两种工艺；压机有平板机和自动机等，大多采用立式平板机。
表1 EPS、StMMA的性能
表2产品质量指标及应用范围
权利要求
1.一种新型可发性共聚树脂，其特征是(重量分数)至少含有混合单体100、去离子水150～300、分散剂0.3～0.6、发泡剂8～15、引发剂0.3～0.8、改性助剂0.02～0.1。
2.根据权利要求1所述的新型可发性共聚树脂，其特征是混合单体由甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)构成；引发剂为有机过氧化物BPO，TBPO，TBPB；发泡剂为C4-C6低沸点烃类化合物；改性助剂主要有二乙烯苯(DVB)，二甲基丙烯酸乙二醇酯(DMAE)，甲基丙烯酸十六烷酯等；分散剂为纤维素醚，主要有羟乙基纤维素醚，羟丙基纤维素醚等。
3.根据权利要求2所述的新型可发性共聚树脂，其特征是MMA∶ST＝(5～95)∶(95～5)。
4.一种新型可发性共聚树脂，其特征是其分子结构，
5.一种新型可发性共聚树脂制备方法，其特征是如权利要求1～3所述，引发剂、改性助剂、发泡剂、混合单体混合，加入分散剂及去离子水进行聚合后，用水水洗后、废水排掉，干燥聚合物、混合后，再筛分得可发性树脂球粒，最后包装成成品。
6.根据权利要求5所述的新型可发性共聚树脂制备方法，其特征是聚合反应温度为65～95℃，时间15～20小时，压力3～6Kg；。水洗是指将残留单体洗净；干燥温度小于40℃；混合时加入≤1％的抗静电剂或表面活性剂；筛分是指标样筛分。
全文摘要
本发明一种用于制造消失模型材料的可发性共聚树脂制备方法,至少由混合单体、去离子水、分散剂、发泡剂、引发剂、改性助剂构成。优点:一是分子结构不同,StMMA共聚树脂(MMA∶St＝70∶30)碳含量为69.6%,并且StMMA分子中有2个氧原子,在浇注温度下,一般氧以CO气体形式逸出。因此,每个氧原子要消除一个碳原子,进一步减少残碳产生的可能性。因此,解决了在EPC工艺中用EPS模型浇注黑色金属时出现的碳缺陷问题,解决了EPS模型材料造成的钢铸件“增碳”问题；二是StMMA树脂具有优良的阻隔性,使之有可能用更细(0.17－0.20mm)珠粒,生产薄壁(2.0－2.5mm)铸件。因此,既可以制作壁厚的铸件,又可以制作壁薄的铸件；三是StMMA分解物主要气体,能很快通过涂层逸出,浇注后用过砂子很干净,流动性好,完全可重复使用。
文档编号C08J9/20GK1422878SQ0211801
公开日2003年6月11日 申请日期2002年4月16日 优先权日2002年4月16日
发明者唐锁云, 韩晓红 申请人:杭州余杭亚太化工有限公司