消失模专用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及消失模铸造材料领域，更具体地说，它涉及一种消失模专用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒及其生产方法。
【背景技术】
[0002]消失模铸造(又称实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
[0003]消失模铸造相较于传统的砂型铸造具有许多显著的优点，比如:一、消失模铸造不需要分型和下芯子，所以特别适用于几何形状复杂、传统铸造难以完成的箱体类、壳体类铸件、筒管类铸件；二、消失模铸用干砂埋模型，可反复使用，工业垃圾少，成本明显降低；三、消失模铸造没有飞边毛刺，清理工时可以减少80%以上；四、消失模铸造可以一线多用，不仅可以做铸铁、球铁，还可以同时做铸钢件，所以转项灵活，适用范围广；五、消失模铸造不仅适用批量大的铸造件，进行机械化操作，也适用于批量小的产品手工拼接模型；六、消失模铸造如果投资到位，可以实现空中无尘，地面无砂，劳动强度低，做业环境好，将以男工为主的行业变成了以女工为主的行业；七、消失模铸造取消了造型工序，有一定文化水平的人，经过短时间的培训就可以成为熟练的工人，所以，特别适用技术力量缺乏的地区和企业'K、消失模铸造适合群铸，干砂埋型脱砂容易，在某些材质的铸件还可以根据用途进行余热处理；九、消失模铸造不仅适用于中小件，更适用做大型铸件，如:机床床身、大口径管件，大型冷冲模件，大型矿山设备配件等。
[0004]目前的消失模铸造存在以下几点缺陷:
1.没有专用于消失模铸造工艺的聚苯乙烯泡沫(简称EPS)，目前都使用包装用EPS筛余料代用，包装用EPS通过苯乙烯单体聚合而成，其分子量过低只有5万左右，导致其强度和刚度不够，不适用消失模铸造。
[0005]2.当包装用泡沫聚苯乙烯(EPS)模用于消失模铸造中，在浇注时，包装用泡沫聚苯乙烯先随着温度的升高，其中一部分键能较弱的链段发生断裂，随着温度的持续升高，键能较强的链段也发生断裂，这就形成若干分子量较低的烃类化合物。且在这些烃类化合物中存在一部分还有碳碳双键以及碳碳三键的化合物。众所周知，有机物中碳原子占整个分子的比例越大，在燃耗过程中，更容易产生黑烟，这些黑烟是由于有机物不完全燃烧造成的，同理，碳原子含量越高的有机物，在加热分解过程中，越容易产生碳化现象。还有碳碳双键和三键的有机物明显其分子中含碳量高，这部分化合物因为其碳原子所占整个分子的比重较大，在进一步的加热过程中，容易碳化，由于在碳化后仍处于高温状态，碳原子活性也较大，因此会进入到铸件中，产生碳缺陷。EPS模样对钢铸件表面增碳量为0.3-0.5%，其在铁浇铸中最为引人注目，它表现为皱纹、冷却结疤、表面凹陷和表面下的夹渣，使得铸件的力学性能受到很大的影响，现今在我国还没有很好的方法完全解决该种缺陷，这也是众多铸造厂家不敢上消失模或上了消失模生产线却不能批量生产的一个原因。
[0006]特别是在铸铝时，碳夹杂物成为消失模铸造过程中主要问题，碳夹杂物出现于两股金属流相遇，但还没有浸润互熔而导致“冷隔”。假如铸件是循环加热一一冷却的，碳夹杂物还会导致金属疲劳断裂；假如一个铝铸件中存在碳夹杂物缺陷，那么一般情况下，该碳夹杂物缺陷将出现在每一个铸件中。在某些情况下，就铸件本身而言，当此缺陷不在铸件的重要区域时，就不是什么严重的问题。但是，对于象发动机缸体这样的铸件，由于其承受高低温循环变化和压力的考验，如果碳夹杂物出现在重要部位，造成液体在铸件内部渗漏，那么将导致极为严重的故障。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种更有效的减少铸件在铸造时产生碳缺陷问题的消失模专用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒。
[0008]本发明的第二目的在于解决现有EPS其分子量过低，强度和刚度不高的问题。
[0009]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种消失模专用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，包括重量份数分别为90?100份的苯乙烯；3?80份的甲基丙烯酸甲酯；100?140份的去离子水；0.2?0.5份的过氧化苯甲酰；0.2?0.5份的过氧化二异丙苯；0.1?0.5份的过氧化苯甲酸叔丁酯；0.001?0.01份的阴离子表面活性剂；1?2份的悬浮剂；5.0?10.0份的发泡剂；0.1?0.4份的成核剂；0.2?2份的有机溴；0.01-0.1份的具有增加分子量效果的分子量调节剂和0.3?0.5份的表面涂层剂。
[0010]本发明中通过使用甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯共同聚合产生的新聚合物改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，来提高分子量；同时通过有机溴和甲基丙烯酸甲酯的结合使用下减少碳缺陷问题的产生。有机溴在受热情况下，会产生溴化氢，溴化氢会与碳碳双键和碳碳三键发生加成反应，一方面，发生加成反应后，打破了原有碳碳双键和三键，使得整个分子中碳原子所占的比例下降，而铸件中的碳缺陷主要由于聚合物受热形成的碳碳双键以及碳碳三键的存在而产生，其在一定程度上减少了碳化；其次，溴原子的相对分子质量大于氢原子，再结合甲基丙烯酸甲酯聚合出的改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒相比于目前的聚苯乙烯泡沫，其碳元素的比例大大下降，可以有效的通过碳含量的降低来减小碳缺陷的产生。
[0011]另外，有机溴常用于阻燃，而改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒为易燃物品，可以被火点燃，故在储存、使用过程中需要特别小心，需要严格隔离火源，且需要注意原料仓库等生产场地的通风等。而有机溴的加入可以有效解决改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒为易燃的缺陷，使改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒使用更加安全，存储更加容易。
[0012]进一步的，所述有机溴是六溴环十二烷，四溴环辛烷，四溴乙烷和四溴苯酚双A/2/4/6-三溴烷基苯基烯丙基醚中的任意一种，在本发明中有机溴选择六溴环十二烷。有机溴在减少铸件增碳的同时，有机溴的使用可以在高温加热时能产生氢溴酸，且能生成自由基，它可以降低聚苯乙烯分子量从而物料能够很快的液化，使用有机溴时，经过压出作用的熔流会像水一样流出，而不使用有机溴时会像蜜糖一样流出。而六溴环十二烷融结在颗粒中，而不是依附在颗粒表面，这样就不会在颗粒被膨胀入塑模泡沫物件时妨碍颗粒的融合，故使用六溴环十二烷作为有机溴不会影响颗粒的密度、抗拉强度、耐热性和其他物理力学性能，故在本发明中的有机溴选择使用六溴环十二烷。
[0013]所述分子量调节剂为二乙烯苯，二甲基丙烯酸乙二醇/酯，烷基硫醇中任意一种或几种混合物，在本发明中分子量调节剂选择使用十二烷基硫醇。十二烷基硫醇能够阻止过度的官能团交联，使聚合物内聚力适当，其用量可以直接影响聚合物分子量大小，本发明中用来提高聚合物的分子量。
所述阴离子表面活性剂是十二烷硫酸盐，硬脂酸盐，十二烷苯磺酸盐和十二烷磺酸盐中的任意一种，本发明中阴离子表面活性剂选择使用十二烷基苯磺酸钠。使用上述阴离子表面活性剂能去除珠粒表面影响聚合的物质，使珠粒在密闭容器中更容易发泡，且可以显著提高珠粒的模塑和抗静电效果。
[0014]所述成核剂为粒状，粉末状的聚烯烃或直链、支链度少的聚烯烃，本发明中成核剂选择聚乙烯蜡。成核剂的使用可以加快聚合物的结晶速率，增加结晶密度；而聚乙烯蜡具有粘度低，软化点高，硬度好等性能，无毒，热稳定性好，高温挥发性低，对颜料的分散性，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，可提高塑料加工的生产效率，在常温下抗湿性能好，耐化学药品能力强，电性能优良，可改善成品的外观。同时由于其具有十分优异的外部润滑作用和较强的内部润滑作用，与本发明改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒相溶性好的特点，可作为其在挤出、压延、注射加工中的润滑剂，还可提高加工效率，防止和克服薄膜、管材、片材粘结，提高成品的平滑度和光泽度，改善成品外观。
[0015]1.所述发泡剂是丁烷，正戊烷，异戊烷，环戊烷，正己烷，二氧化碳就和氟化烃中的任意一种或几种混合物，在本发明中发泡剂选择使用正戊烷，异戊烷和环戊烷的混合物，所述正戊烷:异戊烷=(3~7): (7~3)，所述环戊烷为0~0.5份，正戊烧，异戊烷和环戊烷使用量根据成品的料性而定。