金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂的制作方法

文档序号:10678364阅读:512来源:国知局
金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂的制作方法
【专利摘要】金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征在于:在反应容器中向反应容器中加入甲基丙烯酸酯类单体、催化剂、引发剂、二甲基甲酰胺,搅拌速度为200~400rmp,温度为30℃,搅拌时间30min,加入交联剂,升温到50℃,搅拌速度为100~200rmp,搅拌时间为1h,加入阴离子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯铵盐、山梨醇、频哪醇,反应温度40℃,搅拌速度为100~200rmp,搅拌时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、马来酸酐,45℃反应1h,加入阻聚剂,即得该渗透剂,具有可溶性单体的浓度极低,很环保;粘度低(粘度低于8mPa·s)、流动性好;同时,该浸渗剂无毒性、低挥发。
【专利说明】
金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低粘度的、密封补强用的、含环氧基单体的金属铸件用甲基丙烯 酸酯类的浸渗剂。
【背景技术】
[0002] 在工业化生产的过程中,金属铸件在铸造的工艺过程中,从熔融的液态金属转变 为固态金属的过程中,存在体积的收缩。在该过程中,会产生不同程度的疏松、气孔和夹杂 等缺陷。此外,焊件和压铸件也会在制造过程中存在不同程度的孔隙、裂纹、砂眼和空洞等。 这些缺陷会使加工后的机械产品达不到设计要求,甚至导致铸件的报废。有些缺陷不容易 被发现,到加工后经过试压才出现问题、发生报废,造成原材料和机加工的浪费。因此,在机 械加工过程后,需要对铸件进行密封和补强的后处理。
[0003] 浸渗处理就是为了达到这种目的而产生的一种新工艺,其使用的密封和补强介质 就是起初处于液体状态、经过处理而固化的浸渗剂。浸渗技术是利用浸渗剂在外加压力的 作用下,渗入到多孔或者缝隙中,经过固化反应而达到填补损伤的目的,是随着现代科技发 展而诞生的一项新技术。对于零件的加工过程根据不同的情况和技术要求,主要有涂渗法、 压力渗入法、真空浸渗法和自然浸渗法等,也可以分为局部和整体的浸渗修补法。浸渗处理 解决了压铸件、焊件等普遍存在的疏松和微孔等缺陷,增加气密性,从而大幅提高产品的质 量,节省了材料的消耗和加工的能耗。目前,浸渗处理也广泛用于机械、冶金、电机电器和电 子元器件等领域,并被铸造、陶瓷、木材等多个工程部门广泛使用。
[0004] 由于浸渗处理可以针对整个机械零件或构件进行处理,在近年来得到了广泛的应 用和发展。常用的浸渗剂,主要有无机浸渗剂(硅酸钠为主要成分的浸渗剂)、不饱和聚酯化 合物(以苯二甲酸丙烯酯为主要成分的浸渗剂)浸渗剂和甲基丙烯酸酯类型的浸渗剂等。目 前应用较多的是甲基丙烯酸酯浸渗剂,按聚合固化的反应机理,该浸渗剂又可分为厌氧型 和热固化型两种。
[0005] 甲基丙烯酸酯类单体是高分子领域常用的树脂体系之一,一般通过复配以提高性 能,其中含有一定量的多官能基团的甲基丙烯酸酯,能够在引发剂的作用下,由低粘度的液 体迅速转变为固体,形成高度交联的聚合物网络,并赋予材料良好的机械物理性能,这些特 点使其广泛应用于包含浸渗在内的众多领域。
[0006] 甲基丙烯酸酯类的单体中,有些聚合物单体可以在水中部分溶解、单体自身也可 以保持一定量的水分;单体聚合后可被水或有机溶剂溶胀,甚至溶解,这是浸渗行业不希望 看到的现象;聚合物的网络结构中高分子链之间的交联起着至关重要的作用,该交联作用 阻止了高分子链在水或溶剂中的溶解或溶胀,达到抗溶剂性能,而且也赋予了聚合物的强 度、韧性和一定的耐热度等。在众多的聚合物合成方法中,将含有双键的单体在交联剂存在 下进行聚合是一种较为常用的方法。聚合中的交联剂必须含有两个或两个以上的功能团, 在聚合过程中将线性的高分子链联结起来,构成空间的网状结构,成为不溶和不熔的固体 材料。
[0007] 浸渗剂固化后形成的甲基丙烯酸酯树脂除了具有优良的机械强度、耐冲击性外, 还有良好的耐候、耐水性和耐化学品性,但易产生热黏冷脆现象,抗回黏性、热变形温度低; 该甲基丙烯酸酯树脂还具有乙烯基树脂的通病:热分解温度低和耐热性能较差。此外,未固 化的浸渗剂的吸水性比较强,也容易部分溶解在水中,如果直接排放则对环保不利,因为排 放的水中会溶解部分甲基丙烯酸酯的可溶性单体。
[0008] 为了克服这些弊端,利用环氧树脂优异的耐碱性、耐化学品性、耐溶剂性、极好的 附着力的优势,以及对水的不溶解性,可以使用环氧单体对浸渗剂进行改良,替代部分甲基 丙烯酸酯的可溶性单体,使固化后的甲基丙烯酸酯树脂的性能提升,改善乙烯基树脂的特 性。通过环氧基单体改性甲基丙烯酸酯类浸渗剂,是一类新型的功能性浸渗剂,可以大幅度 提升固化后的高分子填充材料。
[0009] 早期的浸渗处理主要是利用加压的技术使得浸渗剂进入零件的孔隙中。到上个世 纪中叶,真空与加压相结合的方法,使得真空浸渗技术在机械零件的修补中得到更广泛的 应用。上个世纪八十年代以来,新型的甲基丙烯酸酯类浸渗剂得到了大力的推广和深入的 应用,在机械领域逐渐取代了其它类型的浸渗剂。在本申请中,通过添加含环氧基的单体, 大幅度提升甲基丙烯酸酯类浸渗剂的性能,其粘度较低、毒性小、低挥发,适合于各种尺寸 大小孔隙的修补;生产过程中,排放的水没有污染;固化后的高分子材料性能大大优于普通 的甲基丙烯酸酯树脂。

【发明内容】

[0010] 本发明通过含环氧基团的多功能单体与甲基丙烯酸酯类进行复合,通过添加催化 剂、引发剂和阻聚剂,得到新型的功能性浸渗剂,具有含水量低,有较好的品质,在排放的水 中,可溶性单体的浓度极低,很环保;粘度低(粘度低于8mPa · S)、流动性好;同时,该浸渗剂 无毒性、低挥发。
[0011]金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征在于: (1) 在反应容器中向反应容器中加入甲基丙烯酸酯类单体、催化剂、引发剂、二甲基甲 酰胺,搅拌速度为200~400rmp,温度为30 °C,搅拌时间30min,加入交联剂,升温到50 °C,搅拌 速度为100~200rmp,搅拌时间为lh,加入阴离子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯铵盐、山梨醇、频 哪醇,反应温度40°C,搅拌速度为100~200rmp,搅拌时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧 基聚乙二醇、马来酸酐,45°C反应lh; (2) 向上述反应体系中加入阻聚剂,搅拌速度为300~500rmp,反应温度为30°C,时间为 2h,即得的浸渗剂,所述的二甲基甲酰胺用量为单体的1~2倍,催化剂为单体重量的1/800到 1/100,引发剂为单体重量的1/100到8/100,交联剂为单体重量的0.02~0.05倍,阻聚剂为单 体重量的1/10000到5/10000,阴离子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯铵盐、山梨醇、频哪醇为单 体用量的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、马来酸酐 分别为单体重量的〇. 02、0.03和0.05。
[0012]甲基丙烯酸酯类为甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙 烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基 丙烯酸异庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸异壬酯、 甲基丙烯酸葵酯、甲基丙烯酸异葵酯、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、二甲基丙烯酸多缩乙二醇酯、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种或二种以上任意比的混合物;交联剂 为过氧化二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烧的一种或二 种以上任意比的混合物;催化剂为氯化苄基三乙基铵、氯化氢四丁基铵、十八烷基二甲基羟 乙基丙烯酸铵和十八烷基三甲基丙烯酸铵、N,N-二甲基苄胺、溴化四丁基铵,二甲苯胺一种 或二种以上任意比的混合物;引发剂为过氧化苯甲酰,异丙苯过氧化氢,过氧化甲苯酸叔丁 基,过氧化二异丙苯,偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或二种以上任意比的混合物; 阻聚剂为苯二酚、苯醌、蒽醌、萘醌、苦味酸中的一种或几种。
[0013] 本发明的优势: (1) 制备得到的新型含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类功能性浸渗剂,其耐热温度很高, 热分解温度最高可达280°C;使用温度也大大提高,可以在220~230°C下使用; (2) 浸渗剂不熔不溶、不热变形,不热分解,保持较高的密封性能。
[0014] 以下是本发明的具体实施例; (3) 阴离子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯铵盐、山梨醇、频哪醇增加浸渗剂的稳定性; (4) 脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基聚乙二醇、马来酸酐、四乙基氯化铵、苯甲酰氯、使渗透 剂具有较强的渗透性和低黏度。
[0015] (5)所有的原料市场中均可购买到,只要主要成份为其可以适合。
[0016] 实施例1: (1) 向反应容器中加入甲基丙烯酸丙酯l〇〇kg、氯化苄基三乙基铵0.125kg、过氧化苯甲 酰lkg、二甲基甲酰胺100kg,搅拌速度为200rmp,温度为30°C,搅拌时间30min,加入过氧化 二异丙苯2kg,升温到50°C,搅拌速度为lOOrmp,搅拌时间为lh,加入阴离子聚丙稀酰胺lkg、 月桂醇硫酸酯铵盐1.5kg、山梨醇3kg、频哪醇4kg,反应温度40 °C,搅拌速度为lOOrmp,搅拌 时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、甲氧基聚乙二醇3kg、马来酸酐5kg,45°C反应lh; (2) 向上述反应体系中加入苯二酚0.01 kg,搅拌速度为300rmp,反应温度为30°C,时间 为2h,即得的浸渗剂。
[0017] 由实施例1所得到浸渗剂的物理性质如下:_
本发明在黏度、回收率、固化时间、固化后硬度方面均优于市场的渗透剂。
[0018] 实施例2: (1)向反应容器中加入甲基丙烯酸丁酯50kg、甲基丙烯酸异丁酯50kg、氯化氢四丁基铵 lkg、异丙苯过氧化氢8kg、二甲基甲酰胺200kg,搅拌速度为400rmp,温度为30°C,搅拌时间 30min,加入过氧化氢二异丙苯5kg,升温到50°C,搅拌速度为200rmp,搅拌时间为lh,加入阴 离子聚丙烯酰胺lkg、月桂醇硫酸酯铵盐1.5kg、山梨醇3kg、频哪醇4kg,反应温度40°C,搅拌 速度为200rmp,搅拌时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、甲氧基聚乙二醇3kg、马来酸酐 5kg,45°C 反应 lh; (2)向上述反应体系中加入苯醌0.05kg,搅拌速度为500rmp,反应温度为30 °C,时间为 2h,即得的浸渗剂。
[0019] 由实施例2所得到浸渗剂的物理性质如下:
本发明在黏度、回收率、固化时间、固化后硬度方面均优于市场的渗透剂。
[0020] 实施例3: (1) 向反应容器中加入甲基丙烯酸异丁酯l〇〇kg、十八烷基二甲基羟乙基丙烯酸铵 0.625kg、过氧化甲苯酸叔丁基4.5kg、二甲基甲酰胺150kg,搅拌速度为300rmp,温度为30 °C,搅拌时间30min,加入2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷3.5kg,升温到50°C,搅拌速 度为150rmp,搅拌时间为lh,加入阴离子聚丙烯酰胺lkg、月桂醇硫酸酯铵盐1.5kg、山梨醇 3kg、频哪醇4kg,反应温度40°C,搅拌速度为150rmp,搅拌时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙稀醚 2kg、甲氧基聚乙二醇3kg、马来酸酐5kg和苯甲酰氯2kg,45°C反应lh; (2) 向上述反应体系中加入蒽醌0.03kg,搅拌速度为400rmp,反应温度为30°C,时间为 2h,即得的浸渗剂。
[0021 ]由实施例3所得到浸渗剂的物理性质如下:
本发明在黏度、回收率、固化时间、固化后硬度方面均优于市场的渗透剂。
[0022] 实施例4: 向反应容器中加入甲基丙烯酸己酯l〇〇kg、十八烷基二甲基羟乙基丙烯酸铵0.625kg、 过氧化甲苯酸叔丁基4.5kg、二甲基甲酰胺150kg,搅拌速度为300rmp,温度为30°C,搅拌时 间30min,加入2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷3.5kg,升温到50 °C,搅拌速度为 150rmp,搅拌时间为lh,加入阴离子聚丙稀酰胺lkg、月桂醇硫酸酯铵盐1.5kg、山梨醇3kg、 频哪醇4kg,反应温度40°C,搅拌速度为150rmp,搅拌时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙烯醚2kg、 甲氧基聚乙二醇3kg、马来酸酐5kg和四乙基氯化铵1 kg,45 °C反应lh; (2)向上述反应体系中加入蒽醌0.03kg,搅拌速度为400rmp,反应温度为30°C,时间为 2h,即得的浸渗剂 由实施例4所得到浸渗剂的物理性质如下:
本发明在黏度、回收率、固化时间、固化后硬度方面均优于市场的渗透剂。
【主权项】
1. 金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征在于: 在反应容器中向反应容器中加入甲基丙烯酸酯类单体、催化剂、引发剂、二甲基甲酰 胺,搅拌速度为200~400rmp,温度为30°C,搅拌时间30min,加入交联剂,升温到50°C,搅拌速 度为100~200rmp,搅拌时间为lh,加入阴离子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯铵盐、山梨醇、频哪 醇,反应温度40°C,搅拌速度为100~200rmp,搅拌时间为2h,加入脂肪醇聚氧乙烯醚、甲氧基 聚乙二醇、马来酸酐,45°C反应lh; 向上述反应体系中加入阻聚剂,搅拌速度为300~500rmp,反应温度为30 °C,时间为2h, 即得的浸渗剂,所述的二甲基甲酰胺用量为单体的1~2倍,催化剂为单体重量的1/800到1/ 100,引发剂为单体重量的1/100到8/100,交联剂为单体重量的0.02~0.05倍,阻聚剂为单体 重量的1/10000到5/10000,阴离子聚丙烯酰胺、月桂醇硫酸酯铵盐、山梨醇、频哪醇为单体 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、马来酸酐分 别为单体重量的0.02、0.03和0.05。2. 根据权利要求1所述的金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征 在于:甲基丙烯酸酯类为甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯 酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙 烯酸异庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸异壬酯、甲 基丙烯酸葵酯、甲基丙烯酸异葵酯、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、二甲基丙烯酸多缩乙二醇酯、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种或二种以上任意比的混合物。3. 根据权利要求1所述的金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征 在于:交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己 烷的一种或二种以上任意比的混合物。4. 根据权利要求1所述的金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征 在于:催化剂为氯化苄基三乙基铵、氯化氢四丁基铵、十八烷基二甲基羟乙基丙烯酸铵和十 八烷基三甲基丙烯酸铵、N,N-二甲基苄胺、溴化四丁基铵,二甲苯胺一种或二种以上任意比 的混合物。5. 根据权利要求1所述的金属铸件用含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征 在于:引发剂为过氧化苯甲酰,异丙苯过氧化氢,过氧化甲苯酸叔丁基,过氧化二异丙苯,偶 氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或二种以上任意比的混合物。6. 根据权利要求1所述的一种含环氧基单体的甲基丙烯酸酯类浸渗剂,其特征在于:阻 聚剂为苯二酚、苯醌、蒽醌、萘醌、苦味酸中的一种或几种。
【文档编号】C08F265/06GK106046266SQ201610365245
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】初丽萍, 李成
【申请人】初丽萍
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