本发明属于铸造造型，具体涉及一种复合泡沫塑料微珠制备铸造消失模的方法。
背景技术：
1、传统铸造工艺，如砂型铸造，往往需要复杂的模具制作和脱模工序，且铸件精度有限。在追求高精度、复杂结构铸件以及提高生产效率的工业需求推动下，消失模铸造技术应运而生。
2、消失模铸造的起源可以追溯到20世纪50年代。最初，它主要应用于一些小型、简单铸件的生产。当时的技术面临诸多挑战，泡沫模样的制作材料性能不稳定，在铸造过程中容易产生大量气体，导致铸件出现气孔等缺陷。而且，早期的工艺控制手段相对落后，难以精确把握浇注速度、温度和压力等关键参数，使得铸件质量参差不齐。
3、随着材料科学的发展，新型泡沫材料的研发取得了显著进展。聚苯乙烯（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）等材料逐渐成为主流的消失模制作材料。这些材料具有良好的成型性、低发气量和一定的强度，能够更好的满足铸造工艺要求。同时，铸造工艺的自动化水平不断提高，先进的传感器技术和计算机控制系统被引入到消失模铸造过程中。通过实时监测和精确控制浇注过程中的各项参数，有效减少了铸件缺陷的产生，提高了产品质量的稳定性。
4、在工业领域，汽车制造是消失模铸造技术的重要应用方向之一。汽车发动机缸体、缸盖等零部件采用消失模铸造工艺，不仅能够实现复杂内部结构的一次性成型，减少机械加工余量，还能提高生产效率，降低生产成本。航空航天领域对高精度、高性能铸件的需求也促使消失模铸造技术不断创新。
5、尽管消失模铸造已经取得了长足的进步，但仍然面临一些问题。例如，对于大型、薄壁铸件的生产，如何进一步提高成型精度和质量稳定性仍是研究的重点。此外，在环保方面，需要研发更加环保的泡沫材料和涂料，以减少铸造过程中的有害气体排放和废弃物处理难度。
技术实现思路
1、针对现有消失模铸造对于大型、薄壁铸件的生产，成型精度和质量稳定性方面仍满足不了生产要求，以及环保性需要不断提高。本发明提供一种复合泡沫塑料微珠制备铸造消失模的方法，本发明利用pmma和pei的尺寸稳定性与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉的粘结作用相结合，使微珠之间的相对位置更加固定，大大提高了消失模的尺寸精度，使消失模表面更加光滑平整，降低粗糙度，显著增强了消失模的抗压强度，使其能够更好的承受外部压力，提高了消失模在铸造高温环境下的整体热稳定性。本发明设计hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物和hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物配合使用，同时包裹微珠，从不同角度限制微珠的移动和变形，更有效的提高了消失模的尺寸精度，使微珠表面更加光滑，增强了微珠之间的连接强度，更高效的传递和分散外部压力，大大提高了消失模的抗压强度，更稳固的保护微珠不受热变形，显著提高了消失模的热稳定性。制备的铸造消失模质量高，不仅适用于普通铸件制备，还特别适用于，大型、薄壁铸件的生产，保证铸件质量，且环保性好。其具体技术方案如下：
2、一种复合泡沫塑料微珠制备铸造消失模的方法，方法包括如下步骤：
3、s1，原料准备：
4、按质量份数准备原料，聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）45份～55份、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）18份～22份、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉12份～16份、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）12份～16份、纳米二氧化硅6份～10份、碳化硅纳米晶须4份～8份、hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物3份～6份、hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物3份～6份、硬脂酸钙1.5份～3.5份、偶氮二甲酰胺0.3份～1份、二甲基硅油0.5份～1份、六偏磷酸钠0.3份～0.8份和受阻酚抗氧剂1010 0.1份～0.3份；
5、s2，原料预处理：
6、s2.1：将聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）分别进行干燥；将纳米二氧化硅和碳化硅纳米晶须分别进行干燥；
7、s2.2：将纳米二氧化硅分散在纳米二氧化硅5倍～10倍质量的乙醇中，得到纳米二氧化硅分散液；将碳化硅纳米晶须分散在碳化硅纳米晶须6倍～10倍质量的丙酮中，得到碳化硅纳米晶须分散液；将六偏磷酸钠溶解在六偏磷酸钠5倍～8倍质量的去离子水中，得到六偏磷酸钠溶液；
8、s3，预混料：
9、s3.1：依次将干燥后的聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）加入到混合机中，先以300rpm～500rpm低速搅拌3min～5min，使微珠体系混合均匀；
10、s3.2：依次将纳米二氧化硅分散液、碳化硅纳米晶须分散液加入到混合机中，继续以800rpm～1000rpm中速搅拌5min～8min，使纳米材料均匀分散在微珠体系中；
11、s3.3：将六偏磷酸钠溶液加入到混合机中，以1200rpm～1500rpm高速搅拌3min～5min；
12、s4，交联和助剂混合：
13、s4.1：依次将hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物、hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物加入到混合机中，在60℃～80℃温度下，以800rpm～1000rpm中速搅拌20min～30min，使交联聚合物均匀包裹在微珠表面并发生交联反应，且蒸发去除多余的乙醇、丙酮和去离子水，降至室温；
14、s4.2：依次将硬脂酸钙、偶氮二甲酰胺、二甲基硅油加入到混合机中，以300rpm～500rpm低速搅拌3min～5min；最后加入受阻酚抗氧剂1010，继续以300rpm～500rpm低速搅拌2min～5min，得到混合料；
15、s5，发泡成型：
16、s5.1：将混合料加入到模具中，模具温度设定为60℃～80℃，在模具中以5mpa～10mpa的压力进行压制，压制时间为3min～5min，使混合料在模具中发泡成型为消失模初坯；
17、s5.2：将成型后的消失模初坯保留在模具中，并在60℃～70℃进行保温处理12h～24h，进一步完成交联反应，提高消失模的强度和尺寸稳定性，降温、脱模后得到铸造消失模。
18、上述方法的s1中，所述聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）的粒度范围均为0.1mm～1mm；所述苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉的粒度范围均为0.3mm以下。
19、上述方法的s1中，所述纳米二氧化硅的粒度范围为150nm以下；所述碳化硅纳米晶须的直径范围为0.2μm～0.7μm，碳化硅纳米晶须的长度范围为10μm～35μm。
20、上述方法的s2.1中，所述聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）的干燥温度均为40℃～50℃，干燥时间均为2h～3h。
21、上述方法的s2.1中，所述纳米二氧化硅和碳化硅纳米晶须的干燥温度均为100℃～120℃，干燥时间均为1h～2h。
22、上述方法的s2.2中，所述纳米二氧化硅分散在乙醇中，采用30khz～50khz频率超声处理20min～30min。
23、上述方法的s2.2中，所述碳化硅纳米晶须分散在丙酮中，采用40khz～60khz频率超声处理30min～40min。
24、上述方法的s5.1中，所述发泡成型的发泡体积倍率为3倍～5倍。
25、上述方法还包括s6，涂料涂覆：
26、将铸造消失模采用浸涂方法，涂覆消失模涂料，干燥后，得到覆膜后的铸造消失模。
27、上述方法的s6中，所述浸涂方法包括如下步骤：每次浸涂时间3s～5s，浸涂2次～4次。
28、上述方法的s6中，所述消失模涂料的涂层厚度为0.5mm～2mm。
29、上述方法的s6中，所述消失模涂料包括如下质量份数的原料：锆英粉42份～48份、碳化硅钛max相陶瓷材料（ti3sic2）12份～18份、酚醛树脂22份～28份、羧甲基纤维素钠3.5份～4.5份、乙醇18份～22份、正辛醇0.6份～0.8份、微粉蜡0.5份～1份、六偏磷酸钠1份～2份和邻苯二甲酸二丁酯2份～3份。
30、上述消失模涂料中，所述锆英粉的粒度范围为5μm～300μm；所述碳化硅钛max相陶瓷材料（ti3sic2）的粒度范围为3μm以下；所述微粉蜡的粒度范围为30μm以下。
31、本发明提供的一种复合泡沫塑料微珠制备铸造消失模的方法，有益效果为：
32、一、本发明铸造消失模含有特定比例的聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）、纳米二氧化硅、碳化硅纳米晶须、hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物、hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物、硬脂酸钙、偶氮二甲酰胺、二甲基硅油、六偏磷酸钠和受阻酚抗氧剂1010。聚苯乙烯泡沫塑料微珠（eps）、聚甲基丙烯酸甲酯泡沫塑料微珠（pmma）、聚醚酰亚胺泡沫微珠（pei）作为消失模的主体骨架材料，提供基本的形状和一定的强度，泡沫塑料微珠质轻且能在发泡过程中膨胀，填充模具空间形成所需形状。苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉起到粘结微珠的作用，在交联反应、发泡等过程中，使微珠之间更好的结合，增强消失模的整体强度。纳米二氧化硅分散后能够填充微珠之间的空隙，起到增强作用，提高消失模的抗压强度。碳化硅纳米晶须能进一步增强材料的力学性能，晶须状结构能够在材料内部起到类似“钢筋”的作用，承受外力。hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物、hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物在微珠表面发生交联反应，形成网络结构，包裹微珠，使微珠之间连接更紧密，有助于提高消失模的尺寸精度、粗糙度、抗压强度和热稳定性；通过交联，能限制微珠在受热等情况下的变形。硬脂酸钙起到润滑剂的作用，便于材料在混合和成型过程中的流动，使各成分分布更均匀。偶氮二甲酰胺是发泡剂，在受热等条件下分解产生气体，使混合料发泡，从而达到所需的发泡体积倍率。二甲基硅油能够改善混合料的流动性和脱模性能，防止混合料与模具粘连。六偏磷酸钠用于分散纳米材料，使纳米二氧化硅和碳化硅纳米晶须能更好的分散在体系中。受阻酚抗氧剂1010防止材料在加工和使用过程中因氧化而老化、性能下降，起到抗氧化的作用。
33、二、制备方法中，微珠干燥处理能够去除原料中的水分等挥发性成分，提高后续预混合的均质性，降低混合难度，不易发生粘连和团聚。通过超声处理使纳米二氧化硅和碳化硅纳米晶须在相应溶剂中分散均匀，形成分散液，有利于其在微珠体系中均匀分布，发挥增强作用，且分散液有助于提高交联反应质量。加入交联聚合物并在一定温度下搅拌，使交联聚合物在微珠表面发生交联反应，形成稳定的网络结构，包裹微珠，增强消失模的性能，同时蒸发去除多余的溶剂。发泡后，在一定温度下保温，进一步完成交联反应，提高消失模的强度和尺寸稳定性。采用浸涂方法将消失模涂料涂覆在铸造消失模表面，干燥后形成涂层，提高消失模的耐火性、耐磨性和热稳定性等性能，保护消失模在铸造过程中不受损坏。
34、三、pmma微珠本身尺寸较为稳定，在交联和发泡过程中，其形状变化相对较小，能为消失模提供稳定的尺寸基础，有助于维持消失模的尺寸精度，进而在铸造过程中能更好的传递尺寸信息，使铸件尺寸精度得到改善。发泡后表面相对光滑，在与其他微珠混合后，能使消失模表面粗糙度降低，铸造后能使铸件表面更光滑，外观质量更好。pmma具有一定的强度，在微珠体系中能分担外部压力，增强消失模的抗压能力。pmma还具有较好的热稳定性，在受热时，其结构变化相对较小，能够承受铸造过程中的一定温度变化，从而提高消失模的热稳定性。消失模良好的抗压强度和热稳定性，在铸造过程中能够保持形状完整，防止因消失模破裂等情况导致铸件内部出现缺陷，从而提高铸件内部质量。
35、四、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉作为粘结剂，能使微珠之间紧密结合，减少微珠在加工和使用过程中的位移，有助于保持消失模的尺寸精度，能保证消失模在铸造过程中的形状稳定性，从而提高铸件的尺寸精度。能够填充微珠之间的空隙，使消失模表面更加平整，降低粗糙度，消失模的表面平整度高，铸造后的铸件外观更光滑。通过粘结微珠，将各个微珠的强度整合起来，增强消失模的整体抗压强度。在高温下，其粘结作用依然能够保持，使微珠体系不会因受热而松散，提高热稳定性。良好的粘结作用使消失模在铸造过程中有足够的强度抵抗金属液的冲刷等，减少因消失模损坏导致的铸件内部缺陷。
36、五、pei微珠的尺寸稳定性良好，在加工过程中能维持自身形状，有助于提高消失模的尺寸精度，进而有利于提高铸件的尺寸精度。其表面性质能够使消失模表面更加细腻，降低粗糙度，由于消失模粗糙度低，铸造后的铸件外观质量更好。具有较高的强度，能够承受外部压力，增强消失模的抗压能力。pei有优异的热稳定性，在铸造过程中的高温环境下，能保持结构稳定，提高消失模的热稳定性。消失模的高强度和热稳定性能够防止在铸造过程中出现变形、破裂等情况，从而改善铸件内部质量。
37、六、 hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物在微珠表面发生交联反应，形成包裹层，限制微珠的膨胀和移动，从而提高消失模的尺寸精度，进而提高铸件的尺寸精度。表面光滑，并且交联结构填充了部分微珠间的空隙，降低了消失模的表面粗糙度，铸造后的铸件外观更加光滑，尺寸精度更好。交联形成的网络结构增强了微珠之间的连接，能够有效的传递和分散外部压力，提高消失模的抗压强度。交联聚合物在高温下能保持结构稳定，防止微珠因受热而变形，从而提高消失模的热稳定性。在铸造过程中，良好的抗压强度和热稳定性使消失模能够更好的抵抗金属液的冲击和高温的影响，减少铸件内部缺陷，提高铸件内部质量。
38、七、 hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物通过交联反应包裹微珠，对微珠的膨胀和位移进行限制，有利于提高消失模的尺寸精度，能够保证消失模在铸造过程中的形状稳定性，有利于提高铸件的尺寸精度。表面光滑，并且其交联结构有助于填补微珠间隙，降低消失模的表面粗糙度，消失模的粗糙度和尺寸精度的改善使得铸造后的铸件外观更优。形成的交联网络增强了微珠之间的结合力，能够更好的承受外部压力，提高消失模的抗压强度。在高温环境下，其结构能够保持稳定，避免微珠受热变形，从而提高消失模的热稳定性。在铸造过程中，其良好的抗压强度和热稳定性有助于防止消失模损坏，从而提高铸件内部质量。
39、八、碳化硅钛max相陶瓷材料（ti3sic2）加入消失模涂料中，碳化硅钛max相陶瓷材料（ti3sic2）能够显著提高消失模的热稳定性。ti3sic2具有良好的热导率和高温稳定性，在铸造过程中，当消失模受到高温金属液的热冲击时，它能够快速传导热量，避免局部过热，同时自身结构在高温下依然稳定，从而有效的提高了消失模的整体热稳定性。
40、碳化硅钛max相陶瓷材料（ti3sic2）具有孔隙结构，在消失模铸造中，当消失模受热分解产生气体时，ti3sic2孔隙能够吸收部分气体。其原理是基于物理吸附作用，这些孔隙提供了额外的空间来容纳气体。当消失模分解产生的气体进入孔隙后，能够减少气体在铸件内部形成气孔等缺陷的可能性。而且这种孔隙结构能够在一定程度上缓冲气体产生的压力变化，使气体释放过程更加平稳。这样就有助于减少因气体逸出而导致的铸件表面缺陷、内部气孔等问题，从而提高铸件的质量。
41、综上，本发明利用pmma和pei的尺寸稳定性与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂粉的粘结作用相结合，使微珠之间的相对位置更加固定，大大提高了消失模的尺寸精度，使消失模表面更加光滑平整，降低粗糙度，显著增强了消失模的抗压强度，使其能够更好的承受外部压力，在高温下的粘结保持作用相互配合，提高了消失模在铸造高温环境下的整体热稳定性。本发明设计hdi-ppg-聚己内酯交联聚合物和hdi-三羟甲基己基内酯交联聚合物配合使用，两种交联聚合物同时包裹微珠，从不同角度限制微珠的移动和变形，更有效的提高了消失模的尺寸精度。它们共同作用使微珠表面更加光滑，并且交叉的交联网络更好的填充微珠间隙，进一步降低消失模的粗糙度。两种交联聚合物形成的网络结构相互交织，增强了微珠之间的连接强度，更高效的传递和分散外部压力，大大提高了消失模的抗压强度。两种交联聚合物在高温下的稳定结构相互配合，更稳固的保护微珠不受热变形，显著提高了消失模的热稳定性。制备的铸造消失模质量高，不仅适用于普通铸件制备，还特别适用于，大型、薄壁铸件的生产，保证铸件质量，且环保性好。