一种修补蜡模型材料及其制备方法和应用

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种修补蜡模型材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着社会的发展进步，铸件已广泛应用到航空、电子、石油、化工、交通运输、轻工、制药、医药器械等领域，而铸件是通过熔模铸造技术生产出来的，熔模铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，其生产出的铸件尺寸精度高、灵活性高、适应性较强，特别是对于铸件形状复杂的部件，这种铸造工艺的优越性更显著。而在压制出尺寸精度和表面光洁度高的熔模铸造用蜡模型的过程中，通过射蜡机压制的蜡模型表面可能有气孔、凹陷等缺陷，或在蜡模型储运过程中，蜡模型发生磕碰导致表面破损或裂纹等表面缺陷，若将蜡模型重熔再次进行压注，则需耗费大量成本，因此需要对蜡模型的表面缺陷进行修补，完善，降低蜡模型的报废率，从而提高最终铸件的成品率。修补蜡作为熔模精密铸造领域必不可少的配套产品之一，发挥了重要作用。

2、修补蜡模型材料用于精密铸造蜡模型表面时，优先需要考虑的是与蜡模材料不发生反应且相容性好，以免影响后续工序，同时，还需要具有较好的柔软性和粘结性，粘附于蜡模表面时具有较好的强度和表面光洁度。目前国内的修补蜡模型材料强度低，柔韧性差，未考虑材料的表面光洁度性能，与蜡模的相容性差，而国外进口的修补蜡表面硬度过大，使用效果不好，价格昂贵，成本较高。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种修补蜡模型材料，该材料表面硬度适中、柔韧性及粘附性能良好、表面光洁度高、灰分小，不仅能对蜡模粗糙缺陷有效地修补，而且修补蜡的硬度可根据需要调整，具有广泛的适用性，使用效果好，价格低廉，可降低生产成本。

2、本发明的目的之二在于提供一种上述修补蜡模型材料的制备方法。

3、本发明的目的之三在于提供一种上述修补蜡模型材料在熔模铸造领域中的应用。

4、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

5、本发明的第一方面提供了一种修补蜡模型材料，包括以下质量百分数的原料：蜡膏18～60％、工业白油14～70％、塑性增粘剂1～10％、树脂5～30％、高分子合成蜡0.5～8％、高分子聚合物0.5～8％。

6、优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油在40℃下的运动粘度为5～60cst；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油在40℃下的运动粘度为8～55cst；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油在40℃下的运动粘度为10～50cst。

7、优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油包括10#工业白油、20#工业白油、32#工业白油、42#工业白油或46#工业白油中的至少一种；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油包括10#工业白油、20#工业白油、32#工业白油或42#工业白油中的至少一种。

8、优选的，所述修补蜡模型材料中，塑性增粘剂包括氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)或其组合。

9、优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油和塑性增粘剂的质量比为(3～20)：1；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油和塑性增粘剂的质量比为(6～18)：1；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油和塑性增粘剂的质量比为(10～15)：1。

10、优选的，所述修补蜡模型材料中，蜡膏包括石蜡、微晶蜡或其组合；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，蜡膏包括45#半精炼石蜡、48#半精炼石蜡、52#半精炼石蜡、70#微晶蜡或75#微晶蜡中的至少一种。

11、优选的，所述蜡膏中，石蜡的含油量为0～2wt％；进一步优选的，所述蜡膏中，石蜡的含油量为0.5～1.5wt％；更进一步优选的，所述蜡膏中，石蜡的含油量为0.8～1.2wt％。

12、优选的，所述蜡膏中，微晶蜡的含油量为0～5wt％；进一步优选的，所述蜡膏中，微晶蜡的含油量为0.5～4.5wt％；更进一步优选的，所述蜡膏中，微晶蜡的含油量为1～4wt％。

13、优选的，所述蜡膏中，微晶蜡在100℃下的粘度为5～15mpa.s；进一步优选的，所述蜡膏中，微晶蜡在100℃下的粘度为6～13mpa.s；更进一步优选的，所述蜡膏中，微晶蜡在100℃下的粘度为7～10mpa.s。

14、优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂包括脂肪族石油树脂、氢化脂肪族石油树脂、芳香族石油树脂、氢化芳香族石油树脂、脂肪族/芳香族共聚石油树脂、氢化脂肪族/芳香族共聚石油树脂、松香树脂及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物中的至少一种；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂包括脂肪族石油树脂、氢化脂肪族石油树脂、松香树脂及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物中的至少一种；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂包括c5石油树脂、氢化c5石油树脂或氢化松香树脂中的至少一种。

15、优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、费托蜡、酯蜡或酰胺蜡中的至少一种；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、费托蜡或酯蜡中的至少一种；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或费托蜡中的至少一种。

16、优选的，所述修补蜡模型材料中，所述高分子聚合物选自聚烯烃弹性体(poe)。

17、优选的，所述修补蜡模型材料中，聚烯烃弹性体(poe)包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)、乙烯-丙烯共聚物(epm)或乙烯-丁烯共聚物中的至少一种；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，聚烯烃弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)或乙烯-丙烯共聚物(epm)中的至少一种；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，聚烯烃弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯-丙烯酸共聚物(eaa)或其组合。

18、优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂和高分子合成蜡的质量比为(1～35)：1；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂和高分子合成蜡的质量比为(1.5～30)：1；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂和高分子合成蜡的质量比为(2～28)：1。

19、优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡和高分子聚合物的质量比为1：(0.1～3)；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡和高分子聚合物的质量比为1：(0.15～2.5)；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡和高分子聚合物的质量比为1：(0.2～2)。

20、优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物的质量比为(1～35)：1：(0.1～3)；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物的质量比为(1.5～30)：1：(0.15～2.5)；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物的质量比为(2～28)：1：(0.2～2)。

21、优选的，所述修补蜡模型材料中，蜡膏的质量百分数为20～55％；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，蜡膏的质量百分数为22～50％；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，蜡膏的质量百分数为25～46％。

22、优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油的质量百分数为16～65％；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油的质量百分数为18～60％；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，工业白油的质量百分数为20～55％。

23、优选的，所述修补蜡模型材料中，塑性增粘剂的质量百分数为1.4～8％；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，塑性增粘剂的质量百分数为1.7～6％；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，塑性增粘剂的质量百分数为2～5％。

24、优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂的质量百分数为6～28％；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂的质量百分数为8～26％；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，树脂的质量百分数为10～25％。

25、优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡的质量百分数为0.6～7％；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡的质量百分数为0.8～6％；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子合成蜡的质量百分数为1～4％。

26、优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子聚合物的质量百分数为0.6～7％；进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子聚合物的质量百分数为0.8～6％；更进一步优选的，所述修补蜡模型材料中，高分子聚合物的质量百分数为1～4％。

27、优选的，所述修补蜡模型材料包括以下质量百分数的原料：蜡膏20～55％、工业白油16～65％、塑性增粘剂1.4～8％、树脂6～28％、高分子合成蜡0.6～7％、高分子聚合物0.6～7％。

28、进一步优选的，所述修补蜡模型材料包括以下质量百分数的原料：蜡膏22～50％、工业白油18～60％、塑性增粘剂1.7～6％、树脂8～26％、高分子合成蜡0.8～6％、高分子聚合物0.8～6％。

29、更进一步优选的，所述修补蜡模型材料包括以下质量百分数的原料：蜡膏25～46％、工业白油20～55％、塑性增粘剂2～5％、树脂10～25％、高分子合成蜡1～4％、高分子聚合物1～4％。

30、本发明的第二方面提供了一种本发明第一方面所述的修补蜡模型材料的制备方法，包括以下步骤：先将工业白油和塑性增粘剂进行混合，再加入蜡膏进行混合，得到基体材料；将树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合得到辅料；将所述基体材料和所述辅料进行混合，得到所述修补蜡模型材料。

31、优选的，所述制备方法中，工业白油和塑性增粘剂进行混合的温度为60～120℃；进一步优选的，所述制备方法中，工业白油和塑性增粘剂进行混合的温度为70～110℃；更进一步优选的，所述制备方法中，工业白油和塑性增粘剂进行混合的温度为80～100℃。

32、优选的，所述制备方法中，工业白油和塑性增粘剂进行混合的时间为5～30min；进一步优选的，所述制备方法中，工业白油和塑性增粘剂进行混合的时间为8～25min；更进一步优选的，所述制备方法中，工业白油和塑性增粘剂进行混合的时间为10～20min。

33、优选的，所述制备方法中，加入蜡膏进行混合的温度为90～130℃；进一步优选的，所述制备方法中，加入蜡膏进行混合的温度为100～120℃；更进一步优选的，所述制备方法中，加入蜡膏进行混合的温度为105～115℃。

34、优选的，所述制备方法中，加入蜡膏进行混合的时间为1～20min；进一步优选的，所述制备方法中，加入蜡膏进行混合的时间为3～15min；更进一步优选的，所述制备方法中，加入蜡膏进行混合的时间为5～10min。

35、优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的温度为110～170℃；进一步优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的温度为120～160℃；更进一步优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的温度为130～150℃。

36、优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的时间为10～50min；进一步优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的时间为15～45min；更进一步优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的时间为20～40min。

37、优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的转速为400～800r/min；进一步优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的转速为450～750r/min；更进一步优选的，所述制备方法中，树脂、高分子合成蜡和高分子聚合物进行混合的转速为500～700r/min。

38、优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的温度为90～120℃；进一步优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的温度为95～115℃；更进一步优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的温度为100～110℃。

39、优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的时间为5～30min；进一步优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的时间为8～25min；更进一步优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的时间为10～20min。

40、优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的转速为300～700r/min；进一步优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的转速为350～650r/min；更进一步优选的，所述制备方法中，基体材料和辅料进行混合的转速为400～600r/min。

41、本发明的第三方面提供了一种本发明第一方面所述的修补蜡模型材料在熔模铸造领域中的应用。

42、优选的，所述熔模铸造领域为精密熔模铸造领域。

43、本发明的有益效果是：本发明的修补蜡模型材料具有较好的柔韧性和粘结性，软化点和硬度适中，施工性能良好，与蜡模型材料的相容性好，能对蜡模的粗糙缺陷进行有效地修补，修补蜡模型材料的硬度也可通过主体材料的配比进行调整，适用性强，加工环境简单，不需要加热熔化即可将修补蜡模型材料涂抹于熔模铸造蜡模型表面的表面缺陷上，能粘附于多种不同厂家和牌号的熔模铸造蜡模型表面上，修补的部位表面光洁度高，综合性能优异。

44、具体而言，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

45、1、塑性增粘剂和工业白油混合得到的材料，操作简单，易成型，柔韧性强，通过调节工业白油与塑性增粘剂的比值可调配材料的粘度和硬度；蜡膏原料易得，价格低廉，粘度小。蜡膏中包括石蜡、微晶蜡或其组合，石蜡中的烷基烯醇具有较好的耐温性，可降低石蜡的熔点，提供柔软性，而半精炼石蜡含油量较高，化学稳定性及可塑性好；微晶蜡的熔点高，硬度小，柔韧性好，延伸度大。本发明采用蜡膏与塑性增粘剂、工业白油进行配比，得到的基体材料在保持良好的柔软性的同时，软化点及硬度也可以进行有效的调控。

46、2、辅料中，加入树脂进行混配，使得修补蜡模型材料具有更好的热稳定性和硬度；高分子合成蜡熔点高、硬度大，加入少量可以提高修补蜡模型材料的软化点和硬度，同时赋予修补蜡模型材料良好的表面光洁度；高分子聚合物的加入则进一步提高了修补蜡模型材料的柔韧性和硬度。

47、3、本发明的修补蜡模型材料软化点、硬度、黏度适中，表面光洁度高，灰分少，在熔模铸造领域尤其是精密熔模铸造领域中，具有广泛的应用。