消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒及其制备方法。所述消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒采用苯乙烯、脱盐水、甲基丙烯酸甲酯、MBS树脂、磷酸钙、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蜡、石油醚和表面活性剂，经混合、反应生成。这种共聚颗粒，在高温下分解生成低分子液体和气体，不会有碳渣在模壳型腔内残留，可降低铸件中碳的含量，不会影响铸件的力学性能。
【专利说明】消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铸造模具的生产原料及其制备方法。具体说，是铸造过程中，用来制造消失模的改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒及其制备方法，特别适用于汽车零部件的铸造。
【背景技术】
[0002] 消失模铸造又称为干砂实型负压铸造，是目前国际上最先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为21世纪绿色铸造。
[0003]消失模铸造是采用易汽化的泡沫塑料(最常见的是可发性聚苯乙烯）来制作模样的，模样不仅决定铸件的形状、尺寸，而且参与浇注过程中一系列物理化学变化。因此，模样材料的性能成为影响铸件质量的关键因素。虽然，采用可发性聚苯乙烯进行消失模铸造与传统砂型铸造相比具有很多的优点，但是当浇注温度大于900°C时，可发性聚苯乙烯会受热分解产生大量的碳渣残存于模样消失后的模壳型腔内，从而增加了铸件中碳的含量，使得铸件的力学性能受到很大的影响。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是提供一种消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，这种共聚颗粒，在高温下不会分解生成碳渣，不会对铸件的力学性能造成影响。
[0005]本发明要解决的另一个问题是提供一种制备消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒的方法。
[0006]为解决上述问题，采取以下方案：
本发明的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，其特征在于包括以下重量份数的原料：苯乙烯80~100份；脱盐水100~120份；甲基丙烯酸甲酯5~15份；MBS树脂I~3份；磷酸钙I. 5^2. 5份；过氧化苯甲酰O. 3^0. 5份；过氧化苯甲酸叔丁酯O. 1-θ. 3份；聚乙烯蜡O. 1-0. 3份；石油醚5~7份；表面活性剂O. 2^0. 4份。所述MBS树脂是甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
[0007]其中：所述甲基丙烯酸甲酯在20°C时的粘度为0.6cP，偶极矩为1.61.97D;所述MBS树脂为白色粉末状，其40目通过率> 98%，挥发份< I. 5% ;所述聚乙烯蜡是粒状或粉末状的低分子量的聚烯烃，其分子量范围在1000~3500之间，分子量分散指数< 2.0 ;所述表面活性剂为硬脂酸三甘油酯。
[0008]制备消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒的方法依次包括以下步骤：
先将脱盐水倒入反应釜内，在均匀搅拌的同时，依次加入磷酸钙、苯乙烯、甲基丙烯酸
甲酯、MBS树脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蜡，并按照O. 5-1. (TC /分钟的升温速度对反应釜进行加温；当温度升至85~90°C时，恒温保持400~520分钟，使物料形成粒径为16~40目的颗粒；
之后，加入石油醚，并继续对反应釜加温，使反应釜的温度达到12(T13(TC、压力达到0.60-0.70MPa,并在此温度和压力下保持300~420分钟；
之后，停止加温，采用夹套冷却方法对反应釜进行降温，使反应釜内的物料温度降至40°C以下；
之后，采用离心式过滤机对物料进行过滤，滤除物料中的水份，并用热空气气流对经过滤的物料进行干燥处理；
最后，加入表面活性剂，并进行均匀搅拌，得到适于汽车铸造消失模用途的改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒。
[0009]采取上述方案，具有以下优点：
本发明的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒是由苯乙烯、脱盐水、甲基丙烯酸甲酯、MBS树脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、磷酸钙等制成，由于含有甲基丙烯酸甲酯及MBS树脂等原料，使得聚合物的结构发生了改变。丙烯酸酯链节在高温下是拉链式分解，其易生成低分子的液体和气体，容易引出，不会在模壳型腔内残留，从而可减低铸件中碳的含量，不会影响铸件的力学性能。另外，选用MBS树脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)还可改善模样制备的融结性能和刚性，从而提高铸件的表面光洁度。
【具体实施方式】
[0010]以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0011]实施例一
选取80份的苯乙烯、100份的脱盐水、甲基丙烯酸甲酯5份、MBS(甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯树脂)1份、I. 5份的磷酸钙、0. 3份的过氧化苯甲酰、0. 1份的过氧化苯甲酸叔丁酯、0. 1份的聚乙烯蜡、5份的石油醚、0. 2份的表面活性剂。其中，所述表面活性剂为硬脂酸
三甘油酯。
[0012]先将脱盐水倒入反应釜内，在均匀搅拌的同时，依次加入磷酸钙、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯树脂)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蜡，并按照0. 5-1. (TC /分钟的升温速度对反应釜进行加温。当温度升至85°C时，恒温保持400分钟，使物料形成粒径为4(T16目的颗粒。
[0013]之后，加入石油醚，并继续对反应釜加温，使反应釜的温度达到120°C、压力达到
0.60MPa,并在此温度和压力下保持300分钟。
[0014]之后，停止加温，采用夹套冷却方法对反应釜进行降温，使反应釜内的物料温度降至 40°C。
[0015]之后，采用离心式过滤机对物料进行过滤，滤除物料中的水份，并用热空气气流对经过滤的物料进行干燥处理。
[0016]最后，加入硬脂酸三甘油酯0. 2份，并进行均匀搅拌，得到适用于铸造用途的改性可发性聚苯乙烯颗粒。
[0017]实施例二
选取90份的苯乙烯、110份的脱盐水、甲基丙烯酸甲酯10份、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯树脂)2份、2份的磷酸钙、0. 4份的过氧化苯甲酰、0. 2份的过氧化苯甲酸叔丁酯、0. 2份的聚乙烯蜡、6份的石油醚、0. 3份的表面活性剂。其中，所述表面活性剂为硬脂酸三甘油酯。
[0018]先将脱盐水倒入反应釜内，在均匀搅拌的同时，依次加入磷酸钙、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯树脂)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蜡，并按照O. 5-1. (TC /分钟的升温速度对反应釜进行加温。当温度升至85°C时，恒温保持460分钟，使物料形成粒径为40-16目的颗粒。
[0019]之后，加入石油醚，并继续对反应釜加温，使反应釜的温度达到125°C、压力达到
O.65MPa，并在此温度和压力下保持360分钟。 [0020]之后，停止加温，采用夹套冷却方法对反应釜进行降温，使反应釜内的物料温度降至 40°C。
[0021]之后，采用离心式过滤机对物料进行过滤，滤除物料中的水份，并用热空气气流对经过滤的物料进行干燥处理。
[0022]最后，加入硬脂酸三甘油酯O. 3份，并进行均匀搅拌，得到适用于铸造用途的改性可发性聚苯乙烯颗粒。
[0023]实施例三
选取100份的苯乙烯、120份的脱盐水、甲基丙烯酸甲酯15份、MBS(甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯树脂)3份、2. 5份的磷酸钙、O. 5份的过氧化苯甲酰、O. 3份的过氧化苯甲酸叔丁酯、O. 3份的聚乙烯蜡、7份的石油醚、O. 4份的表面活性剂。其中，所述表面活性剂为硬脂
酸三甘油酯。
[0024]先将脱盐水加入反应釜内，在均匀搅拌的同时，依次加入磷酸钙、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS (甲基丙烯甲酯一丁二烯一苯乙烯树脂)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蜡，并按照O. 5-1. (TC /分钟的升温速度对反应釜进行加温。当温度升至90°C时，恒温保持520分钟，使物料形成粒径为40-16目的颗粒。
[0025]之后，加入石油醚，并继续对反应釜加温，使反应釜的温度达到130°C、压力达到
O.70MPa,并在此温度和压力下保持420分钟。
[0026]之后，停止加温，采用夹套冷却方法对反应釜进行降温，使反应釜内的物料温度降至 40。。。
[0027]之后，采用离心式过滤机对物料进行过滤，滤除物料中的水份，并用热空气气流对经过滤的物料进行干燥处理。
[0028]最后，加入硬脂酸三甘油酯O. 4份，并进行均匀搅拌，得到适用于铸造用途的改性可发性聚苯乙烯颗粒。
【权利要求】
1.消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，其特征在于包括以下重量份数的原料： 苯乙烯80~100份； 脱盐水100~120份； 甲基丙烯酸甲酯5~15份； MBS树脂I~3份; 磷酸钙I. 5^2. 5份； 过氧化苯甲酰0. 3、. 5份； 过氧化苯甲酸叔丁酯0. ro. 3份； 聚乙烯蜡0. f 0.3份； 石油醚5~7份； 表面活性剂0. 2^0. 4份； 其中，所述MBS树脂是甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
2.如权利要求1所述的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，其特征在于所述甲基丙烯酸甲酯在20°C时的粘度为0. 6cP，偶极矩为I. 6^1. 97D。
3.如权利要求1所述的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，其特征在于所述MBS树脂为白色粉末状，其40目通过率> 98%，挥发份< I. 5%。
4.如权利要求1所述的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，其特征在于所述聚乙烯蜡是粒状或粉末状的低分子量的聚烯烃，其分子量范围在10001500之间，分子量分散指数< 2.0。
5.如权利要求1所述的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒，其特征在于所述表面活性剂为硬脂酸三甘油酯。
6.制备权利要求1所述的消失模铸造用改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒的方法，其特征在于依次包括以下步骤： 先将脱盐水倒入反应釜内，在均匀搅拌的同时，依次加入磷酸钙、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、MBS树脂（甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙烯蜡，并按照0. 5-1. (TC /分钟的升温速度对反应釜进行加温；当温度升至85~90°C时，恒温保持400~520分钟，使物料形成粒径为16~40目的颗粒； 之后，加入石油醚，并继续对反应釜加温，使反应釜的温度达到12(T13(TC、压力达到.0. 6(T0. 70MPa,并在此温度和压力下保持300~420分钟； 之后，停止加温，采用夹套冷却方法对反应釜进行降温，使反应釜内的物料温度降至.40°C以下； 之后，采用离心式过滤机对物料进行过滤，滤除物料中的水份，并用热空气气流对经过滤的物料进行干燥处理； 最后，加入表面活性剂，并进行均匀搅拌，得到适于汽车铸造消失模用途的改性可发性聚苯乙烯共聚颗粒。
【文档编号】C08F220/14GK103483490SQ201310463158
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】华啸威, 许铭, 吴钧, 杨琪, 项汛, 郭庆, 陈海燕 申请人:无锡兴达泡塑新材料股份有限公司