消失模專用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消失模鑄造材料領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種消失模專用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]消失模鑄造(又稱實(shí)型鑄造)是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。
[0003]消失模鑄造相較于傳統(tǒng)的砂型鑄造具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)，比如:一、消失模鑄造不需要分型和下芯子，所以特別適用于幾何形狀復(fù)雜、傳統(tǒng)鑄造難以完成的箱體類、殼體類鑄件、筒管類鑄件；二、消失模鑄用干砂埋模型，可反復(fù)使用，工業(yè)垃圾少，成本明顯降低；三、消失模鑄造沒有飛邊毛刺，清理工時(shí)可以減少80%以上；四、消失模鑄造可以一線多用，不僅可以做鑄鐵、球鐵，還可以同時(shí)做鑄鋼件，所以轉(zhuǎn)項(xiàng)靈活，適用范圍廣；五、消失模鑄造不僅適用批量大的鑄造件，進(jìn)行機(jī)械化操作，也適用于批量小的產(chǎn)品手工拼接模型；六、消失模鑄造如果投資到位，可以實(shí)現(xiàn)空中無塵，地面無砂，勞動(dòng)強(qiáng)度低，做業(yè)環(huán)境好，將以男工為主的行業(yè)變成了以女工為主的行業(yè)；七、消失模鑄造取消了造型工序，有一定文化水平的人，經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就可以成為熟練的工人，所以，特別適用技術(shù)力量缺乏的地區(qū)和企業(yè)'K、消失模鑄造適合群鑄，干砂埋型脫砂容易，在某些材質(zhì)的鑄件還可以根據(jù)用途進(jìn)行余熱處理；九、消失模鑄造不僅適用于中小件，更適用做大型鑄件，如:機(jī)床床身、大口徑管件，大型冷沖模件，大型礦山設(shè)備配件等。
[0004]目前的消失模鑄造存在以下幾點(diǎn)缺陷:
1.沒有專用于消失模鑄造工藝的聚苯乙烯泡沫(簡稱EPS)，目前都使用包裝用EPS篩余料代用，包裝用EPS通過苯乙烯單體聚合而成，其分子量過低只有5萬左右，導(dǎo)致其強(qiáng)度和剛度不夠，不適用消失模鑄造。
[0005]2.當(dāng)包裝用泡沫聚苯乙烯(EPS)模用于消失模鑄造中，在澆注時(shí)，包裝用泡沫聚苯乙烯先隨著溫度的升高，其中一部分鍵能較弱的鏈段發(fā)生斷裂，隨著溫度的持續(xù)升高，鍵能較強(qiáng)的鏈段也發(fā)生斷裂，這就形成若干分子量較低的烴類化合物。且在這些烴類化合物中存在一部分還有碳碳雙鍵以及碳碳三鍵的化合物。眾所周知，有機(jī)物中碳原子占整個(gè)分子的比例越大，在燃耗過程中，更容易產(chǎn)生黑煙，這些黑煙是由于有機(jī)物不完全燃燒造成的，同理，碳原子含量越高的有機(jī)物，在加熱分解過程中，越容易產(chǎn)生碳化現(xiàn)象。還有碳碳雙鍵和三鍵的有機(jī)物明顯其分子中含碳量高，這部分化合物因?yàn)槠涮荚铀颊麄€(gè)分子的比重較大，在進(jìn)一步的加熱過程中，容易碳化，由于在碳化后仍處于高溫狀態(tài)，碳原子活性也較大，因此會(huì)進(jìn)入到鑄件中，產(chǎn)生碳缺陷。EPS模樣對鋼鑄件表面增碳量為0.3-0.5%，其在鐵澆鑄中最為引人注目，它表現(xiàn)為皺紋、冷卻結(jié)疤、表面凹陷和表面下的夾渣，使得鑄件的力學(xué)性能受到很大的影響，現(xiàn)今在我國還沒有很好的方法完全解決該種缺陷，這也是眾多鑄造廠家不敢上消失模或上了消失模生產(chǎn)線卻不能批量生產(chǎn)的一個(gè)原因。
[0006]特別是在鑄鋁時(shí)，碳夾雜物成為消失模鑄造過程中主要問題，碳夾雜物出現(xiàn)于兩股金屬流相遇，但還沒有浸潤互熔而導(dǎo)致“冷隔”。假如鑄件是循環(huán)加熱一一冷卻的，碳夾雜物還會(huì)導(dǎo)致金屬疲勞斷裂；假如一個(gè)鋁鑄件中存在碳夾雜物缺陷，那么一般情況下，該碳夾雜物缺陷將出現(xiàn)在每一個(gè)鑄件中。在某些情況下，就鑄件本身而言，當(dāng)此缺陷不在鑄件的重要區(qū)域時(shí)，就不是什么嚴(yán)重的問題。但是，對于象發(fā)動(dòng)機(jī)缸體這樣的鑄件，由于其承受高低溫循環(huán)變化和壓力的考驗(yàn)，如果碳夾雜物出現(xiàn)在重要部位，造成液體在鑄件內(nèi)部滲漏，那么將導(dǎo)致極為嚴(yán)重的故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一目的在于提供一種更有效的減少鑄件在鑄造時(shí)產(chǎn)生碳缺陷問題的消失模專用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒。
[0008]本發(fā)明的第二目的在于解決現(xiàn)有EPS其分子量過低，強(qiáng)度和剛度不高的問題。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種消失模專用改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，包括重量份數(shù)分別為90?100份的苯乙烯；3?80份的甲基丙烯酸甲酯；100?140份的去離子水；0.2?0.5份的過氧化苯甲酰；0.2?0.5份的過氧化二異丙苯；0.1?0.5份的過氧化苯甲酸叔丁酯；0.001?0.01份的陰離子表面活性劑；1?2份的懸浮劑；5.0?10.0份的發(fā)泡劑；0.1?0.4份的成核劑；0.2?2份的有機(jī)溴；0.01-0.1份的具有增加分子量效果的分子量調(diào)節(jié)劑和0.3?0.5份的表面涂層劑。
[0010]本發(fā)明中通過使用甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯共同聚合產(chǎn)生的新聚合物改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒，來提高分子量；同時(shí)通過有機(jī)溴和甲基丙烯酸甲酯的結(jié)合使用下減少碳缺陷問題的產(chǎn)生。有機(jī)溴在受熱情況下，會(huì)產(chǎn)生溴化氫，溴化氫會(huì)與碳碳雙鍵和碳碳三鍵發(fā)生加成反應(yīng)，一方面，發(fā)生加成反應(yīng)后，打破了原有碳碳雙鍵和三鍵，使得整個(gè)分子中碳原子所占的比例下降，而鑄件中的碳缺陷主要由于聚合物受熱形成的碳碳雙鍵以及碳碳三鍵的存在而產(chǎn)生，其在一定程度上減少了碳化；其次，溴原子的相對分子質(zhì)量大于氫原子，再結(jié)合甲基丙烯酸甲酯聚合出的改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒相比于目前的聚苯乙烯泡沫，其碳元素的比例大大下降，可以有效的通過碳含量的降低來減小碳缺陷的產(chǎn)生。
[0011]另外，有機(jī)溴常用于阻燃，而改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒為易燃物品，可以被火點(diǎn)燃，故在儲存、使用過程中需要特別小心，需要嚴(yán)格隔離火源，且需要注意原料倉庫等生產(chǎn)場地的通風(fēng)等。而有機(jī)溴的加入可以有效解決改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒為易燃的缺陷，使改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒使用更加安全，存儲更加容易。
[0012]進(jìn)一步的，所述有機(jī)溴是六溴環(huán)十二烷，四溴環(huán)辛烷，四溴乙烷和四溴苯酚雙A/2/4/6-三溴烷基苯基烯丙基醚中的任意一種，在本發(fā)明中有機(jī)溴選擇六溴環(huán)十二烷。有機(jī)溴在減少鑄件增碳的同時(shí)，有機(jī)溴的使用可以在高溫加熱時(shí)能產(chǎn)生氫溴酸，且能生成自由基，它可以降低聚苯乙烯分子量從而物料能夠很快的液化，使用有機(jī)溴時(shí)，經(jīng)過壓出作用的熔流會(huì)像水一樣流出，而不使用有機(jī)溴時(shí)會(huì)像蜜糖一樣流出。而六溴環(huán)十二烷融結(jié)在顆粒中，而不是依附在顆粒表面，這樣就不會(huì)在顆粒被膨脹入塑模泡沫物件時(shí)妨礙顆粒的融合，故使用六溴環(huán)十二烷作為有機(jī)溴不會(huì)影響顆粒的密度、抗拉強(qiáng)度、耐熱性和其他物理力學(xué)性能，故在本發(fā)明中的有機(jī)溴選擇使用六溴環(huán)十二烷。
[0013]所述分子量調(diào)節(jié)劑為二乙烯苯，二甲基丙烯酸乙二醇/酯，烷基硫醇中任意一種或幾種混合物，在本發(fā)明中分子量調(diào)節(jié)劑選擇使用十二烷基硫醇。十二烷基硫醇能夠阻止過度的官能團(tuán)交聯(lián)，使聚合物內(nèi)聚力適當(dāng)，其用量可以直接影響聚合物分子量大小，本發(fā)明中用來提高聚合物的分子量。
所述陰離子表面活性劑是十二烷硫酸鹽，硬脂酸鹽，十二烷苯磺酸鹽和十二烷磺酸鹽中的任意一種，本發(fā)明中陰離子表面活性劑選擇使用十二烷基苯磺酸鈉。使用上述陰離子表面活性劑能去除珠粒表面影響聚合的物質(zhì)，使珠粒在密閉容器中更容易發(fā)泡，且可以顯著提高珠粒的模塑和抗靜電效果。
[0014]所述成核劑為粒狀，粉末狀的聚烯烴或直鏈、支鏈度少的聚烯烴，本發(fā)明中成核劑選擇聚乙烯蠟。成核劑的使用可以加快聚合物的結(jié)晶速率，增加結(jié)晶密度；而聚乙烯蠟具有粘度低，軟化點(diǎn)高，硬度好等性能，無毒，熱穩(wěn)定性好，高溫?fù)]發(fā)性低，對顏料的分散性，既有極優(yōu)的外部潤滑性，又有較強(qiáng)的內(nèi)部潤滑作用，可提高塑料加工的生產(chǎn)效率，在常溫下抗?jié)裥阅芎?，耐化學(xué)藥品能力強(qiáng)，電性能優(yōu)良，可改善成品的外觀。同時(shí)由于其具有十分優(yōu)異的外部潤滑作用和較強(qiáng)的內(nèi)部潤滑作用，與本發(fā)明改性可發(fā)性聚苯乙烯共聚顆粒相溶性好的特點(diǎn)，可作為其在擠出、壓延、注射加工中的潤滑劑，還可提高加工效率，防止和克服薄膜、管材、片材粘結(jié)，提高成品的平滑度和光澤度，改善成品外觀。
[0015]1.所述發(fā)泡劑是丁烷，正戊烷，異戊烷，環(huán)戊烷，正己烷，二氧化碳就和氟化烴中的任意一種或幾種混合物，在本發(fā)明中發(fā)泡劑選擇使用正戊烷，異戊烷和環(huán)戊烷的混合物，所述正戊烷:異戊烷=(3~7): (7~3)，所述環(huán)戊烷為0~0.5份，正戊燒，異戊烷和環(huán)戊烷使用量根據(jù)成品的料性而定。