基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及填料模型材料领域，具体涉及基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料及其制备方法，基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，按质量分数计，包括20％～40％的石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂、20～30％的石蜡、5％～10％微晶蜡、25％～35％石油树脂、5％～10％膏体细化剂和1～3％巴西棕榈蜡。本发明专利技术的基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料铸造周期长、流动性好、灰分少、使用效果好。

Filler Model Materials and Preparation Method Based on Graphene/Polyethylene Terephthalate Modified Resin

The invention relates to the field of filler model material, in particular to the filler model material based on graphene/polyethylene terephthalate modified resin and its preparation method. The filler model material based on graphene/polyethylene terephthalate modified resin includes 20%-40% graphene/polyethylene terephthalate modified resin and 20-30% graphene/polyethylene terephthalate modified resin by mass fraction. Paraffin wax, 5%-10% microcrystalline wax, 25%-35% petroleum resin, 5%-10% gypsum finer and 1-3% Brazilian palm wax. The filler model material based on graphene/polyethylene terephthalate modified resin has long casting period, good fluidity, low ash content and good use effect.

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料及其制备方法
本专利技术涉及填料模型材料领域，特别是涉及基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料及其制备方法。
技术介绍
熔模铸造是一种近净形的先进成形工艺，其铸件精密、复杂、接近于零件，最后形状，可不经加工或很少加工就能直接使用。熔模铸造的特点是熔模铸件的尺寸精度高，表面光洁度好，后续加工程度低，理想情况下可达到无余量铸造，大大的降低了生产成本。另外，它可以铸造各种形状复杂且尺寸较大的铸件，并可根据铸件的要求选择各种各样的合金材料作为铸件的材料。21世纪以来，熔模铸造已经在大部分的工业部门得到应用，特别是在航天航空行业等高附加值领域的应用，加速了熔模铸造行业的发展和应用。目前我国的中温非填料模料普遍存在收缩稳定性一般，表面粗糙度较高的情况，但由于其价格低廉，可重复使用，普遍使用于高精密的普通铸件上，然而，随着对更大，更复杂和尺寸更大的铸件的需求的增长，非填料模料的性能限制使之已不能满足现实的需求。在熔模铸造的术语中，填料是掺入蜡混合物中的材料，用于控制和限制与上述直链蜡相关的不良影响。填料的来源十分丰富，无论是固体、液体或气体均可用作填料，填料的作用是减少模料的收缩，提高硬度，降低熔模出现鼓包、变形、缩陷等表面缺陷的概率，使熔模的成型质量和尺寸精度得到改善。很多填料已经被证实可用于熔模铸造模型材料中，但很多模料并没有出现预想的物理性能，或者引入了新的问题。如含聚苯乙烯填充材料的模型材料成分在脱模过程中模料会先熔化，聚苯乙烯残留物残留在模具中，容易撕裂陶瓷模具。有机酸作为填料能使模型材料甚至在比较厚的环节都能快速地冷却下来，因为有机酸材料都有很高的热传导能力，但是，使用有机酸填料模型材料容易与耐火模材料反应，影响铸件的表面质量和铸造部件的尺寸精度，或者在脱蜡过程中膨胀的过快，导致陶瓷模裂开。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种铸造周期长、流动性好、灰分少、使用效果好的基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，按质量分数计，包括20％～40％的石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂、20～30％的石蜡、5％～10％微晶蜡、25％～35％石油树脂、5％～10％膏体细化剂和1～3％巴西棕榈蜡。对上述技术方案的进一步改进为，所述石蜡为58#，60#，62#，64#，66#全精炼或半精炼石蜡中的一种或多种。对上述技术方案的进一步改进为，所述微晶蜡为70#，75#，80#微晶蜡中的一种或多种。对上述技术方案的进一步改进为，所述石油树脂为C9石油树脂，C5石油树脂，C9氢化石油树脂，C5氢化石油树脂的一种或多种，所述石油树脂的软化点为90～110℃。对上述技术方案的进一步改进为，所述膏体细化剂为聚乙烯、聚苯乙烯，聚丙烯、聚丙乙烯、乙烯—醋酸乙烯酷共聚物、乙烯—丙烯酸乙酷共聚物中的一种或多种高分子聚合物。对上述技术方案的进一步改进为，所述的巴西棕榈蜡熔点为80～90℃。对上述技术方案的进一步改进为，还包括占基本组分0％～0.5wt％的颜料。基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料的制备方法，包括以下步骤，(1)制备石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂，并将其研磨成少于100微米的粉末；(2)混合基础蜡料：将石蜡，微晶蜡，加热熔化，再依次加入巴西棕榈蜡，石油树脂，膏体细化剂得到基础蜡料；(3)将基础蜡料与石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂加热混合搅拌均匀，即得到一种基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料。对上述技术方案的进一步改进为，其步骤(2)的体系温度为120℃-140℃，搅拌时间为1.5-3小时。对上述技术方案的进一步改进为，其步骤(3)的体系温度为130℃-160℃，搅拌时间为2-5小时。本专利技术的有益效果为：本专利技术的模型材料收缩率及针入度小、抗弯强度大、灰分低、热导率高，石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的加入，使模料的灰分，收缩率，铸造周期，流动性等性能都有了较大幅度的提高，满足当今更大更复杂和尺寸更大的铸件的需求。具体而言：一方面，石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂有很高的热导率，从而能够很好地使模料快速冷却，因此熔模铸造中石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的使用减少了模料的收缩，提高了铸造周期。第二方面，石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂是一种坚硬、稳定、尺寸稳定的材料，有相对较高的比重，约1.31到1.45g/ml。高比重允许材料很容易的从基蜡材料中分离并回收和重复利用。而因为其的尺寸稳定性，意味着石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂在熔模铸造过程中不会融化和分解。第三方面，石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的熔点超过240℃，高于熔模铸造过程蜡注入和移除步骤时的温度，石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的应用使在整个熔模铸造过程中几乎没有灰分。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术作进一步的说明。基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，按质量分数计，包括20％～40％的石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂、20～30％的石蜡、5％～10％微晶蜡、25％～35％石油树脂、5％～10％膏体细化剂和1～3％巴西棕榈蜡。基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料的制备方法，包括以下步骤，(1)制备石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂，并将其研磨成少于100微米的粉末；(2)混合基础蜡料：将石蜡，微晶蜡，加热熔化，再依次加入巴西棕榈蜡，石油树脂，膏体细化剂得到基础蜡料；(3)将基础蜡料与石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂加热混合搅拌均匀，即得到一种基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料。石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂制备实施例1：在0.5L的高压反应釜中加入约40质量份对苯二甲酸以及月60质量份的乙二醇，同时加入一定量的催化剂乙二醇锑0.035质量份及石墨烯0.15质量份，在氮气(0.35MPa)的环境下，搅拌速度为75r/min进行酯化，并在290℃的温度下在常压和高真空条件下各缩聚半小时从而得到石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂，待冷却完全后，使用研磨机将其研磨成粉末(粒径小于100μm)。石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂制备实施例2：在0.5L的高压反应釜中加入约40质量份对苯二甲酸以及月60质量份的乙二醇，同时加入一定量的催化剂乙二醇锑0.035质量份及石墨烯0.30质量份，在氮气(0.35MPa)的环境下，搅拌速度为75r/min进行酯化，并在290℃的温度下在常压和高真空条件下各缩聚半小时从而得到石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂，待冷却完全后，使用研磨机将其研磨成粉末(粒径小于100μm)。石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂制备实施例3：在0.5L的高压反应釜中加入约40质量份对苯二甲酸以及约60质量份的乙二醇，同时加入一定量的催化剂乙二醇锑0.035质量份，在氮气(0.35MPa)的环境下，搅拌速度为75r/min进行酯化，并在290℃的温度下在常压和高真空条件下各缩聚半小时从而得到石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，其特征在于：按质量分数计，包括20％～40％的石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂、20～30％的石蜡、5％～10％微晶蜡、25％～35％石油树脂、5％～10％膏体细化剂和1～3％巴西棕榈蜡。

【技术特征摘要】
1.基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，其特征在于：按质量分数计，包括20％～40％的石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂、20～30％的石蜡、5％～10％微晶蜡、25％～35％石油树脂、5％～10％膏体细化剂和1～3％巴西棕榈蜡。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，其特征在于：所述石蜡为58#，60#，62#，64#，66#全精炼或半精炼石蜡中的一种或多种。3.跟据权利要求2所述的基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，其特征在于：所述微晶蜡为70#，75#，80#微晶蜡中的一种或多种。4.跟据权利要求3所述的基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，其特征在于：所述石油树脂为C9石油树脂，C5石油树脂，C9氢化石油树脂，C5氢化石油树脂的一种或多种，所述石油树脂的软化点为90～110℃。5.跟据权利要求4所述的基于石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯改性树脂的填料模型材料，其特征在于：所述膏体细化剂为聚乙烯、聚苯乙烯，聚丙烯、聚丙乙烯、乙烯—醋酸乙烯酷共聚物、乙烯—丙烯酸乙酷共聚物中的一种或多种高分子聚合物。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇军，蔡卓弟，谭世芝，陈文谦，吴秀婷，许昊洋，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44