一种使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料及其制备方法和应用技术

一种使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料及其制备方法和应用，其制备方法是先将甲基丙烯酸甲酯、第一共聚单体、引发剂、分散剂、助分散剂、溶于溶剂中聚合得到第一产物，然后在高压釜体内，用超临界二氧化碳使筛分后的第一产物发泡得到使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造铸模材料，其可以制成消失模铸造泡沫模型等制品。泡沫模型等制品。泡沫模型等制品。

【技术实现步骤摘要】
一种使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及消失模铸模用材料领域，尤其涉及一种使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]消失模铸造是近年发展起来的新型铸造工艺，被誉为21世纪的铸造技术。在消失模铸造工艺中，铸模材料的性能是影响铸件质量的关键因素。
[0003]最早使用的铸模材料是可发性聚苯乙烯(EPS)。但是采用这种铸模材料进行浇注时，存在以下问题：由于EPS热分解比较困难，是一种无序的断裂方式分解，容易产生沥青状物导致铸件表面出现皱纹、冷却结疤、表面凹陷、表面下夹渣等，严重影响铸件质量；另外，EPS还会造成铸件的碳含量偏高，因此对于铸钢件和合金铸钢件的质量影响非常大。
[0004]近年来，一些新型的树脂材料被开发出来用来替代EPS，例如，美国专利申请US4790367A公开了一种可发性聚甲基丙烯酸甲酯，其能够很好地解决上面提到的这些问题。
[0005]中国专利CN1213086C开发了ST
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MMA材料。该种材料虽然在理论上是一种比较适合消失模铸造成型的材料，但该材料的发泡条件苛刻而阻碍了其在工业中的应用。其虽然在一定程度上减少了碳残渣等缺陷，然而对于要求较高的合金钢产品还是存在不能忽视的碳缺陷。
[0006]中国专利CN105199136A使用聚甲基丙烯酸甲酯，通过两步法获得了产率和质量均较为理想的珠粒。但是，一方面两步法的工艺较繁琐，要在两个不同的反应设备中进行反应，且需要两次清洗和两次干燥。
[0007]中国专利CN103819859A通过苯乙烯单体、甲基丙烯酸甲酯单体、甲基丙烯酸单体的共聚获得了较高发泡性能的消失模铸造铸模新材料，但是其仍然不得不使用含苯共聚单体，即苯乙烯单体，因而不可避免地仍然会出现“碳缺陷”问题。
[0008]上述专利都存在一个共同的问题，那就是使用了易燃易爆的烷烃(例如戊烷)来作为物理发泡剂，由于这类发泡剂的使用会在产品的生产和使用过程中带来不容忽视的安全隐患，而且这些烷烃在消失模铸造模型产品使用以后会发生化学变化转变温室效应气体，存在环境污染的隐患。
[0009]因此，本领域的技术人员致力于开发一种安全环保的发泡剂来制备消失模铸造模型材料。

技术实现思路

[0010]有鉴于现有技术的上述缺陷，本申请所要解决的技术问题是技术问题如何开发一种安全环保的发泡剂制备消失模铸造模型材料。
[0011]为实现上述目的，本申请提供了一种使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型
材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0012]步骤1、将甲基丙烯酸甲酯、第一共聚单体、引发剂、分散剂、助分散剂溶于第一溶剂中，聚合得到第一产物，
[0013]所述第一共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸丁酯中的至少一种，
[0014]步骤2、将所述第一产物进行筛分后与第二溶剂放入高压釜体内混合，向所述高压釜体内通入二氧化碳，将所述高压釜加热到100
‑
130℃，压强增加到8
‑
15Mpa，维持30
‑
60min，然后将所述高压釜体内压强在1
‑
30s内排空，所述第一产物膨胀发泡得到所述使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造铸模材料。
[0015]进一步地，步骤1所述甲基丙烯酸甲酯为100重量份、所述第一共聚单体为1
‑
100重量份、所述引发剂为0.1
‑
10重量份、所述分散剂为0.1
‑
10重量份、所述助分散剂为0.01
‑
1重量份、所述第一溶剂为100
‑
500重量份。
[0016]进一步地，步骤1所述聚合的温度为50
‑
100℃。
[0017]进一步地，步骤2所述第一产物为100重量份，所述第二溶为100
‑
500重量份。
[0018]进一步地，步骤2所述二氧化碳为10
‑
50重量份。
[0019]进一步地，步骤2所述混合为打开搅拌器叶浆在所述高压釜体内将所述第二溶剂和所述第一产物搅拌。
[0020]进一步地，所述搅拌器叶浆的转速为80rad/min。
[0021]进一步地，所述引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈、过氧化碳酸
‑2‑
乙基己酸叔丁酯、1,1
‑
双(过氧化叔丁基)
‑
3.3.3
‑
三甲基环己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯以及过氧化二异丙苯中的至少一种。
[0022]进一步地，所述分散剂选自磷酸三钙、聚乙烯醇、羟基纤维素中的至少一种。
[0023]进一步地，所述助分散剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠中的至少一种。
[0024]进一步地，所述使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造铸模材料的密度为0.01
‑
0.03g/cm3。
[0025]进一步地，所述第一产物为颗粒物。
[0026]进一步地，所述使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造铸模材料为颗粒物。
[0027]进一步地，步骤1中所述第一溶剂为水。
[0028]进一步地，步骤2中所述第二溶剂为水。
[0029]还提供了一种由上述方法制备得到的消失模铸造模型材料。
[0030]还提供了一种上述消失模铸造模型材料在制备消失模铸造模型中的应用。
[0031]进一步地，所述消失模铸造模型包括消失模铸造泡沫模型。进一步地，所述消失模铸造泡沫模型通过将所述消失模铸造铸模材料充填到模具中加热成型得到。
[0032]进一步地，所述加热为蒸汽加热。
[0033]本申请的技术效果如下：
[0034](1)本申请通过采用超临界二氧化碳，即温度和压力均在其临界点(临界温度31.1℃，临界压力7.3MPa)之上的二氧化碳流体，作为物理发泡剂制备得到了消失模铸造模型材料，超临界二氧化碳具有无毒、无害、不可燃烧和爆炸等优势；并且二氧化碳发泡后的颗粒
内部泡孔结构更加致密均匀细小，呈现一种微孔结构，可以为材料提供更好的回弹性和强度，更加有利于该材料的加工成型。
[0035](2)本申请通过加入低玻璃化温度的单体共聚有助于降低玻璃化温度，从而降低超临界二氧化碳发泡使用的温度和压力。
[0036]以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。
附图说明
[0037]图1是本申请的一个较佳实施例的使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料的制备过程示意图；
[0038]图2中(a)为本申请的一个较佳实施例的使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料的照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造模型材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1、将甲基丙烯酸甲酯、第一共聚单体、引发剂、分散剂、助分散剂溶于第一溶剂中，聚合得到第一产物，所述第一共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丙酯，甲基丙烯酸丁酯中的至少一种，步骤2、将所述第一产物进行筛分后与第二溶剂放入高压釜体内混合，向所述高压釜体内通入二氧化碳，将所述高压釜加热到100
‑
130℃，压强增加到8
‑
15Mpa，维持30
‑
60min，然后将所述高压釜体内压强在1
‑
30s内排空，所述第一产物膨胀发泡得到所述使用超临界二氧化碳发泡的消失模铸造铸模材料。2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤1所述甲基丙烯酸甲酯为100重量份、所述第一共聚单体为1
‑
100重量份、所述引发剂为0.1
‑
10重量份、所述分散剂为0.1
‑
10重量份、所述助分散剂为0.01
‑
1重量份、所述第一溶剂为100
‑
500重...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘敦，秦柳，马文良，
申请(专利权)人：上海百舸科技有限公司，
类型：发明
国别省市：