一种注射成形用先驱体水溶性粘结剂及制备方法，属于粉末注射成形技术领域。其工艺特点是：在恒温装置中，在低于聚合物熔点的适当温度下，先将低熔点的ＰＥＧ完全融化，然后加入称好的ＳＡ和ＰＣＳ并不停搅拌，最后分批加入ＰＶＢ并强力搅拌直至得到均匀的乳状物，待其冷却取出，最终制得相容性好的先驱体水溶性粘结剂。各组元质量分数为（６０～７０）％ＰＥＧ（１０００～６０００）＋（１０～２５）％ＰＶＢ＋（１０～２５）％ＰＣＳ＋（５～１０）％ＳＡ。本发明专利技术的优点在于采用的水溶性粘结剂体系中的成分属于环境友好型，且溶脱溶剂为蒸馏水，脱脂速率快，成本低；使用ＰＣＳ作为粘结剂组元用于粉末注射成形，裂解时原位生成的纳米ＳｉＣ颗粒细小且分布均匀，对基体材料起到很好的增强效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粉末注射成形
，特别是提供了一种粉末注射成形用先驱体水 溶性粘结剂的制备方法。
技术介绍
颗粒增强的复合材料是目前倍受关注的复合材料之一。由于增强颗粒的加入可显 著提高材料的力学性能，因此颗粒增强复合材料的研究不断深入，应用也日益广泛。颗粒增强复合材料的制备方法较多，如搅拌铸造法、传统粉末冶金法、先驱体裂解 法、粉末注射成形法等。传统的粉末冶金模压法虽然工艺简单，但模压形成的成形坯往往密 度不均勻，部件的形状复杂程度也受到了很大的限制；先驱体裂解法除受部件复杂程度限 制外，还存在制备周期长、成本高、尺寸精度低等缺点；注浆成形和压滤成形虽可成形复杂 形状部件，但由于成形密度均勻性差及尺寸精度低等问题而限制了其应用范围。粉末注射 成形技术由于具有生产效率高，可规模化制备具有复杂形状的近终形产品，在颗粒增强金 属基或陶瓷基复合材料及其零件的应用中得到极大关注。先驱体转化法是近年来受到极大关注的复合材料制备方法之一。由于先驱体具有 可溶、可熔性，在一定温度下可原位生成复合材料所需的增强颗粒。这种颗粒不仅细小(可 达到纳米级)，同时在复合材料中分布极为均勻，因此对提高复合材料的性能和可靠性等具 有重要作用，在高性能复合材料的制备中得到广泛应用。目前用于制备高性能复合材料的 先驱体种类很多，如聚碳硅烷(PCS)、聚氮硅烷(PSZ)、聚硅氧烷(PSO)等，其中以PCS为先 驱体转化生成SiC增强颗粒最为常用。采用粉末注射成形技术制备先驱体原位转化增强复合材料零件时通常要经过溶 剂脱脂过程，而PCS等先驱体一般均溶于常用的三氯乙烯、正己烷、正庚烷、汽油等有机脱 脂溶剂，因此传统的石蜡基多组元粘结剂无法应用在先驱体原位转化增强复合材料零件的 粉末注射成形技术中。由于PCS等先驱体不溶于水，因此本专利技术旨在开发一种含先驱体组 元的先驱体水溶性粘结剂，从而实现先驱体原位转化增强复合材料零件的粉末注射成形制 备。先驱体水溶性粘结剂是指低温下具有较好的流动性和粘度，具有注射成形所需粘 结剂的特性，能够满足粉末注射成形和脱脂工艺的需要，且溶剂脱脂溶剂为蒸馏水。
技术实现思路
本专利技术的目的在于制备出一种含PCS组元的先驱体水溶性粘结剂，从而获得了采 用粉末注射成形技术制备高性能SiC颗粒原位增强金属基或陶瓷基复合材料零件时所需 的粘结剂，实现了高性能SiC颗粒增强金属基或陶瓷基复合材料及其零件的粉末注射成形 制备。本专利技术所配制的粘结剂为多聚合物组元水溶性粘结剂，以聚乙二醇(PEG)为水 溶性组元，以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为增塑剂，以聚碳硅烷(PCS)为增强体碳化硅的先驱体，以硬脂酸(SA)作为表面活性剂，各组元质量分数为(60 70) % PEG+(10 25) % PVB+(10 25) % PCS+(5 10) % SA。本专利技术的制备工艺为在恒温装置中，在160 180°C的温度下先将低熔点的PEG 完全融化，然后加入称好的SA和PCS并不停搅拌，最后分批加入PVB并强力搅拌直至得到 均勻的乳状物，待其冷却取出。最终制得相容性好的先驱体水溶性粘结剂。先驱体选用软化点在90 120°C的PCS，以满足混合粘结剂，混炼喂料，注射生坯 时对温度的要求；选用的PEG分子量在1000 6000之间，流动性好。本专利技术的优点在于1.采用的水溶性粘结剂体系中的成分属于环境友好型的，溶脱溶剂为蒸馏水，脱 脂速率快，成本低；2.使用PCS作为粘结剂组元应用于粉末注射成形中，裂解时原位生成分布均勻的 纳米SiC颗粒作为增强相，对基体材料起到颗粒增强的效果。具体实施例方式实施例1 原料粘结剂各组元质量分数为63% PEG6000+15% PVB+15% PCS+7% SA。在180°C恒温下先将低熔点的PEG6000完全融化，然后加入称好的SA和PCS并不 停搅拌，最后分批加入PVB并强力搅拌直至得到均勻的乳状物，待其冷却取出。最终制得 相容性好的先驱体水溶性粘结剂。将此粘结剂与添加了烧结助剂的Si3N4粉末以体积分数 50%的装载量混合制成喂料，然后在注射温度150°C、注射压力IOOMPa下成形，再脱脂、烧 结，得到的SiCp/Si3N4复合陶瓷零件相对密度达94%，尺寸精度高达士0. 2%，综合力学性 能好。实施例2:原料粘结剂各组元质量分数为63% PEG2000+15% PVB+15% PCS+7% SA。在180°C恒温下先将低熔点的PEG2000完全融化，然后加入称好的SA和PCS并不 停搅拌，最后分批加入PVB并强力搅拌直至得到均勻的乳状物，待其冷却取出。最终制得 相容性好的先驱体水溶性粘结剂。将此粘结剂与添加了烧结助剂的Si3N4粉末以体积分数 42%的装载量混合制成喂料，然后在注射温度145°C、注射压力IOOMPa下成形，再脱脂、烧 结，得到的SiCp/Si3N4复合陶瓷零件相对密度达93%，尺寸精度高达士0. 2%，综合力学性 能好。权利要求一种注射成形用先驱体水溶性粘结剂，其特征在于以聚乙二醇即PEG为水溶性组元，以聚乙烯醇缩丁醛即PVB作为增塑剂，以聚碳硅烷即PCS为增强体碳化硅的先驱体，以硬脂酸即SA作为表面活性剂，各组元质量分数为(60～70)％PEG+(10～25)％PVB+(10～25)％PCS+(5～10)％SA。2.如权利要求1所述的一种注射成形用先驱体水溶性粘结剂的制备方法，其特征在 于制备工艺为在恒温装置中，在160 180°C的温度下先将低熔点的PEG完全融化，然后 加入称好的SA和PCS并不停搅拌，最后分批加入PVB并强力搅拌直至得到均勻的乳状物， 待其冷却取出，最终制得相容性好的先驱体水溶性粘结剂。3.按照权利要求2所述的注射成形用先驱体水溶性粘结剂的制备方法，其特征在于 先驱体选用软化点在90 120°C的PCS，以满足混合粘结剂，混炼喂料，注射生坯时对温度 的要求；选用的PEG分子量在1000 6000之间，流动性好。全文摘要一种注射成形用先驱体水溶性粘结剂及制备方法，属于粉末注射成形
其工艺特点是在恒温装置中，在低于聚合物熔点的适当温度下，先将低熔点的PEG完全融化，然后加入称好的SA和PCS并不停搅拌，最后分批加入PVB并强力搅拌直至得到均匀的乳状物，待其冷却取出，最终制得相容性好的先驱体水溶性粘结剂。各组元质量分数为(60～70)％PEG(1000～6000)+(10～25)％PVB+(10～25)％PCS+(5～10)％SA。本专利技术的优点在于采用的水溶性粘结剂体系中的成分属于环境友好型，且溶脱溶剂为蒸馏水，脱脂速率快，成本低；使用PCS作为粘结剂组元用于粉末注射成形，裂解时原位生成的纳米SiC颗粒细小且分布均匀，对基体材料起到很好的增强效果。文档编号C04B35/634GK101885614SQ20101023056公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日专利技术者何新波, 曲选辉, 梅敏, 田常娟 申请人:北京科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种注射成形用先驱体水溶性粘结剂，其特征在于：以聚乙二醇即ＰＥＧ为水溶性组元，以聚乙烯醇缩丁醛即ＰＶＢ作为增塑剂，以聚碳硅烷即ＰＣＳ为增强体碳化硅的先驱体，以硬脂酸即ＳＡ作为表面活性剂，各组元质量分数为（６０～７０）％ＰＥＧ＋（１０～２５）％ＰＶＢ＋（１０～２５）％ＰＣＳ＋（５～１０）％ＳＡ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何新波，田常娟，梅敏，曲选辉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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