[发明专利]用于制备消失模铸造铸模材料的组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制备消失模铸造铸模新材料的组合物，其包含：甲基丙烯酸甲酯、第一共聚单体，所述第一共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种、引发剂、发泡剂、分散剂、助分散剂以及溶剂。本发明还公开了制备消失模铸造铸模新材料的方法。本发明的消失模铸造铸模新材料制备方法简便，可任意选择两步法或一步半法制备，发泡倍率高达60倍以上，相比同类型材料可在更低温度和更低蒸汽压力下预发泡和成型，设备要求低，成本可控。

技术领域

本发明属于消失模铸造铸模材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种用于制备消失模铸造铸模材料的组合物及其制备方法。

背景技术

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。

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，因此使用 EPS作为铸模材料对于铸钢件和合金铸钢件尤其是低碳钢的质量影响非常大。

用聚甲基丙烯酸甲酯做消失铸模成型材料，虽然克服了“碳缺陷”问题，但由于发气量较大从而增加了浇铸难度，同时较为苛刻的发泡和成型条件也限制该种材料的应用。综合上面两种材料在消失铸模中的优缺点，中国专利CN1213086C 开发了ST-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，同时发泡和成型条件较为苛刻，需要在一定蒸汽压力下才可以预发和成型，这对设备和模具的使用寿命都会产生一定的影响。

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；另一方面，使用上述方法得到的可发性珠粒由于预发泡温度较高，发泡剂容易在预发过程中过早逸出，导致发泡倍率较低，且在后期成型时，需要较高的发泡温度(>115℃)和成型压力 (>0.3MPa)，对成型设备和模具要求较高，从而在一定程度上限制了它在消失模铸造领域的应用。

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。

因此，非常需要通过对配方的改进，不使用含苯类共聚单体，获得一种制备工艺简单、发泡倍率高且发泡温度低的消失模铸模材料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种用于制备消失模铸模材料的组合物，其包含：

100重量份的甲基丙烯酸甲酯；

1-100重量份的第一共聚单体，所述第一共聚单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种；

0.01-10重量份的引发剂；

0.1-20重量份的发泡剂；

0.01-10重量份的分散剂；

0-1重量份的助分散剂；以及

50-5000重量份的溶剂。

在一种实施方式中，所述消失模铸模材料为可发性珠粒。