CN105733499B

CN105733499B - 一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元及其制备方法

Info

Publication number: CN105733499B
Application number: CN201610073165.0A
Authority: CN
Inventors: 徐卫兵; 朱海洋; 宋善寒; 周正发; 马海红; 任凤梅
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: CN105733499A

Abstract

本发明提供一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元及其制备方法，粘结剂组元采用LDPE‑g‑GMA与EVA‑g‑MAH的反应得到，粘结剂组元含有低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、羧基、羟基、酯基等结构，可以有效的提高粘结剂与金属粉末之间的润湿性、喂料流动性；粘结剂与金属粉末之间的剥离强度比较均匀；并且分子结构中含有多种不同的结构，其分解温度不一样，能够在不同的温度范围内提供流动性与保形性等性能；从而总体提高坯体的强度，以及最终制品的密实度，含有本组元的粘结剂可以很好地解决脱脂过程中的空洞、鼓泡、开裂、塌陷、变形等各种缺陷，进一步的有效提高了坯体及制品的质量。

Description

一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元及制备方法。

背景技术

粉末注射成型(PIM)是近几十年发展起来的一项新型成形技术，它具有一次性成形复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工或只需微量加工、制备成本低等优点，且可成型复杂形状，比如带有横孔、斜孔、凹凸面、螺纹、薄壁、难以切削加工的陶瓷和金属异形件，有着广泛的应用前景。在粉末注射成型生产过程中，为使粉末具有良好的流动性以填充复杂模腔，制备出结构均匀，性能优良的产品，必须加入一定质量比(5-10％)的粘结剂。粘结剂是粉末注射成型过程中最重要的一部分。粘结剂一般由多种物质混合组成，在成型过程中可以作为粉末流动的载体，增加粉末的流动性，有助于填充复杂模腔，其中粘结剂中的一些高分子材料可以起到骨架的作用，在脱脂的时候以维持坯体的形状。少量的小分子添加剂在注射成型时可以提高粉末与粘结剂的润滑与分散性，从而可以使粘结剂与粉末混合均匀，最终有助于得到性能优良结构均匀的产品。

现有粘结剂各组分分布不均匀，粘结剂与金属粉末的润湿性比较差、喂料的流动性比较差；粘结剂与金属粉末之间的剥离强度不是很均匀、制品的密实度不够高；采用的大分子组元一般都是单一的或者两种单体共聚得到的某种聚合物(如POM、EVA、LDPE等)；并且脱脂时保型性不够，坯体容易出现空洞、鼓泡开裂、塌陷、变形等各种缺陷，最终会影响制品的质量。

发明内容

本发明提供一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元及制备方法，粘结剂组元采用低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯

(LDPE-g-GMA)与乙烯醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)的反应得到，含有低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、羧基、羟基、酯基等结构，可以有效的提高粘结剂与金属粉末之间的润湿性、喂料流动性；粘结剂与金属粉末之间的剥离强度比较均匀；并且分子结构中含有多种不同的结构，其分解温度不一样，能够在不同的温度范围内提供流动性与保形性等性能；从而总体提高坯体的强度，以及最终制品的密实度，含有本组元的粘结剂可以很好地解决脱脂过程中的空洞、鼓泡、开裂、塌陷、变形等各种缺陷，进一步的有效提高了坯体及制品的质量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元，采用LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH反应得到，其分子结构式为

本发明还提供一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，制备工艺为：将LDPE-g-GMA、EVA-g-MAH与催化剂加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，挤出温度为180-240℃。

优选的是，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为50-60％，EVA-g-MAH的质量百分比为40-50％。

上述任一方案优选的是，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为50％，EVA-g-MAH的质量百分比为50％。

上述任一方案优选的是，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为55％，EVA-g-MAH的质量百分比为45％。

上述任一方案优选的是，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为60％，EVA-g-MAH的质量百分比为40％。

上述任一方案优选的是，所述LDPE-g-GMA的接枝率为1-3％，EVA-g-MAH的接枝率为1-4.5％。

上述任一方案优选的是，所述催化剂用量为LDPE-g-GMA和EVA-g-MAH总质量的0.5-1.5％。

上述任一方案优选的是，所述催化剂为乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑和N,N-二甲基苄胺中的任意一种或两种的混合物。

本发明还提供一种采用高强度金属注射成型的粘结剂组元制备得到的粘结剂，各组份及质量百分比为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物8-10％+LDPE 4-10％+EVA 4-8％+石蜡48％+硬脂酸5-10％+聚甲醛25-30％。

优选的是，各组份及质量百分比为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物8％+LDPE5％+EVA 4％+石蜡48％+硬脂酸5％+聚甲醛30％。

上述任一方案优选的是，各组份及质量百分比为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物10％+LDPE 4％+EVA 3％+石蜡48％+硬脂酸10％+聚甲醛25％。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明提供一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元、粘结剂及制备方法，粘结剂组元采用低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LDPE-g-GMA)与乙烯醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)的反应得到，其分子结构式

，粘结剂组元含有低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、羧基、羟基、酯基等结构，可以有效的提高粘结剂与金属粉末之间的润湿性、喂料流动性；粘结剂与金属粉末之间的剥离强度比较均匀；并且分子结构中含有多种不同的结构，其分解温度不一样，能够在不同的温度范围内提供流动性与保形性等性能；从而总体提高坯体的强度，以及最终制品的密实度，含有本组元的粘结剂可以很好地解决脱脂过程中的空洞、鼓泡、开裂、塌陷、变形等各种缺陷，进一步的有效提高了坯体及制品的质量。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

实施例1

反应原料及质量百分比分别为：LDPE-g-GMA 50％(接枝率为1.5％)，EVA-g-MAH50％(接枝率为1.5％)与乙酰丙酮铝(反应原料总质量的1％)。将原料加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，挤出温度220℃，主螺杆转速200r/min。粘结剂的组份及质量百分比为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物8％，低密度聚乙烯LDPE 5％，乙烯醋酸EVA4％，石蜡48％，硬脂酸5％，聚甲醛30％。将各组份加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，(其挤出温度为180℃，主螺杆转速为180r/min)并制成颗粒状。得到的颗粒及为粘结剂，将其与金属粉末在密炼机中混合均匀(粘结剂与金属粉末质量百分比分别为7％、93％)得到喂料，喂料注射成型后经脱脂烧结得到制品。

对比例1.粘结剂的制备、喂料的制备及注射成型、脱脂、烧结同实施例1，不同的是，粘结剂的组份及质量百分比分别为：LDPE 10％，EVA 7％，石蜡48％，硬脂酸5％，聚甲醛30％。。

实施例2

反应原料及质量百分比分别为：LDPE-g-GMA60％(接枝率为2％)，EVA-g-MAH 40％(接枝率为2％)与1,2-二甲基咪唑(反应原料总质量的1％)。将原料加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，挤出温度220℃，主螺杆转速200r/min。粘结剂的组份及质量百分比为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物8％，LDPE 5％，EVA 4％，石蜡48％，硬脂酸5％，聚甲醛30％。将各组份加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，(其挤出温度为180℃，主螺杆转速为180r/min)并制成颗粒状。得到的颗粒及为粘结剂，将其与金属粉末在密炼机中混合均匀(粘结剂与金属粉末质量百分比分别为7％、93％)得到喂料，喂料注射成型后经脱脂烧结得到制品。

对比例2.粘结剂的制备、喂料的制备及注射成型、脱脂、烧结同实施例2，不同的是，粘结剂的组份及质量百分比分别为：LDPE 10％，EVA 7％，石蜡48％，的硬脂酸5％，聚甲醛30％。

实施例3

原料质量百分比分别为：LDPE-g-GMA50％(接枝率为2％)，EVA-g-MAH 50％(接枝率为2％)与乙酰丙酮铝(反应原料总质量的1.5％)。将原料加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，挤出温度220℃，主螺杆转速200r/min。粘结剂的组份及质量百分比分别为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物10％，LDPE 4％，EVA 3％，石蜡48％，硬脂酸10％，聚甲醛25％。将各组份加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，(其挤出温度为180℃，主螺杆转速为180r/min)并制成颗粒状。得到的颗粒及为粘结剂，将其与金属粉末在密炼机中混合均匀(粘结剂与金属粉末质量百分比分别为7％、93％)得到喂料，喂料注射成型后经脱脂烧结得到制品。

对比例3.粘结剂的制备、喂料的制备及注射成型、脱脂、烧结同实施例3，不同的是，粘结剂的组份及质量百分比分别为：LDPE10％，EVA 7％，石蜡48％，硬脂酸10％，聚甲醛25％。

实施例4

原料质量百分比分别为：LDPE-g-GMA 60％接枝率为2.5％)，EVA-g-MAH 40％(接枝率为3.5％)与乙酰丙酮铝、1,2-二甲基咪唑(各占反应原料总质量的0.5％)。将原料加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，挤出温度220℃，主螺杆转速200r/min。粘结剂的组份及质量百分比分别为：LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH的反应物10％，LDPE 4％，EVA3％，石蜡48％，硬脂酸10％，聚甲醛25％。将各组份加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，(其挤出温度为180℃，主螺杆转速为180r/min)并制成颗粒状。得到的颗粒及为粘结剂，将其与金属粉末在密炼机中混合均匀(粘结剂与金属粉末质量百分比分别为7％、93％)得到喂料，喂料注射成型后经脱脂烧结得到制品。

对比例4.粘结剂的制备、喂料的制备及注射成型、脱脂、烧结同实施例4，不同的是，粘结剂的组份及质量百分比分别为：LDPE 10％，EVA 7％，石蜡48％，硬脂酸5％，聚甲醛30％。

将实施例1-4、对比例1-4所制得的喂料分别进行熔融指数测定及制品的密实度测定，结果如下表1所示：

表1

由表1可见，本发明提供的粘结剂组元及粘结剂可以很好的提高喂料的流动性、制品的密实度等性能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元，其特征在于，采用LDPE-g-GMA与EVA-g-MAH反应得到，其分子结构式为

。

2.一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，制备工艺为：将LDPE-g-GMA、 EVA-g-MAH与催化剂加入高速混合机中，混合均匀，再经挤出机熔融挤出，挤出温度为180-240℃。

3.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为50-60% ，EVA-g-MAH的质量百分比为40-50%。

4.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为50% ，EVA-g-MAH的质量百分比为50%。

5.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为55% ，EVA-g-MAH的质量百分比为45%。

6.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述LDPE-g-GMA的质量百分比为60% ，EVA-g-MAH的质量百分比为40%。

7.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述LDPE-g-GMA的接枝率为1-3%， EVA-g-MAH的接枝率为1-4.5%。

8.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述催化剂用量为LDPE-g-GMA和EVA-g-MAH总质量的0.5-1.5%。

9.如权利要求2所述的一种用于高强度金属注射成型的粘结剂组元的制备方法，其特征在于，所述催化剂为乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑和N,N-二甲基苄胺中的任意一种或两种的混合物。