CN112920611A - 一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，按照重量百分含量计的成分和含量为：石油蜡：20％‑50％，增粘树脂：10％‑40％，植物蜡：5％‑10％，高分子聚合物：0％‑5％，固体填充物：30％‑50％，分散剂：0％‑8％。本发明制备的熔模铸造模料固体填充物含量高，线收缩率小，尺寸精度高，具有良好的工艺性能。

Description

一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料及其制备方法
技术领域
本发明涉及熔铸材料技术领域，尤其涉及一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料及其制备方法。
背景技术
熔模精密铸造又称失蜡精密铸造，它是用可熔性模制成熔模样件并组成模组，然后在模组表面涂敷多层耐火材料，待干燥固化后，将模组模料从型壳中加热熔出，型壳经高温焙烧后浇入金属液即得熔模铸件。
熔模铸造生产的首个工序就是压制可熔模，熔模是用来形成耐火型壳中型腔的模型，要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，首先熔模铸造模料本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度，所以熔模铸造模料是精密铸造中一种重要的材料，其对铸件的好坏起着关键性作用。熔模铸造模料一般需要满足以下基本要求：(1)、线收缩率小，尺寸精度高；(2)、具有较高的抗弯强度，在熔模储存和运输过程中不易损坏；(3)、液态时黏度适中，制模时流动性好，灰分含量尽可能低。
中国专利CN00119620.0公布了“饰品熔模铸造用超精细模料”，以石蜡、其它蜡、改性松香树脂、高分子聚合物和助溶剂为主要成分，强度较高，但收缩率较大(1.2％左右)，为了提高模料的抗弯强度，减小线收缩率，提高尺寸精度，可采用添加固体填充物的方法，如中国专利CN104893316A公布了“一种填充型精密铸造中温调制蜡及其制备方法”，按照重量份数计，包括以下组分：微晶蜡31-33份、聚乙烯蜡1.5-2.5份、松香树脂27-29份、乙烯-醋酸乙烯共聚物3-5份、α-烯烃聚合物4-6份、硬脂酸0.8-1.2份、填充物25-30份，其中填充物含量在25％-30％，线收缩率为0.63％。
对于尺寸精度要求更高的航空航天领域厚大复杂的大型结构件，现有的模料仍不能满足要求，目前市场上填充模料产品的填料含量不超过30％。为了降低线收缩率，可提高固体填充物含量，但会造成模料工艺温度下的流动性变差，工艺性能变差。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料及其制备方法，本发明的填充物含量达30-50％，体系稳定，线收缩率小，尺寸精度高，同时又具有良好的工艺性能。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，按照重量百分含量计的成分和含量为：石油蜡：20％-50％，增粘树脂：10％-40％，植物蜡：5％-10％，高分子聚合物：0％-5％，固体填充物：30％-50％，分散剂：0％-8％。
优选的，所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的成分和含量为：石油蜡：23.5％-48％，增粘树脂：15％-30％，植物蜡：5％-10％，高分子聚合物：0.5％-4％，固体填充物：30％-45％，分散剂：1％-8％。
优选的，所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的成分和含量为：石油蜡：30％，增粘树脂：30％，植物蜡：5％，高分子聚合物：4％，固体填充物：30％，分散剂：1％。
优选的，所述石油蜡为56#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、60#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡、64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡、66#半精炼石蜡、70#微晶蜡、75#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、90#微晶蜡的一种或几种。
优选的，所述增粘树脂为脂肪族石油树脂、氢化脂肪族石油树脂、芳香族石油树脂、氢化芳香族石油树脂、脂肪族/芳香族共聚石油树脂、氢化脂肪族/芳香族共聚石油树脂、萜烯树脂及其衍生物、松香树脂及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物的一种或几种。
优选的，所述增粘树脂的环球软化点为70～120℃。
更优选的，所述增粘树脂的环球软化点为90～110℃。
优选的，所述植物蜡为蜂蜡、虫蜡、巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米糠蜡、甘蔗蜡、木蜡等的一种或几种。
优选的，所述高分子聚合物材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、无规聚丙烯、聚烯烃、α烯烃共聚物中的一种或几种，分子量范围5000～50000。
更优选的，所述高分子聚合物材料分子量范围为5000～10000。
优选的，所述固体填充物为α甲基苯乙烯粉末、醋酸纤维素酯粉末、环六亚甲基四胺、对苯二甲酸、豆粉中的一种或几种；固体填充物粉末的粒径为75μm-200μm。
优选的，所述分散剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、十二烷基硫酸钠、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇油酸酯、聚乙二醇、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂酸酯中的一种或几种。
本发明还提供所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的制备方法，所述制备方法包括以下工艺步骤：
(1)、将所述重量分数的石油蜡、增粘树脂、植物蜡在100℃-120℃温度下加热搅拌熔化成均匀透明的液体混合物A；
(2)、将上述的液体混合物A中加入所述重量分数的高分子聚合物，控制温度：120℃-130℃，不断搅拌，直至熔化成均匀透明的液体混合物B，用200目滤网过滤；
(3)、将上述过滤后的液体混合物B中加入所述重量分数的分散剂和固体填充物，控制温度：100℃-120℃，高速搅拌，使固体填充物均匀的分散在液体混合物B中，放料成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)、线收缩率小，达到0.4％以下，尺寸精度高；
(2)、抗弯强度高，表面光洁度好；
(3)、可以液态压注，流动性好，特别适用于带有陶瓷型芯零件的压注成型。
本发明的熔模铸造模料固体填充物含量高，线收缩率小，尺寸精度高，并且具有较高的抗弯强度，粘度适中，制模时流动性好，灰分含量低，完全满足对熔模铸造模料的要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，按照重量百分含量计，所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的成分和含量为：石油蜡：20％-50％，增粘树脂：10％-40％，植物蜡：5％-10％，高分子聚合物：0％-5％，固体填充物：30％-50％，分散剂：0％-8％。
实施例1：
一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其包含以下重量份数的原料：62#全精炼石蜡30份，C5加氢石油树脂30份，蜂蜡5份，乙烯-醋酸乙烯酯4份，α甲基苯乙烯粉末30份，聚乙二醇硬脂酸酯1份。
上述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将所述重量分数的62#全精炼石蜡、C5加氢石油树脂、蜂蜡在100℃-120℃温度下加热搅拌熔化成均匀透明的液体混合物A；
(2)、将上述的液体混合物A中加入所述重量分数的乙烯-醋酸乙烯酯，控制温度：120℃-130℃，不断搅拌，直至熔化成均匀透明的液体混合物B，用200目滤网过滤；
(3)、将上述过滤后的液体混合物B中加入所述重量分数的聚乙二醇硬脂酸酯和α甲基苯乙烯粉末，控制温度：100℃-120℃，高速搅拌，使固体填充物均匀分散在液体混合物B中，放料成型。
实施例2：
一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其包含以下重量份数的原料：64#全精炼石蜡15份，80#微晶蜡15份，萜烯树脂T-100 20份，小烛树蜡6份，APAO 1份，环六亚甲基四胺40份，硬脂酸单甘油酯3份。
上述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将所述重量分数的64#全精炼石蜡、80#微晶蜡、萜烯树脂、小烛树蜡在100℃-120℃温度下加热搅拌熔化成均匀透明的液体混合物A；
(2)、将上述的液体混合物A中加入所述重量分数的APAO，控制温度：120℃-130℃，不断搅拌，直至熔化成均匀透明的液体混合物B，用200目滤网过滤；
(3)、将上述过滤后的液体混合物B中加入所述重量分数的硬脂酸单甘油酯和环六亚甲基四胺，控制温度：100℃-120℃，高速搅拌，使固体填充物均匀分散在液体混合物B中，放料成型。
实施例3：
一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其包含以下重量份数的原料：60#全精炼石蜡13.5份，85#微晶蜡10份，C5/C9共聚石油树脂15份，巴西棕榈蜡8份，乙烯-丙烯酸共聚物0.5份，醋酸纤维素酯粉末45份，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯8份。
上述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将所述重量分数的60#全精炼石蜡、85#微晶蜡、C5/C9共聚石油树脂、巴西棕榈蜡在100℃-120℃温度下加热搅拌熔化成均匀透明的液体混合物A；
(2)、将上述的液体混合物A中加入所述重量分数的乙烯-丙烯酸共聚物，控制温度：120℃-130℃，不断搅拌，直至熔化成均匀透明的液体混合物B，用200目滤网过滤；
(3)、将上述过滤后的液体混合物B中加入所述重量分数的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和醋酸纤维素酯粉末，控制温度：100℃-120℃，高速搅拌，使固体填充物均匀分散在液体混合物B中，放料成型。
实施例4
一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其包含以下重量份数的原料：70#微晶蜡20份，松香甘油酯28份，甘蔗蜡10份，无规聚丙烯2份，对苯二甲酸粉末35份，聚氧乙烯硬脂酸酯5份。
上述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将所述重量分数的70#微晶蜡、松香甘油酯、甘蔗蜡在100℃-120℃温度下加热搅拌熔化成均匀透明的液体混合物A；
(2)、将上述的液体混合物A中加入所述重量分数的无规聚丙烯，控制温度：120℃-130℃，不断搅拌，直至熔化成均匀透明的液体混合物B，用200目滤网过滤；
(3)、将上述过滤后的液体混合物B中加入所述重量分数的聚氧乙烯硬脂酸酯和对苯二甲酸粉末，控制温度：100℃-120℃，高速搅拌，使固体填充物均匀分散在液体混合物B中，放料成型。
各实施例制备的模料的理化性能测试结果见表1。
表1理化性能测试结果
Figure BDA0002895520890000081
Figure BDA0002895520890000091
从表1测试数据可知，本发明制得的高填充物含量的填充型熔模铸造模料具有较高的抗弯强度，线收缩率小，尺寸精度高。表1中，粘度(100℃)可一定程度上表征模料(液态)在100℃的流动性，但现有技术中模料为了获得合适的线收缩率，模料的工艺温度不会选择100℃。一般情况下，模料的使用状态是糊状状态下(压蜡工艺温度(50℃-58℃))使用，液态状态下(压蜡工艺温度(62℃-71℃))使用。本发明的模料通过添加了植物蜡和分散剂，在工艺温度下流动性好，线收缩率小，填料含量达到30-50％，而且因添加了植物蜡和分散剂，使整个配方体系更趋于稳定，工艺性能上佳。
本发明的熔模铸造模料线收缩率小，尺寸精度高，并且具有较高的抗弯强度，粘度适中，制模时流动性好，灰分含量低，完全满足对熔模铸造模料的要求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，按照重量百分含量计，所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的成分和含量为：石油蜡：20％-50％，增粘树脂：10％-40％，植物蜡：5％-10％，高分子聚合物：0％-5％，固体填充物：30％-50％，分散剂：0％-8％。
2.如权利要求1所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，按照重量百分含量计，所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的成分和含量为：石油蜡：23.5％-48％，增粘树脂：15％-30％，植物蜡：5％-10％，高分子聚合物：0.5％-4％，固体填充物：30％-45％，分散剂：1％-8％。
3.如权利要求1所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，按照重量百分含量计，所述高填充物含量的填充型熔模铸造模料的成分和含量为：石油蜡：30％，增粘树脂：30％，植物蜡：5％，高分子聚合物：4％，固体填充物：30％，分散剂：1％。
4.如权利要求1-3任一所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，所述石油蜡为56#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、60#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡、64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡、66#半精炼石蜡、70#微晶蜡、75#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、90#微晶蜡中的一种或几种。
5.如权利要求1-3任一所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，所述增粘树脂为脂肪族石油树脂、氢化脂肪族石油树脂、芳香族石油树脂、氢化芳香族石油树脂、脂肪族/芳香族共聚石油树脂、氢化脂肪族/芳香族共聚石油树脂、萜烯树脂及其衍生物、松香树脂及其衍生物、酚醛树脂及其衍生物中的一种或几种；所述增粘树脂的环球软化点为70～120℃。
6.如权利要求1-3任一所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，所述植物蜡为蜂蜡、虫蜡、巴西棕榈蜡、小烛树蜡、米糠蜡、甘蔗蜡、木蜡中的一种或几种。
7.如权利要求1-3任一所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，所述高分子聚合物材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、无规聚丙烯、聚烯烃、α烯烃共聚物中的一种或几种，所述高分子聚合物材料的分子量范围在5000～50000。
8.如权利要求1-3任一所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，所述固体填充物为α甲基苯乙烯粉末、醋酸纤维素酯粉末、环六亚甲基四胺、对苯二甲酸、豆粉中的一种或几种；所述固体填充物的粒径为75μm-200μm。
9.如权利要求1-3任一所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、十二烷基硫酸钠、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇油酸酯、聚乙二醇、聚氧乙烯硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂酸酯中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的高填充物含量的填充型熔模铸造模料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下工艺步骤：
(1)、将所述重量分数的石油蜡、增粘树脂、植物蜡在100℃-120℃温度下加热搅拌熔化成均匀透明的液体混合物A；
(2)、将上述的液体混合物A中加入所述重量分数的高分子聚合物，控制温度在120℃-130℃，不断搅拌，直至熔化成均匀透明的液体混合物B，用200目滤网过滤；
(3)、将上述过滤后的液体混合物B中加入所述重量分数的分散剂和固体填充物，控制温度在100℃-120℃，高速搅拌，使固体填充物均匀的分散在液体混合物B中，放料成型。
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