專(zhuān)利名稱(chēng)：粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑及其喂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑及其喂料的制備方法。
背景技術(shù)：
粉末注射成形(Powder Injection Molding，簡(jiǎn)稱(chēng)PIM)技術(shù)具有一次成形復(fù)雜形狀制 品、產(chǎn)品尺寸精度高、無(wú)需機(jī)械加工或只需微量加工、易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和產(chǎn)品性能 優(yōu)異的特點(diǎn)，被國(guó)際上譽(yù)為"當(dāng)今最熱門(mén)的零部件成形技術(shù)之一"。然而，粉末注射成 .形工藝中脫脂工藝費(fèi)時(shí)多、缺陷多、過(guò)程難以控制是PIM工藝中最困難和最關(guān)鍵的因 素，至今仍是PIM產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。脫脂和粘結(jié)劑是緊密聯(lián)系在一起的，粘結(jié)劑決定 了脫脂方式。因此，國(guó)內(nèi)外科研人員為了提高粉末注射成形技術(shù)及其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，在 粘結(jié)劑設(shè)計(jì)方面投入了大量的努力。
粉末注射成形工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的主要是適合于熱脫脂和溶劑脫脂的傳統(tǒng)粘結(jié)劑體 系。其中，熱脫脂其脫脂速度慢、易產(chǎn)生缺陷、只適合于小件；溶劑脫脂其過(guò)程比較復(fù) 雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、脫脂產(chǎn)品存在變形。而催化脫脂是一種新型快速脫脂工藝，其脫脂速 率能達(dá)到l 4mm/h，是傳統(tǒng)脫脂工藝速率的10 20倍。它綜合了熱脫脂和溶劑脫脂的 優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)脫脂方式時(shí)間長(zhǎng)、缺陷多、能耗高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。因此，催化脫 脂被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的脫脂工藝。
在粉末注射成形工業(yè)生產(chǎn)中采用催化脫脂技術(shù)，能大大縮短脫脂時(shí)間，提高生產(chǎn)效 率，降低PIM產(chǎn)品生產(chǎn)成本，而且在脫脂時(shí)不出現(xiàn)液相，避免了 PIM產(chǎn)品容易發(fā)生變 形和尺寸精度控制困難的弱點(diǎn)。因此，在PIM生產(chǎn)中采用催化脫脂技術(shù)能帶來(lái)巨大的 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和廣闊的應(yīng)用前景。而在實(shí)際PIM工業(yè)生產(chǎn)中，由于在催化脫脂技術(shù)研究上 的缺乏，沒(méi)有自己的技術(shù)，沒(méi)有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，很多公司只有通過(guò)購(gòu)買(mǎi)德國(guó)BASF公 司的Catamold系列催化脫脂喂料進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。Catamold系列喂料價(jià)格昂貴，導(dǎo)致 其生產(chǎn)成本居高不下，很大程度上限制了催化脫脂技術(shù)在國(guó)內(nèi)的工業(yè)化應(yīng)用。 綜上所述，很有必要開(kāi)發(fā)出適合于粉末注射成形催化脫脂技術(shù)的粘結(jié)劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)目前在PIM工業(yè)生產(chǎn)中只能靠應(yīng)用進(jìn)口催化 脫脂喂料而使得生產(chǎn)成本昂貴的不足，提供一種粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑及其 喂料的制備方法，以降低使用催化脫脂技術(shù)的成本，從而推動(dòng)催化脫脂技術(shù)在PIM工 業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 -
一種粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在于由均聚甲醛、高密度聚乙 烯和石蠟，以及相容劑、增塑劑、表面活性劑組成，其體積百分比為
均聚甲醛85~95% 高密度聚乙烯4~9% 石蠟3~6%
相容劑0.5 1% 增塑劑 1~2% 表面活性劑0.5~1%。
所述組分及體積百分比為
均聚甲醛88~卯％高密度聚乙烯4~6% 石蠟3~4%
相容劑0.5 1% 增塑劑1~1.5% 表面活性劑0.5 1%。
所述組分及優(yōu)選的體積百分比為
均聚甲醛89% 高密度聚乙烯5% 石蠟3%
相容劑1% 增塑劑1% 表面活性劑1%。
所述相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯含量為24~28 (這里是質(zhì)量百分含量，醋酸 乙烯酯含量是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物制備過(guò)程中加入的，在化學(xué)上是一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)) 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，表面活性劑為硬脂酸鋅。 一種粉末注射成形用催化脫脂型喂料的制備方法，其特征在于，其工藝步驟為
1) 按照以下體積比及組分取料備用85 95%的均聚甲醛；4~9%的高密度聚乙烯；
0.5~1%的相容劑；3 6%的石蠟；1 2%的增塑劑；0.5~1 %的表面活性劑；取其中的均
聚甲醛、高密度聚乙烯和相容劑和50 68%粉末裝載量的(這里粉末的量是根據(jù)粉末裝
載量來(lái)計(jì)算的，而粉末裝載量也是個(gè)范圍值，根據(jù)不同的粉末而不同。有一個(gè)適合的
范圍50~68%)注射成形粉末干混，得到均勻的粉末和粘結(jié)劑的混合物；
2) 將上述混合物加入密煉機(jī)，在180 19(TC溫度下混煉；
3) 降低混煉溫度，再取備好的石蠟、增塑劑和表面活性劑加入密煉機(jī)，混煉，
制得粉末注射成形用催化脫脂型喂料。 所述步驟3)中混煉溫度降低至16(M70。C。
所述的相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其中醋酸乙烯酯含量為24~28;所述增塑 劑為鄰苯二甲酸二丁酯，表面活性劑為硬脂酸鋅。
所述步驟1)中的干混時(shí)間為60~90分鐘；所述步驟2)中的混煉時(shí)間為20~30分 鐘；所述步驟3)中混煉時(shí)間為20 30分鐘。 有益效果
相比于傳統(tǒng)的粘結(jié)劑體系，本發(fā)明催化脫脂型粘結(jié)劑具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 脫粘速度快，催化脫脂型粘結(jié)劑的脫除速度能達(dá)到傳統(tǒng)粘結(jié)劑脫除速度的
10~20倍。
(2) 脫粘溫度低，脫粘時(shí)產(chǎn)生的變形、掉邊等脫脂缺陷少。
(3) 催化脫脂型喂料具有很好的流動(dòng)性和沖模能力，特別適合注射成形。
(4) 催化脫脂型喂料制備簡(jiǎn)單、成本低廉，易于推廣使用。
該粘結(jié)劑體系是由起骨架作用的均聚甲醛，起輔助框架作用的高密度聚乙烯和起 穩(wěn)定作用的各種添加劑組成。其中均聚甲醛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是重復(fù)的C-0鍵組成，聚合物 鏈的氧原子對(duì)酸的作用很敏感，當(dāng)曝露在合適的酸催化劑中時(shí)，在較低的溫度下就能 進(jìn)行催化反應(yīng)引起大分子聚醛樹(shù)脂分裂成CH20 (甲醛)氣體。這樣，生坯中的主粘結(jié) 劑一一均聚甲醛在催化劑的作用下直接由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，達(dá)到快速催化脫脂的目的。 此時(shí)，剩余的少量高密度聚乙烯將起保形作用，脫除了主粘結(jié)劑的生坯仍然是充分堅(jiān) 固的，使零件在脫粘時(shí)具有延續(xù)的堅(jiān)硬性，避免任何塑性變形，得到較好的公差。而 這些在生坯中殘留的有機(jī)物質(zhì)、分解劑、某些聚合物均可以在預(yù)燒結(jié)階段迅速熱解脫 除。
本發(fā)明采用廉價(jià)易得的塑料，通過(guò)共混改性的方法制備催化脫脂型粘結(jié)劑及其喂 料，能大大降低了催化脫脂技術(shù)在注射成形工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成本，推進(jìn)催化脫脂技 術(shù)的廣泛應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)注射成形產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


圖1為粉末注射成形用催化脫脂型喂料的制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明涉及一種粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑配方，由下述組分組成(體積 百分比比)均聚甲醛85~95%，高密度聚乙烯5~9%，石蠟3~6%，乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物0.5 1%，鄰苯二甲酸二丁酯1~2%，硬脂酸鋅0.5~1%。按此配方范圍可組合多 個(gè)配方，能適合不同的粉末體系要求，現(xiàn)列舉具體實(shí)施例如下
實(shí)施例h
一種適合于17 4PH不銹鋼粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，它由下述組分組成 (體積百分比比)89%均聚甲醛100P, 5%高密度聚乙烯，3%石蠟，1%醋酸乙烯酯 (VA)含量為26的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)， 1%鄰苯二甲酸二丁酯，1%硬脂 酸鋅。
如圖1所示，本實(shí)施例的制備方法包括以下歩驟
(1) 將89%均聚甲醛100P， 5%高密度聚乙烯，1%醋酸乙烯酯(VA)含量為26 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和62%粉末裝載量的17~4PH不銹鋼粉末加入三維 旋轉(zhuǎn)器，干混1小時(shí)，得到均勻的粉末和粘結(jié)劑的混合物。
(2) 將上述均勻的混合物加入密煉機(jī)，升溫至185'C，混煉30分鐘。
(3) 降低混煉溫度到170°C，再將3%石蠟、1%鄰苯二甲酸二丁酯和1%硬脂酸鋅 加入密煉機(jī)，混煉20分鐘，制得催化脫脂型不銹鋼喂料。
本發(fā)明所制備的催化脫脂型不銹鋼喂料具有優(yōu)異的流變性能，適合注射成形。在 120'C時(shí)，用硝酸氣體做催化劑，其脫粘速度能達(dá)到3.5mm/h，不會(huì)出現(xiàn)變形、掉邊等 脫粘缺陷。 實(shí)施例2:
一種適合于氧化鋯陶瓷粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，它由下述組分組成(體 積百分比比)90X均聚甲醛500P， 4%高密度聚乙烯，3%石蠟，1%醋酸乙烯酯(VA) 含量為24的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)， 1.5%鄰苯二甲酸二丁酯，0.5%硬脂酸鋅。
本實(shí)施例的制備方法
(1)將90X均聚甲醛500P， 4%高密度聚乙烯，1%醋酸乙烯酯(VA)含量為24 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和53%粉末裝載量的氧化鋯陶瓷粉末加入三維旋轉(zhuǎn)
器，干混1小時(shí)，得到均勻的粉末和粘結(jié)劑的混合物。
(2) 將上述均勻的混合物加入密煉機(jī)，升溫至190'C，混煉25分鐘。
(3) 降低混煉溫度到165°C，再將3%石蠟、1.5%鄰苯二甲酸二丁酯和0.5%硬脂 酸加入密煉機(jī)，混煉30分鐘，制得催化脫脂型氧化鋯陶瓷喂料。
本發(fā)明所制備的催化脫脂型氧化鋯陶瓷喂料具有優(yōu)異的流變性能，適合注射成形本 發(fā)明所制備的催化脫脂型氧化鋯陶瓷喂料具有優(yōu)異的流變性能，適合注射成形。在 12(TC時(shí)，用硝酸氣體做催化劑，其脫粘速度能達(dá)到3mm/h，不會(huì)出現(xiàn)變形、掉邊等脫 粘缺陷。
實(shí)施例3:
一種適合于YG12硬質(zhì)粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，它由下述組分組成(體 積百分比比)89X均聚甲醛100P， 5%高密度聚乙烯，3%石蠟，1X醋酸乙烯酯(VA) 含量為26的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)， 1%鄰苯二甲酸二丁酯，1%硬脂酸鋅。
本實(shí)施例的制備方法
(1) 將89%均聚甲醛IOOP， 5%高密度聚乙烯，1%醋酸乙烯酯(VA)含量為26 的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和56%粉末裝載量的YG12硬質(zhì)粉末加入三維旋轉(zhuǎn) 器，干混1小時(shí)，得到均勻的粉末和粘結(jié)劑的混合物。
(2) 將上述均勻的混合物加入密煉機(jī)，升溫至185。C，混煉30分鐘。
(3) 降低混煉溫度到170°C,再將3%石蠟、1%鄰苯二甲酸二丁酯和1%硬脂酸加 入密煉機(jī)，混煉25分鐘，制得催化脫脂型氧化鋯陶瓷喂料。
本發(fā)明所制備的催化脫脂型YG12硬質(zhì)喂料具有優(yōu)異的流變性能，適合注射成形。 在12(TC時(shí)，用草酸氣體做催化劑，其脫粘速度能達(dá)到2.5mm/h，不會(huì)出現(xiàn)變形、掉邊 等脫粘缺陷。
權(quán)利要求
1、一種粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在于由均聚甲醛、高密度聚乙烯和石蠟，以及相容劑、增塑劑、表面活性劑組成，其體積百分比為均聚甲醛85～95％ 高密度聚乙烯4～9％ 石蠟3～6％相容劑0.5～1％ 增塑劑1～2％ 表面活性劑0.5～1％。
2、 按照權(quán)利要求1所述的粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在于所述 組分及體積百分比為均聚甲醛88~90%高密度聚乙烯4~6% 石蠟3~4%相容劑0.5~1% 增塑劑 1~1.5% 表面活性劑0.5-1 %。
3、 按照權(quán)利要求2所述的粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在于，所述 組分及優(yōu)選的體積百分比為均聚甲醛89% 高密度聚乙烯5% 石蠟3%相容劑1% 增塑劑1% 表面活性劑1%。
4、 按照權(quán)利要求1所述的粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在于所述 相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
5、 按照權(quán)利要求1所述的粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在于，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯含量為24 28。
6、 按照權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑，其特征在 于所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，表面活性劑為硬脂酸鋅。
7、 一種粉末注射成形用催化脫脂型喂料的制備方法，其特征在于，其工藝步驟為1) 按照以下體積比及組分取料備用85 95%的均聚甲醛；4~9%的高密度聚乙烯； 0.5-1 %的相容劑；3~6%的石蠟；1 2%的增塑劑；0.5~1 %的表面活性劑；取其中的均聚甲醛、高密度聚乙烯和相容劑和50~68%粉末裝載量的注射成形粉末干混，得到均勻 的粉末和粘結(jié)劑的混合物；2) 將上述混合物加入密煉機(jī)，在180 19(TC溫度下混煉；3) 降低混煉溫度，再取備好的石蠟、增塑劑和表面活性劑加入密煉機(jī)，混煉， 制得粉末注射成形用催化脫脂型喂料。
8、 按照權(quán)利要求7所述的粉末注射成形用催化脫脂型喂料的制備方法，其特征在 于所述步驟3)中混煉溫度降低至160 170°C。
9、 按照權(quán)利要求7所述的粉末注射成形用催化脫脂型喂料的制備方法，其特征在 于所述的所述相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其中醋酸乙烯酯含量為24 28;所 述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，表面活性劑為硬脂酸鋅。
10、 按照權(quán)利要求7~9任一項(xiàng)所述的粉末注射成形用催化脫脂型喂料的制備方法， 其特征在于所述步驟l)中的干混時(shí)間為60 90分鐘；所述步驟2)中的混煉時(shí)間為 20-30分鐘；所述步驟3)中混煉時(shí)間為20-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑及其喂料的制備方法，所述的粉末注射成形用催化脫脂型粘結(jié)劑由均聚甲醛、高密度聚乙烯和石蠟，以及相容劑、增塑劑、表面活性劑組成，其體積百分比為均聚甲醛85～95％ 高密度聚乙烯4～9％ 石蠟3～6％ 相容劑0.5～1％ 增塑劑1～2％ 表面活性劑0.5～1％。按照上述粘結(jié)劑配比，按照一定的粉末裝載量，將粘結(jié)劑和粉末加入密煉機(jī)，混煉，制備催化脫脂型喂料。本發(fā)明克服了目前在PIM工業(yè)生產(chǎn)中只能靠應(yīng)用進(jìn)口催化脫脂喂料而使得生產(chǎn)成本昂貴的不足，能夠降低使用催化脫脂技術(shù)的成本，從而可以推動(dòng)催化脫脂技術(shù)在PIM工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)B29K23/00GK101353561SQ20081014313
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者盧仁偉, 昆 李, 李篤信, 莉 趙, 鄭禮清 申請(qǐng)人:中南大學(xué)