发明公布-202511767858.5-一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂

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(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 121423598 A
(43)申请公布日 2026.01.30
(21)申请号 202511767858 .5
(22)申请日 2025 .11 .28
C08G 18/10 (2006 .01)
C08G 18/32 (2006 .01)
(71)申请人西安稀有金属材料研究院有限公司
地址 710000 陕西省西安市高新区天谷七
路996号西安国家数字出版基地C座2
(72)发明人王燕周张于胜包建兴臧勐超
牛佳怡李明佳李伟赵恒章
(74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213
专利代理师刘崇义
(51)Int .Cl .
B22F 1/103 (2022 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
C08G 18/66 (2006 .01)
C08G 18/48 (2006 .01)
权利要求书2页
CN 121423598 A
(54)发明名称
一种用于金属粉末注射成型的高性能复合
粘结剂
(57)摘要
本发明公开了一种用于金属粉末注射成型
的高性能复合粘结剂，该复合粘结剂包括基体聚
合物、骨架聚合物、表面活性剂、助剂以及TPU，
TPU具有特定的结构式。本发明的复合粘结剂通
过添加TPU，能够调节聚合物链段柔韧性及增加
粘结剂体系热稳定性，提高复合粘结剂流动性，
避免出现粉末装载量低、尺寸稳定性差的现象；
同时，TPU能够与复合粘结剂中的基体聚合物形
成氢键，避免基体聚合物易分解导致的复合粘结
剂加工稳定性差，进而提高金属粉末注射成型的
质量，
适用于进行金属粉末的注射成型。
说明书7页
附图1页
CN 121423598 A
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1 .一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在于，该复合粘结剂包括
基体聚合物、骨架聚合物、
表面活性剂、助剂以及TPU，所述TPU的结构式如下所示，其中m的
取值为13~14，
n的取值为40~120：
2 .根据权利要求1所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，所述复合粘结剂由以下质量份数的成分组成：基体聚合物70~90份、
骨架聚合物5~10份、
表面活性剂1~3份、
助剂1~3份、
TPU 1~20份；
所述基体聚合物为聚甲醛，所述骨架聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、
聚甲基丙烯酸甲酯、
乙烯‑醋酸乙烯共聚物中的一种或两种以上，所述表面活性剂为硬脂酸
和/或乙烯基双硬脂酰胺；所述助剂为润滑剂和/或抗氧剂，所述润滑剂为石蜡、微晶蜡、合
成蜡、
聚乙烯蜡中的一种或两种以上，所述抗氧剂为1010抗氧剂和/或B215抗氧剂。
3 .根据权利要求2所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，所述复合粘结剂由以下质量份数的成分组成：基体聚合物80~90份、
骨架聚合物5~10份、
表面活性剂1~3份、
助剂1~3份、
TPU 1~5份。
4 .根据权利要求1所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，所述TPU的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将多元醇加热搅拌，随后冷却至固定温度时加入二异氰酸酯和催化剂并搅拌
均匀，
得到预聚体；
步骤二、
将步骤一中得到的预聚体加热搅拌，然后加入扩链剂，搅拌至粘稠状态后置于
模具中凝胶，在合模温度下合模成型，
随后熟化，
得到TPU。
5 .根据权利要求4所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，步骤一中所述多元醇、二异氰酸酯、催化剂的质量比为80~95:5~20:0 .01~0 .05；所述多
元醇为聚四氢呋喃醚二醇，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、
二苯基甲烷二异氰酸酯、
二亚甲基二异氰酸酯、
萘二异氰酸酯、
异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种以上，所述催化
剂为二月桂酸二丁基锡、
辛酸亚锡、
二醋酸二丁基锡中的一种。
6 .根据权利要求5所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，所述多元醇、
二异氰酸酯、
催化剂的质量比为83~91:9~17:0 .01~0 .05。
7 .根据权利要求4所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，步骤一中所述加热的温度为90℃~130℃，所述固定温度为60℃~80℃。
8 .根据权利要求4所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，步骤二中所述预聚体与扩链剂的质量比为70~95:5~30；所述扩链剂为1 ,4‑丁二醇、
丙二醇、
己二醇、
新戊二醇、
二乙基甲苯二胺中的一种。
9 .根据权利要求4所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，步骤二中所述加热的温度为80℃~120℃，所述合模温度为100℃~120℃，所述熟化的温
度为50℃~80℃，所述熟化的时间为12h~24h。
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10 .根据权利要求1所述的一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂，其特征在
于，所述复合粘结剂的制备方法为：将基体聚合物、
骨架聚合物、
表面活性剂、
助剂、
TPU混合
均匀。
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一种用于金属粉末注射成型的高性能复合粘结剂
技术领域
[0001] 本发明属于粘结剂技术领域，
尤其是涉及一种用于金属粉末注射成型的高性能复
合粘结剂。
背景技术
[0002] 金属注射成型（Metal powder injection molding，
简称MIM）是一种适用于多种
金属材料的先进成型技术，其核心工艺流程为：将金属粉末与粘结剂按照特定比例精准配
制，在混料机中加热至适宜温度进行均匀混合，
经制粒工序获得喂料；
随后利用注射机将喂
料注入定制模具型腔，
形成坯料；待坯料冷却固结后，通过化学溶解或热分解等方式脱除坯
料中的粘结剂；最终经过烧结致密化处理，得到具备所需性能、形状及尺寸精度的金属产
[0003] 随着MIM技术的问世与持续发展，
其突破了传统金属成型工艺在复杂结构、
微小型
尺寸产品生产上的局限，不仅为较低成本大批量生产结构复杂、
精度高、
微小型金属零部件
提供了新方向，更成为大批量制造不锈钢、
硬质合金、
贵金属等各类金属复杂精密零部件的
关键技术路径，
有力推动了多个行业的产品升级与产能提升。
[0004] 在MIM工艺中，
选择适配的粘结剂是提升整体成型质量的核心环节。优质的粘结剂
不仅能显著提高注射阶段喂料的流动性，确保复杂型腔的完整填充，更能在后续烧结过程
中助力提升坯体致密度，同时有效降低脱脂烧结后残留的氧、
碳含量，避免杂质对成型件力
学性能的负面影响。尤为关键的是，提高粘结剂的热稳定性对工艺稳定性具有重要意义：在
脱脂升温阶段，热稳定性优异的粘结剂可避免因局部温度波动出现过早软化、分解不均匀
等问题，减少坯体开裂、
变形等缺陷，为后续烧结环节的尺寸精度控制奠定基础。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，
提供一种用于金属粉末注射成型
的高性能复合粘结剂。该复合粘结剂通过添加TPU（热塑性聚氨酯弹性体），能够调节聚合物
链段柔韧性及增加粘结剂体系热稳定性，解决了MIM粘结剂流动性不足导致的粉末装载量
尺寸稳定性差的问题。
[0006] 为实现上述目的，
本发明采用的技术方案是：一种用于金属粉末注射成型的高性
能复合粘结剂，其特征在于，该复合粘结剂包括基体聚合物、
骨架聚合物、
表面活性剂、
以及TPU，所述TPU的结构式如下所示，其中m的取值为13~14，
n的取值为40~120：
[0007]
本发明采用TPU为复合粘结剂的成分具有以下原因：
（1）与其他组分具有优异的相
容性：TPU的溶解度参数δ在16 .0~17 .5，与复合粘结剂中其他成分的溶解度参数差值较小，
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满足热力学相容的核心条件（如：高密度聚乙烯的溶解度参数δ为16 .3~17 .0、
乙烯‑醋酸乙
烯共聚物的溶解度参数δ为16 .5~18 .5、
聚甲醛的溶解度参数δ为18 .6~19 .2）；同时，TPU分子
链柔韧性好，可均匀分散形成连续的“网络交织结构”，而非独立相区，能够有效提升相容
（2）TPU能够捕捉复合粘结剂中基体

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