发明公布-201710153080.8-一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂及其制备方法
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106893028 A
(43)申请公布日 2017.06.27
(21)申请号 201710153080 .8
(22)申请日 2017 .03 .15
C08F 2/38(2006 .01)
B22F 1/00(2006 .01)
(71)申请人 合肥工业大学
地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路
193号
(72)发明人 徐卫兵
任凤梅
李政 王俊豪 周正发
马海红 王雪帆 周淑千
(74)专利代理机构 合肥金安专利事务所 34114
代理人 彭超
(51)Int .Cl .
C08F 220/14(2006 .01)
C08F 212/08(2006 .01)
C08F 220/18(2006 .01)
C08F 220/28(2006 .01)
C08F 220/32(2006 .01)
CN 106893028 A
权利要求书1页
(54)发明名称
一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂
及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种高粉末装载量的金属注
射成型粘结剂及其制备方法，
涉及高分子材料技
术领域，
是采用侧基含环的乙烯基单体、丙烯酸
烷基酯单体、
含羟基或环氧基的丙烯酸酯功能单
体在引发剂和链转移剂作用下，
进行共聚 ，
具有低熔体粘度和良好润湿性的多元大分子粘
结剂，
所得粘结剂能够在较宽的温度范围内提供
流动性与保形性等性能 ，
降 低了喂料的熔体粘
提高了粘结剂的粉末装载量，
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，
显著地提高了最终制品的质量和成品
说明书4页
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1 .一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂，
其特征在于，
具有如下所示的分子结构
其中，
R1为芳基或含环酯基，
R2为烷基，
R3为羟乙基或羟丙基或环氧基，
R4为氢原子或者
甲基；
(x+y+z)：
w＝9-11：
x+y+z+w＝500-2000，
(x+y)：
z＝7-12：
2 .如权利要求1所述的高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
其特征在于，
步骤如下：
按如下质量百分比称取各原料：
侧基含环的乙烯基单体25-65wt％、
丙烯酸烷基酯单体
25-70wt％、含羟基或环氧基的丙烯酸酯功能单体5-10wt％，
搅拌均匀；
向反应体系中加入
总质量0 .05-0 .1wt％的引发剂，
搅拌并通入氮气，
在65℃-75℃反应1-2h，
加入十二烷基硫
醇链转移剂，
于40℃-55℃反应96-144h，
然后升温至100-120℃，
反应4-6h，
即得高粉末装载
量的金属注射成型粘结剂。
3 .如权利要求2所述的高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
其特征在于，
所述侧基含环的乙烯基单体为苯乙烯、
丙烯酸环己酯、
丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
4 .如权利要求2所述的高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
其特征在于，
所述丙烯酸烷基酯单体包括甲基丙烯酸甲酯，
以及丙烯酸丁酯、
丙烯酸辛酯、
甲基丙烯酸丁
甲基丙烯酸辛酯中的至少一种。
5 .如权利要求4所述的高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
其特征在于，
所述甲基丙烯酸甲酯在丙烯酸烷基酯单体中的质量百分占比为50-85％。
6 .如权利要求2所述的高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
其特征在于，
所述含羟基或环氧基的丙烯酸酯功能单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘
油酯、
甲基丙烯酸羟乙酯、
甲基丙烯酸羟丙酯、
甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
7 .如权利要求2所述的高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
其特征在于，
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、
偶氮二异庚腈、
过氧化二苯甲酰中的至少一种。
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一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂及其制备方法
技术领域
[0001]
本发明涉及高分子材料技术领域，
具体涉及一种高粉末装载量的金属注射成型粘
结剂及其制备方法。
背景技术
[0002]
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，
它具有制备成本
低、产品尺寸精度高、
无需机械加工或只需微量加工等优点，
而且可以一次性成形形状复杂
的陶瓷和金属制品，
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，
必须加入一定质量的粘结
剂。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。
[0003]
现有的粘结剂与金属粉末的润湿性比较差、
喂料的熔体粘度高，
流动性比较差，
末装载量不高；
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，
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
品的成品率和质量。解决金属注射成型制品的缺陷，
显著提高制品的成品率和质量，
提高喂
料的粉末装载量是非常有效的途径。提高喂料的粉末装载量的方法就是降低喂料的熔体粘
度。现有粘结剂的喂料的熔体粘度高，
装载量不高，
国内大部分MIM厂家的喂料的固体装载
量都低于60％，
到达临界装载量(一般为94％)后，
熔体粘度呈几何式的增长，
喂料失去流动
性或者流动性差，
喂料难以注射成型，
制品缺陷多，
成品率不太高。
降低喂料熔体粘度，
降低粘结剂本身的熔体粘度，
二是提高粘结剂与粉末表面的相互作用和润湿性。采用多元
共聚的方式，
可以综合以上两点，
选择低熔体粘度的聚合物单体和带有极性官能团的单体
进行共聚，
可以得到保留低熔体粘度和良好润湿性的多元大分子粘结剂，
能够提高粉末装
载量，
有效地解决制品的缺陷，
显著地提高制品的成品率。
发明内容
[0004]
针对现有技术的不足，
本发明提供了一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂及
其制备方法，
制得的粘结剂与金属粉末混合，
经注射成型，
所得制品喂料的粉末装载量高达
94 .5wt％，
制品缺陷少，
成品率高。
[0005]
为实现以上目的，
本发明通过以下技术方案予以实现：
[0006]
一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂，
具有如下所示的分子结构式：
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[0007]
[0008]
其中，
R1为芳基或含环酯基，
R2为烷基，
R3为羟乙基或羟丙基或环氧基，
R4为氢原子
或者甲基；
[0009]
(x+y+z)：
w＝9-11：
x+y+z+w＝500-2000，
(x+y)：
z＝7-12：
[0010]
高粉末装载量的金属注射成型粘结剂的制备方法，
步骤如下：
[0011]
按如下质量百分比称取各原料：
侧基含环的乙烯基单体25-65wt％、
丙烯酸烷基酯
单体25-70wt％、含羟基或环氧基的丙烯酸酯功能单体5-10wt％，
搅拌均匀；
向反应体系中
加入总质量0 .05-0 .1wt％的引发剂，
搅拌并通入氮气，
在65℃-75℃反应1-2h，
加入十二烷
基硫醇链转移剂，
于40℃-55℃反应96-144h，
然后升温至100-120℃，
反应4-6h，
即得高粉末
装载量的金属注射成型粘结剂。
[0012]
优选的，
所述侧基含环的乙烯基单体为苯乙烯、
丙烯酸环己酯、
丙烯酸异冰片酯中
的至少一种。
[0013]
优选的，
所述丙烯酸烷基酯单体包括甲基丙烯酸甲酯，
以及丙烯酸丁酯、
丙烯酸辛
甲基丙烯酸丁酯、
甲基丙烯酸辛酯中的至少一种。
[0014]
优选的，
所述甲基丙烯酸甲酯在丙烯酸烷基酯单体中的质量百分占比为50-85％。
[0015]
优选的，
所述含羟基或环氧基的丙烯酸酯功能单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙
酯、丙烯酸缩水甘油酯、
甲基丙烯酸羟乙酯、
甲基丙烯酸羟丙酯、
甲基丙烯酸缩水甘油酯中
的一种。
[0016]
优选的，
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、
过氧化二苯甲酰中的至少
一种。
[0017]
本发明提供了一种高粉末装载量的金属注射成型粘结剂及其制备方法，
与现有技
术相比，
本发明具有以下有益效果：
[0018]
本发
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