[发明专利]制造金属、陶瓷制品的金属、陶瓷粉末与聚合物混融物及聚合物从成型品中水解脱除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造金属、陶瓷及其复合材料制品的高分子材料与金属、陶瓷粉末混融物。该混融物适于用作粉末注射（模压、模铸）成型，成型品经水解脱除高分子材料，得到金属、陶瓷及其复合材料制品。

背景技术

粉末注射成型是相对于传统制造方法的新型近净成型制造技术，尤其适合制造微小型、结构形状复杂、大批量制品。

国内外对粉末注射成型技术的研究开发已有二十多年的历史，形成了一些由高分子材料组成的粘结剂体系及其相对应的脱除方法和设备。比如：开发较早、国内目前比较流行的蜡基粘结体系及其脱除技术、设备；申请号200810143137.7专利所公开的聚甲醛基粘结体系及其酸催化脱除方法；申请号200780026523.1专利所公开的聚甲醛基粘结体系，以及申请号201080028060.4专利所公开的对聚甲醛基粘结体系的连续热脱除方法。事实上，任何一种粘结体系都有其对应于所采用高分子材料性能的脱除工艺（温度、时间）；反过来说，粘结体系任一组份的变化，都会带来脱除工艺的变化。其优劣的判别在于其材料、工艺成本，以及是否环保、循环低碳。

就现在流行的蜡基、甲醛基粘结剂体系而言，都无法对脱除后的高分子材料进行回收利用。蜡基粘结剂在脱除时，即便是回收，所回收的组合物也无法再生利用，有时甚至是直排；聚甲醛体系无论是连续热脱除，还是酸催化脱除，都是以聚甲醛解聚成气态甲醛为前提，尔后将甲醛燃烧掉，既浪费了资源，又对环境增加了碳排，酸催化对环境更是有害，且对设备有更高的要求。

再者，注射成型主要用于制造微小型制品，每次注射因浇口、流道的剔除料都是制品坯重的几倍甚至几十倍，由于聚甲醛遇热解聚的性质，浇口流道的剔除料经一定次数的循环混炼、注射后，多有解聚，不能再掺入使用，造成大量浪费。

所以，开发高效、节能、循环、低碳的粘结体系及其相应的脱除技术，关系到注射成型这项新技术能否健康、持续发展。

发明内容

本发明的混融物由金属、陶瓷及其复（混）合粉末与以水分解脱除的高分子粘结剂两类材料组成，其特征在于混融物中的高分子材料主要成分，在混融物成型后，可以在较低温度下水解脱除。

任一种混融物中采用何种金属、陶瓷及其复（混）合粉末，由所制造的目标产品规定的材质决定（以下称材质组份）。包括：一种金属粉末或多种金属粉末的混合物，比如铁粉、钴粉、钼粉、铬粉、铌粉、镍粉、锰粉、钨粉、铜粉、铝粉等等及其两种或两种以上不同比例粉末的混合物；多种金属的合金粉末，比如不同牌号的不锈钢粉末、低合金粉末；陶瓷粉末，包括：氧化物陶瓷，比如氧化锆、氧化铝等，氮化物陶瓷，比如氮化硅、氮化铝等，碳化物陶瓷，比如碳化硅等；金属陶瓷复（混）合材料，比如铁镀氧化铝、铁镀氧化锆，镍镀氧化铝、镍镀氧化锆等。

粘合剂组份所采用的高分子材料由可在较低温度下水解脱除的主粘合剂、较高温度热脱除的辅助粘合剂及助剂组成。

所述水解脱除的主粘合剂包括：己内酰胺、2-吡咯烷酮、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酰亚胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸聚甲基丙烯酸及其共聚物、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚马来酸酐、开普氏树脂、聚二甲基二烯丙基氯化铵、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、聚氨酯（单链）等。

所述热脱除的辅助粘合剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等。

所述辅助材料主要是分散剂、增塑剂类材料，本发明优选聚异丁烯胺、聚异丁烯基丁二酰亚胺等。

本发明所述混融物中材质组份与粘合剂组份的体积组成：材质组份占40-70%，粘合剂组份占60-30%。

本发明所述粘合剂组份中，按质量百分比计，水解脱除的主粘合剂占50-95%；热脱除的辅助粘合剂46-4.5%；辅助材料分散剂、增塑剂类占4-0.5%。

本发明所述混融物的混融方法是：先将辅助材料分散剂、增塑剂，聚烯烃类辅助粘合剂与材质组份混融至均匀，再加入主粘合剂混融至均匀。

混融设备是市面上常见的混合机、捏合机、密炼机、螺杆挤出机、颗粒成型机等。