Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
Фирмой «Foseco)) разработан новый материал для изготовления моделей — сополимер марки НМС-30, который является химической смесью мономеров (70 % полистирола и 30 % полиметилметакрилата), заключенных в одной грануле. По данным фирмы, он имеет формовочные характеристики, близкие пенополистиролу, хорошие механические свойства, обеспечивает чистую поверхность отливок, снижает и устраняет в большинстве случаев углеродистые дефекты на отливках из чугуна и стали, имеет значительный срок хранения как в необработанном, так и во вспененном состоянии. Рекомендуемая плотность моделей — 24 кг/м . Материал поставляется в гранулах размером 0,35-0,5 мм. Усадка моделей из НМС-30 составляет 0,35-0,45 %. Содержание вспенивающего агента в пределах 6,5-8,5 %. В отличие от пенополистирола для вспенивания необходима более высокая температура, время выдержки после вспенивания для активизации гранул должно быть не менее 24 ч, время охлаждения моделей после их изготовления и стабилизации размеров увеличивается на 10-20% по сравнению с пенополистиролом. При производстве стальных отливок рекомендуется сифонный подвод металла к модели. Предварительные результаты, представленные фирмой, дают основание предположить, что данный материал обеспечивает лучшее качество отливок из чугуна и стали и должен заменить пенополистирол.
28
2.2. Полистирол и его свойства 2.2.1. Основные свойства полистирола
Исходным продуктом для получения полистирола является стирол, который имеет структурную формулу СбН5СН=СН2. Молекулярная масса стирола 104,15; плотность 0,906; температура плавления -30,63 °С; температура кипения +145,2 °С. Стирол трудно растворим в воде, но хорошо растворяется в этиловом эфире, этиловом и метиловом спиртах, ацетоне. Полистирол для вспенивания получают суспензионной полимеризацией стирола. Сущность метода состоит в том, что мономер диспергируют в воде путем механического перемешивания со стабилизатором, предотвращающим коалесценцию частиц, с последующей полимеризацией и образованием капель полимера. Полимеризацию проводят в присутствии порообразователя, инициатора, эмульгатора и стабилизатора, которым является сополимер метилметакрилата и метакрилатовой кислоты. Для придания полимеру негорючести в автоклав перед полимеризацией вводят 3-5 % антипиренов, в качестве которых используются различные бром- и хлорсодержащие органические соединения. Полимеризация происходит при температуре 70 °С и давлении 0,35 МПа в течение 18-20 ч. Образующийся полимер в виде бисерного порошка в водном растворе после отстаивания в течение 30 мин всплывает на поверхность, и его легко отделяют от дисперсионной среды. После промывания в воде и сушки гранулы полистирола подвергаются классификации и затем упаковываются в полиэтиленовые мешки массой по 15-20 кг или в металлические бочки с герметично закрывающейся крышкой массой по 200 кг. В качестве эмульгатора применяется 10% раствор поливинилового спирта в воде, инициатором служит 5% раствор порофора 4X3-57 в спирте. В качестве порообразователей применяются высокомолекулярные углеводородные соединения с низкой температурой кипения, например изопентан (Гк = 27,9 °С) или пентан (Гк = 36,7 °С). В процессе полимеризации для придания требуемых технологических свойств добавляются соответствующие ингредиенты, например дикумил.
Полистирол для вспенивания получают также суспензионной полимеризацией стирола в водной среде с добавкой в реактор порообразователя в конце процесса. В реактор первоначально загружается смесь следующего состава, масс. %: стирол — 100; перок-сид бензоила — 0,23; «-бутилпербензоат — 0,1; вода — 108;
29
Ыа4Р207 — 0,05 и оксиэтилцеллюлоза — 0,15. Полимеризация производится в реакторе ступенчато, с изменением температуры от 92 до 115 °С и давления от 0,44 до 5,6 МПа. Полученный бисер полистирола промывают в проточной воде, сушат, классифицируют и упаковывают в полиэтиленовые мешки или металлические бочки. Полистирол содержит не более 0,2 % стирола, 0,32 % влаги и около 6 % порообразователя [11].
Полистирол относится к карбоцепным предельным углеводородным соединениям, которые имеют линейную структуру, т. е. полимеризуются по принципу «голова» к «хвосту», причем данный порядок соблюдается по всей длине цепи полимера [24]. Процесс полимеризации происходит по радикальному механизму за счет активации одной из четырех связей углерода по схеме:
СН=СН2 СН=СН2 СН=СН2
I + I + + I
СбН5 СбН5 ... СбН5
—сн—сн2—сн—сн2-
—^ I I
СбН5 с6н5
В результате образуется полистирол, который имеет следующую структурную формулу:
-СН—СН2-I
СбНб
•сн—сн2-I
СбН5
¦сн—сн2-
I
СбЬЇ5
п
Длина цепи полимера зависит от технологии полимеризации стирола и составляет от 30 до 70 тыс. звеньев. Каждый атом углерода в полимерной цепи соединен поочередно с двумя атомами водорода и одним атомом углерода бензольного кольца, двумя другими связями — с соседними атомами углерода. Все атомы углерода в полимерной цепи образуют по четыре ст-связи, причем крайние атомы углерода имеют три о-связи и одну я-связь, которая энергетически менее прочная, чем а-связь. Атомы углерода в бензольном кольце соединяются с водородом и двумя ст-связями
