一種高性能的模具材料及其製備方法與流程
2023-06-11 04:16:56 2
本發明涉及一種模具材料，具體是一種高性能的模具材料。
背景技術：
模具是用來成型物品的工具，模具作為現代工業生產不可缺少的工裝，在生產中起著決定性的作用，目前的模具大多採用金屬材質，金屬模具的質量和壽命都很高，但其製作成本昂貴，尤其是一些外形複雜、難成形的金屬模具，製作過程極為複雜，很多金屬材質同時還存在加工困難，加工周期長，金屬合金模具特別容易受到氧化腐蝕，需經常進行修模或重新開模，模具磨損後修復時間較長的缺陷，大大增加了企業的生產成本，削弱了產品或零件的市場競爭力。
隨著工業的飛速發展，聚合物複合材料強度和精度等方面的不斷提高，使其製品的應用範圍也在不斷擴大，相對於金屬材料而言，聚合物複合材料製作成本低廉，易成型，加工周期短，修復時間短，這些優點使得它在模具領域具有巨大的潛力。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種高性能的模具材料，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種高性能的模具材料，由以下原料按照重量份組成：殼聚糖0.2-1份、石墨粉末2-8份、聚苯乙烯樹脂3-6份、二氧化矽4-8份、高嶺土13-28份、酚醛樹脂20-34份、尼龍30-48份、玻璃纖維10-17份、竹纖維4-9份、二硫化鉬2-6份、石膏粉末5-10份和羧乙基纖維素鈉0.5-2份。
作為本發明進一步的方案：尼龍採用尼龍1010、芳香族尼龍和超強尼龍的一種或者幾種的混合物。
作為本發明進一步的方案：玻璃纖維的粒度為100-150目，竹纖維採用竹漿纖維或者竹炭纖維的一種，石膏粉末採用二水石膏粉末和建築石膏粉末的一種或者兩種的混合物。
所述高性能的模具材料的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，稱取各種原料，備用；
步驟二，將羧乙基纖維素鈉加入到其重量50-65倍的去離子水中並且攪拌均勻，加入二硫化鉬並且超聲處理1-2小時，超聲功率為300-400w，再靜置15-27小時並且過濾，得到過濾液和沉澱，在過濾液中加入聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂和尼龍，攪拌機在常溫下以1200-1500rpm的轉速攪拌10-18分鐘，得到第一混合溶液，將沉澱分別用15-20％的醋酸溶液和無水乙醇洗滌3-4次，在35-50攝氏度下乾燥10-16小時，得到改性二硫化鉬；
步驟三，將高嶺土在650-720攝氏度下焙燒30-55分鐘，再將焙燒後的產物放在質量分數為45-60％的乙醇溶液中浸泡並且加入表面活性劑，浸泡45-60分鐘後取出並且乾燥，即可得到改性高嶺土；
步驟四，將殼聚糖、石墨粉末、二氧化矽、玻璃纖維、竹纖維和石膏粉末加入其重量10-15倍的去離子水中，攪拌機在35-50攝氏度下以800-1200rpm的轉速攪拌5-15分鐘，得到第二混合溶液；
步驟五，將第一混合溶液、第二混合溶液、改性二硫化鉬和改性高嶺土攪拌混合8-15小時，送入60-85攝氏度的烘乾箱中乾燥5-12小時，升高烘乾箱的溫度為110-125攝氏度，繼續乾燥至完全烘乾，再將烘乾產物粉碎，即可得到成品。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明原料來源廣泛，製備工藝簡單，適用於大規模的工業化生產；本發明中玻璃纖維、竹纖維、二硫化鉬等組分起協同作用，改性二硫化鉬分散在聚合物基體中，與聚合物分子鏈之間形成了均勻的網狀結構，使得製備的產品具有很好的熱穩定性和阻燃性能，材料成型性好，穩定性強，且不易變形。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種高性能的模具材料，由以下原料按照重量份組成：殼聚糖0.2份、石墨粉末2份、聚苯乙烯樹脂3份、二氧化矽4份、高嶺土13份、酚醛樹脂20份、尼龍30份、玻璃纖維10份、竹纖維4份、二硫化鉬2份、石膏粉末5份和羧乙基纖維素鈉0.5份。尼龍採用尼龍1010。
所述高性能的模具材料的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，稱取各種原料，備用；
步驟二，將羧乙基纖維素鈉加入到其重量50倍的去離子水中並且攪拌均勻，加入二硫化鉬並且超聲處理1小時，超聲功率為300w，再靜置15小時並且過濾，得到過濾液和沉澱，在過濾液中加入聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂和尼龍，攪拌機在常溫下以1200rpm的轉速攪拌12分鐘，得到第一混合溶液，將沉澱分別用16％的醋酸溶液和無水乙醇洗滌3次，在35攝氏度下乾燥10小時，得到改性二硫化鉬；
步驟三，將高嶺土在650攝氏度下焙燒34分鐘，再將焙燒後的產物放在質量分數為45％的乙醇溶液中浸泡並且加入表面活性劑，浸泡45分鐘後取出並且乾燥，即可得到改性高嶺土；
步驟四，將殼聚糖、石墨粉末、二氧化矽、玻璃纖維、竹纖維和石膏粉末加入其重量12倍的去離子水中，攪拌機在38攝氏度下以900rpm的轉速攪拌8分鐘，得到第二混合溶液；
步驟五，將第一混合溶液、第二混合溶液、改性二硫化鉬和改性高嶺土攪拌混合10小時，送入63攝氏度的烘乾箱中乾燥6小時，升高烘乾箱的溫度為105攝氏度，繼續乾燥至完全烘乾，再將烘乾產物粉碎，即可得到成品。
實施例2
一種高性能的模具材料，由以下原料按照重量份組成：殼聚糖0.5份、石墨粉末5份、聚苯乙烯樹脂4.5份、二氧化矽6份、高嶺土19份、酚醛樹脂27份、尼龍42份、玻璃纖維12份、竹纖維7份、二硫化鉬4份、石膏粉末8份和羧乙基纖維素鈉1.5份。玻璃纖維的粒度為120目，竹纖維採用竹漿纖維，石膏粉末採用二水石膏粉末。
所述高性能的模具材料的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，稱取各種原料，備用；
步驟二，將羧乙基纖維素鈉加入到其重量57倍的去離子水中並且攪拌均勻，加入二硫化鉬並且超聲處理1.5小時，超聲功率為360w，再靜置22小時並且過濾，得到過濾液和沉澱，在過濾液中加入聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂和尼龍，攪拌機在常溫下以1350rpm的轉速攪拌14分鐘，得到第一混合溶液，將沉澱分別用18％的醋酸溶液和無水乙醇洗滌4次，在45攝氏度下乾燥13小時，得到改性二硫化鉬；
步驟三，將高嶺土在680攝氏度下焙燒45分鐘，再將焙燒後的產物放在質量分數為52％的乙醇溶液中浸泡並且加入表面活性劑，浸泡50分鐘後取出並且乾燥，即可得到改性高嶺土；
步驟四，將殼聚糖、石墨粉末、二氧化矽、玻璃纖維、竹纖維和石膏粉末加入其重量13倍的去離子水中，攪拌機在42攝氏度下以1000rpm的轉速攪拌8分鐘，得到第二混合溶液；
步驟五，將第一混合溶液、第二混合溶液、改性二硫化鉬和改性高嶺土攪拌混合10小時，送入77攝氏度的烘乾箱中乾燥8小時，升高烘乾箱的溫度為115攝氏度，繼續乾燥至完全烘乾，再將烘乾產物粉碎，即可得到成品。
實施例3
一種高性能的模具材料，由以下原料按照重量份組成：殼聚糖1份、石墨粉末8份、聚苯乙烯樹脂6份、二氧化矽8份、高嶺土28份、酚醛樹脂34份、尼龍48份、玻璃纖維17份、竹纖維9份、二硫化鉬6份、石膏粉末10份和羧乙基纖維素鈉2份。尼龍採用尼龍1010、芳香族尼龍和超強尼龍的混合物。玻璃纖維的粒度為130目，竹纖維採用竹炭纖維，石膏粉末採用二水石膏粉末和建築石膏粉末的混合物。
所述高性能的模具材料的製備方法，具體步驟如下：
步驟一，稱取各種原料，備用；
步驟二，將羧乙基纖維素鈉加入到其重量65倍的去離子水中並且攪拌均勻，加入二硫化鉬並且超聲處理1.5小時，超聲功率為400w，再靜置25小時並且過濾，得到過濾液和沉澱，在過濾液中加入聚苯乙烯樹脂、酚醛樹脂和尼龍，攪拌機在常溫下以1400rpm的轉速攪拌15分鐘，得到第一混合溶液，將沉澱分別用20％的醋酸溶液和無水乙醇洗滌4次，在50攝氏度下乾燥16小時，得到改性二硫化鉬；
步驟三，將高嶺土在700攝氏度下焙燒50分鐘，再將焙燒後的產物放在質量分數為60％的乙醇溶液中浸泡並且加入表面活性劑，浸泡60分鐘後取出並且乾燥，即可得到改性高嶺土；
步驟四，將殼聚糖、石墨粉末、二氧化矽、玻璃纖維、竹纖維和石膏粉末加入其重量15倍的去離子水中，攪拌機在50攝氏度下以1200rpm的轉速攪拌15分鐘，得到第二混合溶液；
步驟五，將第一混合溶液、第二混合溶液、改性二硫化鉬和改性高嶺土攪拌混合15小時，送入85攝氏度的烘乾箱中乾燥12小時，升高烘乾箱的溫度為125攝氏度，繼續乾燥至完全烘乾，再將烘乾產物粉碎，即可得到成品。
對實施例1-3的產品進行性能測試，測試結果見表1，衝擊試驗的溫度為23-40攝氏度。
表1
從表1中可以看出，實施例1-3的產品具有良好的性能。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。