一種模具材料及其製備方法和應用的製作方法
2023-05-23 04:25:41 1
專利名稱：一種模具材料及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模具材料及其製備方法和應用。
背景技術：
衛生陶瓷產品一般都用注漿的方法成形。傳統的注漿方法是將泥漿注入模具中， 藉助模具的毛細管吸力，把泥漿中的一部分水脫出從而形成坯體。在生產實踐中，人們發現 增大泥漿壓力有助於成形速率的提高。於是，高壓注漿成形工藝應運而生，其直接的目的就 是要提高成形速率。高壓注漿成形實際上是一個過濾過程，起過濾材料作用的就是多孔模 具。注漿過程中泥漿顆粒運動到模具工作面，並依次沉積，形成一定強度的坯體。高壓注漿成型工藝的出現，對模具提出了更高的要求。要求多孔模具具有一定的 強度和很好的吸水性。傳統的石膏模具表面孔徑大、易堵塞，吸水分離性能差，強度低，已經 難以滿足高壓注漿生產的需要。因此研究和開發新的模具材料就顯得尤為重要。環氧樹脂具有很強的內聚力，分子結構緻密，具有力學性能高、粘接性能好、固化 收縮率小、穩定性好等特點。單獨使用環氧樹脂意義不大，環氧樹脂一般和添加物同時使 用，以廣泛應用於塗料、複合材料、粘接劑、電子工業、建築等方面。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種吸水性能好、強度高的模具材料及其制 備方法。本發明模具材料的製備方法中，採用的原材料及其質量份數為石英砂(粒徑5-20 μ m) 100份，環氧樹脂20 25份，表面活性劑5 10份，矽烷 偶聯劑5 10份，固化劑7 25份，水100份；製備過程為將矽烷偶聯劑、石英砂加入到水中攪動混合均勻，再添加表面活性劑 和環氧樹脂繼續攪拌均勻，最後加入固化劑，攪拌均勻後50 150°C條件下固化6 10小 時後成型。所述的固化劑可以選用胺類固化劑或酸酐類固化劑。本發明製備方法中，通過矽烷偶聯劑對石英砂表面進行改性，然後加入表面活性 劑，配成油包水的乳液。本發明還公開了上述製備方法所製得的模具材料。上述方法製備的模具材料，強度高，吸水性能好，可以用於製備陶瓷高壓注漿成型 用模具。本發明提供的模具材料具有如下的有益效果1強度高，可達到40MPa，能充分經 受高壓注漿；2表面不易受損，不會對注漿產品產生汙染；3耐磨性好，使用壽命長。該材料 製備的模具雖然成本較石膏模具高，但使用壽命大大超過石膏模具，不需要經常換模和修 模，顯著降低生產費用。由此可見該發明為陶瓷注漿成型提供了一種優質耐用的模具材料。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步的說明，其目的在於幫助更好的理解本發 明的內容，但這些具體實施方案不以任何方式限制本發明的保護範圍。本實施方案所用的 原料為已知化合物，可在市場上購得。實施例中強度的測試均使用中國科學院長春科新公 司試驗儀器研究所WDW100電子萬能試驗機，具體樣條尺寸和測試參數按照中華人民共和 國國家標準GB/T2571-1995執行。吸水率的測試按照中華人民共和國國家標準GB 8810-88 硬質泡沫塑料吸水率試驗方法。實施例1(1)稱取2.0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20.0克石英砂(粒徑為5-10 μ m)和20.0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克表面活性劑Tween-80和5. 0克環氧樹脂(日本小西株式會社，型 號E250)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(3)稱取5. 0克胺類固化劑(日本小西株式會社，型號E250)加入到燒杯中，使用 數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於50°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧樹 脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為42. 6MPa,吸水率為19. 8%。實施例2(1)稱取1. 0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司型號，WD-60)、 20.0克石英砂(粒徑為5-10 μ m)和20.0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克表面活性劑Tween-80和4. Og環氧樹脂(日本小西株式會社，型號 E250)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(3)稱取4. 0克胺類固化劑(日本小西株式會社，型號E250)加入到燒杯中，使用 數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於50°C條件下固化10小時即可得到成型的環氧 樹脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為33. 2MPa,吸水率為25. 8%。實施例3(1)稱取2. 0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20. 0克石英砂(粒徑為10-15 μ m)和20. 0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取2. 0克表面活性劑Tween-80和4. 0克環氧樹脂(日本小西株式會社，型 號E250)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘(控制轉速為400轉/分 鍾)；(3)稱取5. 0克胺類固化劑(日本小西株式會社，型號E250)加入到燒杯中，使用 數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於50°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧樹脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為36. 2MPa,吸水率為23. 2%實施例4(1)稱取2. 0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20. 0克石英砂(粒徑為15-20 μ m)和20. 0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克表面活性劑Tween-80和5. 0克環氧樹脂(日本小西株式會社，型 號E250)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘(控制轉速為400轉/分 鍾)；(3)稱取4. 0克胺類固化劑(日本小西株式會社，型號E250)加入到燒杯中，使用 數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於60°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧樹 脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為40. IMPa,吸水率為21.5%。實施例5(1)稱取2. 0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20. 0克石英砂(粒徑為15-20 μ m)和20. 0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克表面活性劑Span-85和5. 0克環氧樹脂(藍星新材料無錫樹脂廠， 型號E-51)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分 鍾；(3)稱取1. 5克固化劑二乙烯三胺(國藥集團化學試劑有限公司)加入到燒杯中， 使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於50°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧樹 脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為32. 6MPa,吸水率為23. 1 %。實施例6(1)稱取1.0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20. 0克石英砂(粒徑為15-20 μ m)和20. 0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克表面活性劑(Tween-80 Span-85 = 1 1，質量比)和5. 0克環 氧樹脂(上海市樹脂有限公司環氧樹脂廠，型號E-44)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪 拌機攪拌30分鐘(控制轉速為400轉/分鐘)；(3)稱取2. 0克固化劑苯二甲胺(國藥集團化學試劑有限公司)加入到燒杯中，使 用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於50°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧樹 脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為35. 9MPa,吸水率為21.0%。實施例7
(1)稱取2. 0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20. 0克石英砂(粒徑為15-20 μ m)和20. 0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克表面活性劑(Tween-80 Span-85 = 1 1，質量比)和5. 0克環 氧樹脂(上海市樹脂有限公司環氧樹脂廠，型號E-44)加入到燒杯中，使用數顯直流調速攪 拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(3)稱取3. 5克胺類固化劑(日本小西株式會社，型號E250)加入到燒杯中，使用 數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於50°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧樹 脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為38. 4MPa,吸水率為21.5%。實施例8(1)稱取2. 0克矽烷偶聯劑(湖北武大有機矽新材料股份有限公司，型號WD-60)、 20. 0克石英砂(粒徑為15-20 μ m)和20. 0克水於250毫升燒杯中，使用數顯直流調速攪拌 機攪拌15分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(2)稱取1. 0克Span-85和5. 0克環氧樹脂(日本小西株式會社，型號E-250)加 入到燒杯中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(3)稱取2. 5克固化劑順丁烯二酸酐(國藥集團化學試劑有限公司)加入到燒杯 中，使用數顯直流調速攪拌機攪拌30分鐘，控制轉速為400轉/分鐘；(4)將燒杯轉移至真空乾燥箱中於150°C條件下固化6小時即可得到成型的環氧 樹脂陶瓷模具材料。最終得到的環氧樹脂陶瓷模具材料強度為30. 8MPa,吸水率為22. 2%。
權利要求
一種模具材料的製備方法，其特徵在於採用的原材料及其質量份數為石英砂(粒徑5-20μm)100份，環氧樹脂20～25份，表面活性劑5～10份，矽烷偶聯劑5～10份，固化劑7～25份，水100份；製備過程為將矽烷偶聯劑、石英砂加入到水中攪動混合均勻，再添加表面活性劑和環氧樹脂繼續攪拌均勻，最後加入固化劑，攪拌均勻後50～150℃條件下固化6～10小時後成型。
2.權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的固化劑為胺類固化劑或酸酐類固 化劑。
3.權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述的胺類固化劑為二乙烯三胺或苯二 甲胺。
4.權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述的酸酐固化劑為順丁烯二酸酐。
5.權利要求1-4中任一項所述的製備方法，其特徵在於所述的表面活性劑為 Tween-80 或 Span_850
6.權利要求1所製得的模具材料。
7.權利要求1所製得的模具材料在製備陶瓷高壓注漿成型用模具上的應用。
全文摘要
本發明涉及一種新型的環氧樹脂陶瓷模具材料，其原料配方為石英砂、環氧樹脂、表面活性劑、矽烷偶聯劑、固化劑和水；其製備方法為將石英砂用矽烷偶聯劑水溶液改性，加入表面活性劑，配成油包水的乳液，再按一定比例添加環氧樹脂，加入固化劑攪拌混合均勻後，在50～150℃固化6-10h成型。所得環氧樹脂陶瓷模具具有很高的強度和很好的吸水性。
文檔編號C04B14/06GK101885592SQ20101020189
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月10日 優先權日2010年6月10日
發明者於萍, 李倩, 林言聞, 王湘冀, 羅運柏 申請人:武漢大學