CN100482737C - 陶瓷成型用环氧树脂基模具材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将液状的环氧树脂与水混合，形成W/O型水性分散体，进而加热形成多孔模具的制备方法。在本发明中，液态环氧树脂使用液态双酚A型环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂及其他液态双酚型环氧树脂；相对于100重量份液态环氧树脂，固化剂以40-70重量份使用；表面活性剂为多种HLB值不同的非离子型表面活性剂复配，以5-10重量份使用；填料为二氧化硅、玻璃微珠以200-350重量份使用；白炭黑以3-5重量份使用；水以80-140重量份使用。

Description

陶瓷成型用环氧树脂基模具材料及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷工业领域，涉及具有连续多孔模具的制备方法。此模具材料也可以做为其它过滤材料使用。

背景技术

石膏模具是陶瓷工业中长期以来使用的传统模具，石膏的强度太差，易破损，普通石膏模具的厚度较厚，一般在65～90mm左右，大型陶瓷产品更厚，这既浪费了石膏，同时又污染环境，另外搬运困难，加大工人的劳动强度，并且也不容易干燥，效率低下。石膏模具强度低、使用寿命短、质量差的弱点也制约了陶瓷产品向优质、高效的方向发展。

开发新的模具材料，制作出既能保持石膏模具的优点，又有石膏模具所不具备的高强度、耐磨、耐热等特性的模具，就成了亟待解决的重要课题。混凝土由于其自身的特性，使用寿命较短；虽然烧结金属材料强度大，但成本太高；陶瓷材料韧性差、制造工艺相当复杂，在线操作性能差，成本也较高。从总体上说，这些材料致命的弱点是使用寿命短。而高分子模具，由于其优异的性能诸如重量轻、韧弹性好、机械性能好、耐酸碱腐蚀等，能进行车、铣、刨、磨、钻、粘接等各种操作，使用寿命高，可适用于各种成型工艺，是一种较佳的陶瓷成型用模具材料。

迄今为止，高分子模具主要由热塑性树脂为基体制备而成，前苏联专利SU1470732(1989)中Liburkin，V.G.等以聚氯乙烯为主要原料，再加入陶土等填料用模压法制备了高分子模具。此成型用塑料必须是粉末状的，塑粉的粒度分布、粒子大小、表面形状、表观密度、比表面积、粉末流动性、硬度以及化学组成、结构、熔流性、分子量大小及分布、热稳定性等都影响着制品的空隙率、孔的尺寸及物理机械性能。模压成型存在如下缺点：

(1)热工工艺控制复杂，开孔率、孔径大小难以控制。

(2)不适合成型存在凹陷、侧面斜度或小孔等的复杂制品。

(3)由于一般模压料熔体的粘度很高，要使之完全充模存在问题。

(4)难以成型有很高尺寸精度要求的制品(尤其对多型腔模具)，且成型制品的大小仅由模压机的能力决定。

因此，模压成型一般用来制作滚压和塑压模具，无法作为陶瓷注浆成型用模具来生产诸如洗面器、坐便器、水箱及水箱盖等结构复杂的异型件。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单且适用于各种成形的模具制备方法。

本发明提供一种一种环氧树脂基模具材料，其特征在于，它包括液状的环氧树脂、水、固化剂、表面活性剂、填料、白炭黑；

上述各组分的重量配比为：

液态环氧树脂     100重量份；

固化剂           20-100重量份；

表面活性剂       0.5-12重量份；

填料             50-660重量份；

白炭黑           0-10重量份；

水               80-160重量份。

优选的，上述各组分的重量配比为：

液态环氧树脂      100重量份；

固化剂            40-70重量份；

表面活性剂        5-10重量份；

填料              200-350重量份；

白炭黑            3-5重量份；

水                80-140重量份。

优选的，液态环氧树脂使用液态双酚A型环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂及其他液态双酚型环氧树脂。

优选的，表面活性剂为多种HLB值不同的非离子型表面活性剂复配。

优选的，填料为二氧化硅、玻璃微珠。

本发明还提供一种上述环氧树脂基模具材料的制备方法，于不锈钢容器中加入相应重量份的液态环氧树脂、表面活性剂、填料、白炭黑、固化剂，在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入自来水，用搅拌器搅拌5—100分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模中，在60—90℃保温2—5小时，接着升温到100—120℃进行后固化2—4小时。

本发明还提供上述环氧树脂基模具材料的用途，其特征在于，应用于陶瓷工业中陶瓷制品坯体的注浆、旋压及模压等各种成型工艺，也可以做为其它过滤材料使用。

本发明的浇注成型法，先将液态的环氧树脂与水混合分散，使水滴均匀地分散在树脂相中而形成稳定、具有触变性且加工性能优良的环氧树脂W/O型水性分散体，再把此水性分散体倒入母模中，无需加压，加热固化成型，最后脱水即制得具有高强度、具备形状自由度、且价格上令人满意的可适用于旋压、滚压、塑压、压注工艺进行陶瓷制品的成型加工工艺的模具。成型周期短、坯体质量好、不必修坯、强度高、无须干燥、表面光洁度高、机械化自动化水平高，有利于提高产品质量和档次。

具体实施方式

本发明的环氧树脂W/O型水性分散体是通过物理方法将液态环氧树脂与水混合，使水滴均匀分散在油相中而形成的。本发明的环氧树脂W/O型水性分散体可通过添加常用于常规的环氧树脂的固化剂和根据需要的促进剂，加热固化，即制得具有连续多孔的模具。

在本发明中，液态环氧树脂可使用液态双酚A型环氧树脂、液态双酚F型环氧树脂及其他液态双酚型环氧树脂。它们可以单独使用，也可以多种混合使用。

本发明所用固化剂为通常的环氧树脂用固化剂。典型的这类固化剂有多元胺固化剂、有机酸酐固化剂、催化型固化剂。相对于100克重量份液态环氧树脂，以20-100重量份，优选40-70克使用。若添加量少于20克，则不能固化完全，模具力学性能差；若超过100克，则固化物的可挠性和冲击强度提高，但固化物的热变形温度HDT也降低。

在调制本发明的W/O型水性分散体时，可以根据需要使用表面活性剂。本发明所用表面活性剂为非离子型表面活性剂，可以使用(1)酯型、(2)醚型、(3)烷基酚型、(4)脱水山梨醇酯型、(5)聚氧乙烯脱水山梨醇酯型和(6)特殊非离子型中的任一种或它们的混合物。相对于100克重量份液态环氧树脂，以0.5-12重量份，优选5-10克使用。若添加量少于0.5克，则无法发挥添加效果；若超过12克，则模具力学性能降低，且耐水性差。

在本发明中，填料为二氧化硅、玻璃微珠。可单独使用，也可混合使用。本发明所用二氧化硅填料是由石英砂经粉碎、分级、精制出的，平均粒径在20-120μm，相对于100克液态环氧树脂重量份数以50-660克，优选200-350克。

白炭黑是无定性微细粉状二氧化硅，质轻，其原始粒径在0.3μm以下，相对于100克液态环氧树脂重量份数以1-10克，优选3-5克。

在下面的实施例中将对本发明作进一步的阐述，但本发明不限于此。

实施例1

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入50克E-51、玻璃微珠100克、OP乳化剂0.1克、吐温80乳化剂0.15克、斯班60乳化剂0.05克、T31固化剂18克，在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入60克自来水，用浆叶外径为8的搅拌器以400-500的转数搅拌20分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模中，在70℃保温8小时，接着升温到120℃进行后固化2小时。

实施例2

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入50克E-51、石英粉20克、玻璃微珠5克、OP乳化剂1克、吐温80乳化剂1克、斯班60乳化剂1克、T31固化剂10克、聚酰胺650固化剂20克、在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入80克自来水，用浆叶外径为8的搅拌器以500的转数搅拌20分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模中，在70℃保温6小时，接着升温到110℃进行后固化2小时。

实施例3

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入25克E-51、25克E-44、石英粉150克、白碳黑0.5克、吐温80乳化剂1克、斯班60乳化剂0.5克、聚酰胺650固化剂9.5克、DMP-30固化剂促进剂0.5克、在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入80克自来水，用浆叶外径为8的搅拌器以400的转数搅拌15分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模中，在70℃保温3小时，接着升温到110℃进行后固化3小时。

实施例4

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入50克E-44、石英粉30克、玻璃微珠20克、白碳黑1.5克、吐温80乳化剂0.2克、斯班60乳化剂0.3克、聚酰胺650固化剂40克、DMP-30固化剂促进剂5克、在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入40克自来水，用浆叶外径为8的搅拌器以500的转数搅拌15分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模中，在室温下保温3小时，然后升到70℃反应4小时，接着升温到120℃后固化3小时。

实施例5

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入50克液态双酚F型环氧树脂6458、石英粉200克、白碳黑3克、吐温80乳化剂1克、斯班60乳化剂4克、T31固化剂45克、DMP-30固化剂促进剂5克、在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入80克自来水，用浆叶外径为8的搅拌器以600的转数搅拌15分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模中，在室温下保温2小时，然后升到80℃反应4小时，接着升温到110℃进行后固化3小时。

实施例6

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入25克液态双酚F型环氧树脂6458、25克E-51、石英粉250克、玻璃微珠25克、白碳黑5克、OP乳化剂1克、吐温80乳化剂2克、斯班60乳化剂3克、T31固化剂20克、DMP-30固化剂促进剂1克、在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入60克自来水，用浆叶外径为5的搅拌器以600的转数搅拌15分钟，得到W/O性分散体，倒入不透水的塑料模中，在室温下保温3小时，然后升到80℃反应4小时，接着升温到120℃进行后固化3小时。

实施例7

于内径10cm、高20cm的不锈钢容器中加入25克液态双酚F型环氧树脂6458、25克E-44、石英粉300克、玻璃微珠30克、白碳黑4克、吐温80乳化剂1克、斯班80乳化剂3克、T31固化剂10克、聚酰胺650固化剂30克、DMP-30固化剂促进剂1克、在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入70克自来水，用浆叶外径为8的搅拌器以500的转数搅拌15分钟，得到W/O性分散体，倒入不透水的塑料模中，在室温下保温3小时，然后升到60℃反应4小时，接着升温到120℃进行后固化3小时。

Claims (7)

1.一种环氧树脂基模具材料，其特征在于，它包括液状的环氧树脂、水、固化剂、表面活

性剂、填料、白炭黑；

上述各组分的重量配比为：

液态环氧树脂           100重量份；

固化剂                 20-100重量份；

表面活性剂             0.5-12重量份；

填料                   50-660重量份；

白炭黑                 0-10重量份；

水                     80-160重量份。

2.一种如权利要求1所述的环氧树脂基模具材料，其特征在于，上述各组分的重量配比为：

液态环氧树脂           100重量份；

固化剂                 40-70重量份；

表面活性剂             5-10重量份；

填料                   200-350重量份；

白炭黑                 3-5重量份；

水                     80-140重量份。

3.一种如权利要求1所述的环氧树脂基模具材料，其特征在于，液态环氧树脂使用液态双酚A型环氧树脂或液态双酚F型环氧树脂。

4.一种如权利要求1所述的环氧树脂基模具材料，其特征在于，表面活性剂为多种HLB值不同的非离子型表面活性剂复配。

5.一种如权利要求1所述的环氧树脂基模具材料，其特征在于，填料为二氧化硅或玻璃微珠。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的环氧树脂模具材料的制备方法，其特征在于，于不锈钢容器中加入按照权利要求书1至5任一项的配比的环氧树脂、表面活性剂、填料、白炭黑、固化剂，在缓慢搅拌下进行充分混合，之后加入自来水，用搅拌器搅拌5-100分钟，得到W/O性分散体，将料倒入不透水的塑料模具中，在60-90℃保温2-5小时，接着升温到100-120℃进行固化2-4小时。

7.一种如权利要求1至5所述的环氧树脂基模具材料的用途，其特征在于，应用于陶瓷工业中陶瓷制品坯体的注浆、旋压及模压成型工艺。