CN101229666A - 一种木塑复合材料生产专用模具及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属新材料领域，特别是涉及一种木塑复合材料生产专用模具及制备方法。该木塑复合材料生产专用模具，在金属模具内腔涂敷复合涂层，其特征是复合涂层由不同质量配比的底层、中间过渡层和面层涂料复合而成；底层：聚苯硫醚树脂70％～75％，填充料20％～25％，氟树脂5％～10％；中间过渡层：聚苯硫醚树脂30％～55％，填充料5％～20％，氟树脂50％～70％；面层为纯氟树脂；其制备工艺为：金属模具→表面清理、除油、除锈→预热→喷涂底层→塑化→喷涂中间过渡层→塑化→喷涂面层→塑化→淬水。本发明制备的模具不仅可以降低金属模具表面摩擦系数，实现金属模具表面光滑度的均匀性，而且可以有效提高木塑复合材料熔体在模具内的流动性，消除由于模具表面的粗糙度的差异所造成的积料，从而实现提高生产效率和产品质量的目的。
Description
技术领域
本发明属新材料领域，特别是涉及一种木塑复合材料生产专用模具及制备方法。
背景技术
木塑复合材料指以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料为胶粘剂，以木材、农植物秸杆、农植物壳类木质粉料为填充料，经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料，木塑复合材料兼有木材和塑料的成本和性能的优点，其制品有型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。木塑复合材料生产中，金属模具性能非常重要，不仅影响制品的表面性能，而且影响生产效率。裸露金属模具的润滑性能和脱模性能差，致使木塑复合材料熔体在模具内的流动性差和制品的表面粗糙。在金属模具内腔衬聚四氟乙烯衬里(中国专利，公开号CN2769025)，可以提高模具的润滑性能，有利于脱模和挤出，缺点是聚四氟乙烯与金属基体之间没有粘结性能，当衬里太薄时，使用过程中衬里非常容易变形或脱落，用于挤出生产时尤为明显，当衬里太厚时，影响加热或冷却速度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种内腔表面光滑、均匀和摩擦系数小的木塑复合材料生产专用模具及制备方法。
本发明是通过以下方式实现的：
一种木塑复合材料生产专用模具，在金属模具内腔涂敷复合涂层，其特征是复合涂层由不同质量配比的底层、中间过渡层和面层涂料复合而成；底层组成物的质量百分比为：聚苯硫醚树脂70％～75％，填充料20％～25％，氟树脂5％～10％；中间过渡层组成物的质量百分比为：聚苯硫醚树脂30％～55％，填充料5％～20％，氟树脂50％～70％，根据需要可将中间过渡层再细分为2～4层，由底层到面层聚苯硫醚树脂和填充料逐渐减少，而聚全氟乙丙烯逐渐增多；面层为纯氟树脂，氟树脂为聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯中的至少一种。填充料为二氧化钛、三氧化二铬和石墨中的至少一种。
涂层制备工艺：金属模具—→表面清理、除油、除锈—→预热—→喷涂底层—→塑化—→喷涂中间过渡层—→塑化—→喷涂面层—→塑化—→淬水。
上述木塑复合材料生产专用模具的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1.根据木塑复合材料制品的特点，设计加工金属模具；
2.根据用户要求选择涂料用氟树脂和填充料的种类，将各种原料过筛，控制粒度为200～300目；
3.按底层和中间过渡层的配方分别称取各种原料，混合均匀得到粉末状底层和中间过渡层涂料；
4.将金属模具经过严格清理、除油、除锈后，放入加热炉中进行预热处理，预热温度为310～330℃；
5.取出金属模具，喷涂底层涂料，放回加热炉进行塑化处理，塑化温度为310～330℃，塑化时间为10～20分钟；
6.取出金属模具，喷涂中间过渡层涂料，放回加热炉进行塑化处理，塑化温度为320～340℃，塑化时间为15～30分钟；
7.取出金属模具，喷涂纯氟树脂，放回加热炉进行塑化处理，塑化温度为340～380℃，塑化时间为30～60分钟；
8.从加热炉中取出模具，迅速置于自来水中冷却至室温，这样可以降低涂层的结晶度和增加双极板的韧性。
本发明在金属模具表面或内腔涂敷聚苯硫醚树脂/氟树脂复合涂层制备新型木塑复合材料生产模具，底层以聚苯硫醚树脂为主提高涂层与金属模具的结合强度，表面层采用纯氟树脂充分发挥氟树脂不粘性能和润滑性能，中间采用分层过渡原理将氟树脂和聚苯硫醚树脂有机地结合为一体。该模具不仅可以降低金属模具表面摩擦系数，实现金属模具表面光滑度的均匀性，而且可以有效提高木塑复合材料熔体在模具内的流动性，消除由于模具表面的粗糙度的差异所造成的积料，从而实现提高生产效率和产品质量的目的。该模具的特征表现在：一是耐热温度高；二是结合强度高；三是摩擦系数低和润滑性能好。主要技术指标：长期耐热温度200℃，短期耐热220～260℃，涂层结合强度大于10MPa。涂层厚度为800～1500微米，其中底层、中间过渡层和面层分别为50～150微米、500～1000微米和200～500微米。
具体实施方式
下面给出本发明的三个最佳实施例：
实施例1
2240×1220×10mm板材生产模具，若采用一次成型，模具内腔的长度宽度和厚度分别为与板材相同，厚度通过模扣控制，模具由上下模两部分组成，上下模体内分别留加热腔用于通加热油或插导电棒；分别称取填充料250g、聚苯硫醚树脂700g、聚全氟乙丙烯50g，混合均匀得到底层涂料；分别称取填充料150g、聚苯硫醚树脂400g、聚全氟乙丙烯450g，混合均匀得到中间过渡层涂料；将金属模具内腔经过严格清理、除油、除锈后，在放入加热炉中，升温至310℃进行预热处理；取出金属模具，喷涂底层涂料，然后在320℃塑化15分钟；取出金属模具，喷涂中间过渡层涂料，在330℃塑化20分钟；取出金属模具，喷涂纯聚全氟乙丙烯，在340℃塑化60分钟；从加热炉中取出模具，迅速置于自来水中冷却至室温，得到木塑木合材料板材生产模具。该模具的主要技术指标：长期耐热温度200℃，短期耐热220℃，涂层结合强度大于10MPa。涂层厚度为1000微米，其中底层、中间过渡层和面层分别为100微米、700微米和200微米。
实施例2
2240×1220×20mm板材生产模具，若采用一次成型，模具内腔的长度、宽度和厚度分别为与板材相同，厚度通过模扣控制，模具由上下模两部分组成，上下模体内分别留加热腔用于通加热油或插导电棒；分别称取填充料250g、聚苯硫醚树脂650g、聚四氟乙烯100g，混合均匀得到底层涂料；分别称取填充料120g、聚苯硫醚树脂450g、聚四氟乙烯430g，混合均匀得到中间过渡层涂料；将金属模具内腔经过严格清理、除油、除锈后，在放入加热炉中，升温至330℃进行预热处理；取出金属模具，喷涂底层涂料，然后在340℃塑化15分钟；取出金属模具，喷涂中间过渡层涂料，在350℃塑化20分钟；取出金属模具，喷涂纯聚四氟乙烯，在380℃塑化60分钟；从加热炉中取出模具，迅速置于自来水中冷却至室温，得到木塑木合材料板材生产模具。该模具的主要技术指标：长期耐热温度220℃，短期耐热260℃，涂层结合强度大于10MPa。涂层厚度为1500微米，其中底层、中间过渡层和面层分别为150微米、900微米和450微米。
实施例3
2240×1220×15mm板材生产模具，若采用一次成型，模具内腔的长度、宽度和厚度分别为与板材相同，厚度通过模扣控制，模具由上下模两部分组成，上下模体内分别留加热腔用于通加热油或插导电棒；分别称取填充料220g、聚苯硫醚树脂700g、可熔性聚四氟乙烯80g，混合均匀得到底层涂料；分别称取填充料180g、聚苯硫醚树脂370g、可熔性聚四氟乙烯450g，混合均匀得到中间过渡层涂料；将金属模具内腔经过严格清理、除油、除锈后，在放入加热炉中，升温至330℃进行预热处理；取出金属模具，喷涂底层涂料，然后在340℃塑化20分钟；取出金属模具，喷涂中间过渡层涂料，在350℃塑化15分钟；取出金属模具，喷涂纯聚四氟乙烯，在360℃塑化50分钟；从加热炉中取出模具，迅速置于自来水中冷却至室温，得到木塑木合材料板材生产模具。该模具的主要技术指标：长期耐热温度220℃，短期耐热260℃，涂层结合强度大于10MPa。涂层厚度为1200微米，其中底层、中间过渡层和面层分别为120微米、700微米和380微米。
Claims (3)
1.一种木塑复合材料生产专用模具，在金属模具内腔涂敷复合涂层，其特征是复合涂层由不同质量配比的底层、中间过渡层和面层涂料复合而成；底层组成物的质量百分比为：聚苯硫醚树脂70％～75％，填充料20％～25％，氟树脂5％～10％；中间过渡层组成物的质量百分比为：聚苯硫醚树脂30％～55％，填充料5％～20％，氟树脂50％～70％；面层为纯氟树脂；填充料为二氧化钛、三氧化二铬和石墨中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料生产专用模具，其特征是：根据需要可将中间过渡层再细分为2～4层，由底层到面层聚苯硫醚树脂和填充料逐渐减少，而氟树脂逐渐增多；氟树脂为聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯和可熔性聚四氟乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种木塑复合材料生产专用模具的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)根据木塑复合材料制品的特点，设计加工金属模具；
(2)根据用户要求选择涂料用氟树脂和填充料的种类，将各种原料过筛，控制粒度为200～300目；
(3)按底层和中间过渡层的配方分别称取各种原料，混合均匀得到粉末状底层和中间过渡层涂料；
(4)将金属模具经过严格清理、除油、除锈后，放入加热炉中进行预热处理，预热温度为310～330℃；
(5)取出金属模具，喷涂底层涂料，放回加热炉进行塑化处理，塑化温度为310～330℃，塑化时间为10～20分钟；
(6)取出金属模具，喷涂中间过渡层涂料，放回加热炉进行塑化处理，塑化温度为320～340℃，塑化时间为15～30分钟；
(7)取出金属模具，喷涂纯氟树脂，放回加热炉进行塑化处理，塑化温度为340～380℃，塑化时间为30～60分钟；
(8)从加热炉中取出模具，迅速置于自来水中冷却至室温。
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Cited By (5)
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