CN101580358A - 可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，其特征在于，它是以一种以上占材料质量8％～15％的高性能树脂与占材料质量70％～90％的瓷质砖碎块颗粒或天然碎石和砂粒作为骨料和占材料质量0～11％的增强增韧剂、填充剂组成流态混合体，注入预置有钢构件的型腔内，固化脱模后即得所需零部件坯体，再按图纸技术要求进行机械加工而成。本发明可大大降低成本，节约钢材，减轻模具重量，便于安装和运输；用于代替铸铁时，不仅降低制造成本，更重要的是提高了机床的动态稳定性和加工精度，对促进机床制造精密化发挥有效作用。

Description

可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说是涉及一种替代钢铁部件的环保节能材料。
背景技术
目前，国内外大型陶瓷模具总成中有底板，推顶板和模具等三大部件。该部件要求有高的抗压抗弯强度，按传统技术都采用中厚板钢材制作，重达数吨，占总成重80％以上，成本占总成成本的50％以上。此外，在传统机床制造技术工艺中，机床底座、车床尾架、机床滑板等部件都是用铸铁制造，不仅制造成本高，而且由于其抗震阻尼性较低，影响了机床的动态稳定性和加工精度的提高，制约了精密机床的发展。为此，如何研发出一种具有高的抗压强度和抗弯强度、高抗腐蚀性能高的抗震阻尼性和低的热膨胀系数的低成本材料，以代替铸铁制造机床部件，代替钢板制造模具用板材，已成为人们值得探讨的课题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅生产制造成本低廉，而且具有高的比强度和比模量，高的抗压强度和抗弯强度，高抗腐蚀性能和低的热膨胀系数的可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，其特征在于，它是以一种以上占所述材料质量8％～15％的高性能树脂与占所述材料质量70％～90％的瓷质砖碎块颗粒或天然碎石和砂粒作为骨料，和占材料质量0～11％的增强增韧剂、填充剂组成流态混合体，注入预置有钢构件的型腔内，固化脱模后形成。
作为上述方案的进一步说明，所述高性能树脂选用改性环氧树脂、甲基丙烯酸脂单体或不饱和树脂。
所述高性能树脂优选占材料质量13％，骨料优选占材料质量80％。
所述骨料中粗、细骨料的比例范围为5∶3，粗骨料的颗粒度为5～15m/m，细骨料的颗粒度为1～5m/m。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
1、本发明采用一种或一种以上高性能聚合物作为粘结剂与占材料质量70％以上的陶瓷废砖碎颗粒作为骨料和少量增强韧剂组成流态混合体，注入预置有钢构件的型腔内，固化脱模后，即得所需零部件坯体，再按图纸技术要求进行机械加工而成，具有高的比强度和比模量，高的抗压强度和抗弯强度，高抗腐蚀性能和低的热膨胀系数，制造成本低廉，比钢材价要低30％以上。
2、本发明可大大降低成本，节约钢材，减轻模具重量，便于安装和运输。此外，该复合材料还具有比灰铸铁高的比刚性和更好的抗震阻性能，因此，可用来制作机床底座，车床尾架，机床滑板等部件，以代替铸铁，不仅降低制造成本，更重要的是提高了机床的动态稳定性和加工精度，对促进机床制造精密化发挥有效作用。
具体实施方式
本发明一种可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，是一种或一种以上高性能聚合物作为粘结剂与占材料质量80％的陶瓷废砖碎颗粒作为骨料和占材料质量7％的增强增韧剂以及填充剂组成流态混合体，注入预置有钢构件的型腔内，固化脱模后，即得所需零部件坯体，再按图纸技术要求进行机械加工而成，制作出陶瓷模具总成用的底板，推顶板和模框，精密机床底座，尾架，滑板等部件。根据产品性能和生产工艺要求不同，聚合物选用改性环氧树脂，甲基丙烯酸脂单体或不饱和树脂，其用量控制占混合体质量比的13％。其中，粗细骨料的颗粒度级配应合理，做到空隙率和总表面积较小，有合适量的细颗粒，以满足混合料的和易性，本实施例，骨料中粗、细骨料的比例范围为5∶3，粗骨料的颗粒度为10m/m，细骨料的颗粒度为3m/m。如果产品性能要求不高，允许不采用瓷质砖碎块，而采用一般的天然碎石和砂粒。预置钢构件的结构和尺寸应根据所制作的零部件的受力情况和装配要求，经过设计，计算确定，以求得到合理坚固的复合体，满足零部件工作和装配要求。
本复合材料具有高的比强度和比模量，高的抗压强度和抗弯强度，高抗腐蚀性能和低的热膨胀系数，制造成本低廉，比钢材价要低30％以上。因此，用该材料制作主要承受压力和弯曲力的零部件以代替钢材市场前景广阔。例如用来制作大型陶瓷模具总成中的底板，推顶板和模具等三大部件。该部件按传统技术都采用中厚板钢材制作，重达数吨，占总成重80％以上，成本占总成成本的50％以上。如用本复合材料代替，可大大降低成本，节约钢材，减轻模具重量，便于安装和运输。此外，该复合材料还具有比灰铸铁高的比刚性和更好的抗震阻性能，因此，可用来制作机床底座，车床尾架，机床滑板等部件，以代替铸铁，不仅降低制造成本，更重要的是提高了机床的动态稳定性和加工精度，对促进机床制造精密化发挥有效作用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解。依然可以对发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1、一种可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，其特征在于，它是以一种以上占材料质量8％～15％的高性能树脂与占材料质量70％～90％的瓷质碎块颗粒或天然碎石和砂粒作为骨料，和占材料质量0～11％的增强增韧剂、填充剂组成流态混合体，注入预置有钢构件的型腔内，固化脱模后形成。
2、根据权利要求1所述的可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，其特征在于，所述高性能树脂选用改性环氧树脂、甲基丙烯酸脂单体或不饱和树脂。
3、根据权利要求1或2所述的可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，其特征在于，所述高性能树脂优选占材料质量13％，骨料优选占材料质量80％。
4、根据权利要求1所述的可替代钢铁部件的高性能聚合物复合材料，其特征在于，所述骨料中粗、细骨料的比例范围为5∶3，粗骨料的颗粒度5～15m/m，细骨料的颗粒度1～5m/m。
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