CN101885592B - 一种模具材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种模具材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型的环氧树脂陶瓷模具材料，其原料配方为：石英砂，环氧树脂、表面活性剂、硅烷偶联剂、固化剂和水；其制备方法为：将石英砂用硅烷偶联剂水溶液改性，加入表面活性剂，配成油包水的乳液，再按一定比例添加环氧树脂，加入固化剂搅拌混合均匀后，在50～150℃固化6-10h成型。所得环氧树脂陶瓷模具具有很高的强度和很好的吸水性。

Description

一种模具材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种模具材料及其制备方法和应用。
背景技术
卫生陶瓷产品一般都用注浆的方法成形。传统的注浆方法是将泥浆注入模具中，借助模具的毛细管吸力，把泥浆中的一部分水脱出从而形成坯体。在生产实践中，人们发现增大泥浆压力有助于成形速率的提高。于是，高压注浆成形工艺应运而生，其直接的目的就是要提高成形速率。高压注浆成形实际上是一个过滤过程，起过滤材料作用的就是多孔模具。注浆过程中泥浆颗粒运动到模具工作面，并依次沉积，形成一定强度的坯体。
高压注浆成型工艺的出现，对模具提出了更高的要求。要求多孔模具具有一定的强度和很好的吸水性。传统的石膏模具表面孔径大、易堵塞，吸水分离性能差，强度低，已经难以满足高压注浆生产的需要。因此研究和开发新的模具材料就显得尤为重要。
环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，具有力学性能高、粘接性能好、固化收缩率小、稳定性好等特点。单独使用环氧树脂意义不大，环氧树脂一般和添加物同时使用，以广泛应用于涂料、复合材料、粘接剂、电子工业、建筑等方面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种吸水性能好、强度高的模具材料及其制备方法。
本发明模具材料的制备方法中，采用的原材料及其质量份数为：
石英砂(粒径5-20μm)100份，环氧树脂20～25份，表面活性剂5～10份，硅烷偶联剂5～10份，固化剂7～25份，水100份；
制备过程为：将硅烷偶联剂、石英砂加入到水中搅动混合均匀，再添加表面活性剂和环氧树脂继续搅拌均匀，最后加入固化剂，搅拌均匀后50～150℃条件下固化6～10小时后成型。
所述的固化剂可以选用胺类固化剂或酸酐类固化剂。
本发明制备方法中，通过硅烷偶联剂对石英砂表面进行改性，然后加入表面活性剂，配成油包水的乳液。
本发明还公开了上述制备方法所制得的模具材料。
上述方法制备的模具材料，强度高，吸水性能好，可以用于制备陶瓷高压注浆成型用模具。
本发明提供的模具材料具有如下的有益效果：1强度高，可达到40MPa，能充分经受高压注浆；2表面不易受损，不会对注浆产品产生污染；3耐磨性好，使用寿命长。该材料制备的模具虽然成本较石膏模具高，但使用寿命大大超过石膏模具，不需要经常换模和修模，显著降低生产费用。由此可见该发明为陶瓷注浆成型提供了一种优质耐用的模具材料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，其目的在于帮助更好的理解本发明的内容，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。本实施方案所用的原料为已知化合物，可在市场上购得。实施例中强度的测试均使用中国科学院长春科新公司试验仪器研究所WDW100电子万能试验机，具体样条尺寸和测试参数按照中华人民共和国国家标准GB/T2571-1995执行。吸水率的测试按照中华人民共和国国家标准GB 8810-88硬质泡沫塑料吸水率试验方法。
实施例1
(1)称取2.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为5-10μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克表面活性剂Tween-80和5.0克环氧树脂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(3)称取5.0克胺类固化剂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于50℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为42.6MPa，吸水率为19.8％。
实施例2
(1)称取1.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司型号，WD-60)、20.0克石英砂(粒径为5-10μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克表面活性剂Tween-80和4.0g环氧树脂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(3)称取4.0克胺类固化剂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于50℃条件下固化10小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为33.2MPa，吸水率为25.8％。
实施例3
(1)称取2.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为10-15μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取2.0克表面活性剂Tween-80和4.0克环氧树脂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟(控制转速为400转/分钟)；
(3)称取5.0克胺类固化剂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于50℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为36.2MPa，吸水率为23.2％
实施例4
(1)称取2.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为15-20μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克表面活性剂Tween-80和5.0克环氧树脂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟(控制转速为400转/分钟)；
(3)称取4.0克胺类固化剂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于60℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为40.1MPa，吸水率为21.5％。
实施例5
(1)称取2.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为15-20μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克表面活性剂Span-85和5.0克环氧树脂(蓝星新材料无锡树脂厂，型号E-51)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(3)称取1.5克固化剂二乙烯三胺(国药集团化学试剂有限公司)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于50℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为32.6MPa，吸水率为23.1％。
实施例6
(1)称取1.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为15-20μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克表面活性剂(Tween-80∶Span-85＝1∶1，质量比)和5.0克环氧树脂(上海市树脂有限公司环氧树脂厂，型号E-44)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟(控制转速为400转/分钟)；
(3)称取2.0克固化剂苯二甲胺(国药集团化学试剂有限公司)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于50℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为35.9MPa，吸水率为21.0％。
实施例7
(1)称取2.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为15-20μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克表面活性剂(Tween-80∶Span-85＝1∶1，质量比)和5.0克环氧树脂(上海市树脂有限公司环氧树脂厂，型号E-44)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(3)称取3.5克胺类固化剂(日本小西株式会社，型号E250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于50℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为38.4MPa，吸水率为21.5％。
实施例8
(1)称取2.0克硅烷偶联剂(湖北武大有机硅新材料股份有限公司，型号WD-60)、20.0克石英砂(粒径为15-20μm)和20.0克水于250毫升烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌15分钟，控制转速为400转/分钟；
(2)称取1.0克Span-85和5.0克环氧树脂(日本小西株式会社，型号E-250)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(3)称取2.5克固化剂顺丁烯二酸酐(国药集团化学试剂有限公司)加入到烧杯中，使用数显直流调速搅拌机搅拌30分钟，控制转速为400转/分钟；
(4)将烧杯转移至真空干燥箱中于150℃条件下固化6小时即可得到成型的环氧树脂陶瓷模具材料。
最终得到的环氧树脂陶瓷模具材料强度为30.8MPa，吸水率为22.2％。

Claims (7)

1.一种模具材料的制备方法，其特征在于：采用的原材料及其质量份数为：粒径5-20μm的石英砂100份，环氧树脂20~25份，表面活性剂5~10份，硅烷偶联剂5~10份，固化剂7~25份，水100份；制备过程为：将硅烷偶联剂、石英砂加入到水中搅动混合均匀，再添加表面活性剂和环氧树脂继续搅拌均匀，最后加入固化剂，搅拌均匀后50～150℃条件下固化6～10小时后成型。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的固化剂为胺类固化剂或酸酐类固化剂。
3.权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的胺类固化剂为二乙烯三胺或苯二甲胺。
4.权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的酸酐固化剂为顺丁烯二酸酐。
5.权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为Tween-80或Span-85。
6.权利要求1所制得的模具材料。
7.权利要求1所制得的模具材料在制备陶瓷高压注浆成型用模具上的应用。
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