CN103342942A - 一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料 - Google Patents

Abstract

一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，主要解决现有技术存在的成本过高，工艺复杂，固化时间长，模具容易出现气泡，产生爆聚、凝胶等问题。该涂料由环氧树脂CY11-128，环氧稀释剂664，环氧稀释剂660A及环氧固化剂CX-011组成。配置混合液时，为了使他们能够充分反应，达到理想的效果，需要先将环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照58-62:9-11:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一。将混合液均匀涂抹于SLS技术制造的烧结件上，并在30℃～70℃的恒温下固化，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

Description

一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料

技术领域

本发明属于模具工程领域，具体地说是一种树脂模具的树脂混合液涂料的成分及不同成分的添加顺序和固化温度，可以应用在基于SLS技术的快速树脂模具的成型。

背景技术

随着市场竞争的日趋激烈，产品更新速度也在加快，用户对缩短模具的制造周期、降低模具成本、提高模具精度等方面的要求越来越高，为了适应这种短期交货的需求，快速树脂模具技术得到了广泛应用和推广。快速模具技术不但缩短了模型和模具制作时间，降低了模型和模具的制作成本，提高模型和模具的加工精度等，还推动了模型和模具工业的快速发展。

基于选择性激光烧结(SLS)技术的树脂模具，有了合适的树脂混合液涂料，并在一定温度下固化后，可以更好地应用于实际生产，提高效益。

树脂混合液涂料现在虽然已广泛应用于树脂模具的生产，但在实际应用中，树脂混合液涂料仍然存在原材料采购成本过高，工艺复杂，互溶性差，固化时间长，模具容易出现表面气泡，产生爆聚、凝胶等现象。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有技术存在的成本过高，工艺复杂，固化时间长，模具容易出现气泡，产生爆聚、凝胶等问题。

本发明基于SLS技术处理后的烧结件，在混合液涂料均匀涂抹在烧结件并在30～70℃的温度下固化后，烧结件整体尺寸基本没有变化，微小的尺寸变化也可以通过简单地后期处理来消除，使得树脂模具的精度大大提高。在45℃-55℃固化后，模具的强度和耐磨性也提高不少。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，由环氧树脂CY11-128，环氧稀释剂664，环氧稀释剂660A及环氧固化剂CX-011组成，配置混合液时，为了使他们能够充分反应，达到理想的效果，需要先将环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照58-62:9-11:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一。将混合液均匀涂抹于SLS技术制造的烧结件上，并在30℃～70℃的恒温下固化，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

所述环氧树脂是一种热塑性低聚物，性能很差，在无固化剂、稀释剂等其它物质加入的情况下，其本身相当稳定，除用作聚氯乙烯的稳定剂之外，没有多少有用价值，但是其与固化剂进行固化反应生成三维交联网络结构后，呈现出一系列有用的性能，从而具有卓越的使用价值。所以环氧树脂的化学反应性能是环氧树脂应用基础、核心。环氧树脂在固化过程中的行为及固化物的性能取决于环氧树脂的性能、稀释剂和固化剂的性能以及它们与环氧树脂之间按不同比例混合后的相互影响，此外还和它们的固化历程有着密切的关系，这些又取决于它们的分子结构如何。

所述环氧树脂分子中的环氧基和羟基是环氧树脂固化反应的活性中心，因此环氧树脂可以与多种活性官能团发生反应，进行交联固化反应。环氧树脂粘结的强度高，粘结的面域广，因此环氧树脂广泛应用于受力的结构体中，也是结构性粘接剂和环氧涂料中最为重要的一项。用环氧树脂来制备环氧涂料，涂抹于制备件上，固化制备件，其收缩率很低。环氧树脂的固化主要是依靠环氧基中开环加成聚合反应，所以在固化的过程中不产生低分子物；环氧树脂的本身拥有中羟基，加上环氧基固化时另外派生出的部分残留羟基，它们的氢键缔合作用会使得分子排列的特别紧密，因此环氧树脂的固化率在热固性树脂中为最低的，一般为0.5%～1%，如果选料适当，可以将收缩率降到更低的水平。环氧树脂固化的收缩率低，这种特性使得在作为涂料设计时，应用在工业制品当中，使得产品尺寸更加稳定，内应力很小，不容易开裂，因此环氧树脂在涂料涂抹和浇注成型的加工工艺过程中得到了广泛的应用。

所述固化后的环氧树脂吸水率很低，不再具有活性基因团以及有力的离子，因此具有良好的电绝缘性。固化后的环氧树脂的主链是醚基和苯环，还有三项交联结构致密而且封闭，有着耐酸耐碱的特性。固化后的环氧树脂还具有良好的机械加工性能。环氧树脂使得固化后的基体件有很强的抗压强度和抗冲击强度。

所述造成固化件表面不够光滑的原因很多，比如，涂料不均匀、受热不均匀等，但环氧混合液黏度是影响光滑度的一个很重要原因。环氧树脂种类很多，但大多数环氧树脂的黏度都比较大，不利于作为涂料涂抹在烧结件上，这样就需要加入稀释剂用来调和其黏度，利于混合液的各种成分混合均匀，充分反应，增强液体的流动性。按比例加入环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664的混合液涂料，因活性稀释剂中间含有环氧基团，可以参加固化反应，能很好地调和混合液性能和黏度，稀释的效果更好，均化了交联密度，这样得到的快速树脂模具表面光滑，且精度高。

所述的环氧涂料成分中，固化剂是必不可少的一部分，因为在没有固化时的环氧树脂属于热塑性低聚物，在室温或一般加热的条件下很难快速固化或者根本不固化，导致时间太长或强度不够，没有办法使用。将固化剂引入到环氧树脂中混合，在一定的加热条件下，产生固化反应并生成三维网状的结构产物，使得环氧树脂涂料显出其优良的特性，具有真正的使用价值。因此固化剂不仅关系到环氧涂料涂抹到制备好的STL烧结件以后其固化强度和固化时间长短，也关系到能否应用到实际生产当中并产生效益。

所述的环氧固化剂按比例加入树脂混合液涂料，不仅可以避免固化剂加入过多时产生的爆聚现象，也不会发生因固化剂过少出现的长时间不固化现象。

所述的固化温度可以促使环氧树脂中的环氧基和固化剂的反应，使反应更加充分，释放出大量的热，产生很强的内应力，对于增强固化强度等起到明显的作用。固化剂和环氧树脂混合液涂抹在烧结件上的固化反应属于化学反应，受固化温度影响较大。温度升高，分子运动速度加快，使得环氧树脂、固化剂、烧结件等能够充分反应，能够进一步增强烧结件的硬度，但固化温度过高，常使固化物性能下降，无法达到预想的目的，所以存在固化温度的上限。在50℃时，不但增强了树脂模具强度，增加了耐用性，而且基本不变形，尺寸微小的增加基本不影响后期处理工作，因此最佳温度在这里选择了50℃。

本发明的积极效果及优点：

1、工艺简单：本发明所采用的树脂混合液涂料仅需要四中有效成分，各自的用量可以根据实际生产需要按比例增加和减少，其混合的先后顺序也是固定的，使树脂混合液涂料的生成工艺大为简化。

2、降低成本：本发命所采用的树脂混合液涂料的有效成分，可以很容易的在市场上获得，降低了采购成本。在树脂模具的生产过程中，树脂混合液涂料的简单混合过程和涂抹工艺，对工人素质要求也大为降低，降低了生产成本。

3、缩短周期：本发明基于SLS技术处理后的烧结件，将树脂混合液涂料均匀涂抹在烧结件上并在一定温度下快速固化，经过简单的后期处理便可以了，使树脂模具的研发和生产周期较之传统模具的研发和生产周期大为缩短，更好地适应了市场对模具多方面的需求。

4、提高模具精度和强度：本发明基于SLS技术处理后的烧结件，在混合液涂料均匀涂抹在烧结件并在一定温度下固化后，烧结件整体尺寸基本没有变化，微小的尺寸变化也可以通过简单地后期处理来消除，使得树脂模具的精度大大提高。在合适温度固化后，模具的强度和耐磨性也提高不少。

具体实施方式：

实施例1

一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，由环氧树脂CY11-128，环氧稀释剂664，环氧稀释剂660A及环氧固化剂CX-011组成，配置混合液时，为了使他们能够充分反应，达到理想的效果，需要先将环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照60:10:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一。将上述混合液均匀涂抹于通过SLS技术生成的成型件，经过处理形成完整地烧结件后，在常温下直至达到凝胶状态，再将其放入恒温箱内，并在60℃的恒温下固化，并根据烧结件的大小、壁厚和结构的复杂程度等不同条件，保持3～7个小时，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

实施例2

一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，由环氧树脂CY11-128，环氧稀释剂664，环氧稀释剂660A及环氧固化剂CX-011组成，配置混合液时，为了使他们能够充分反应，达到理想的效果，需要先将环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照58:11:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一。将上述混合液均匀涂抹于通过SLS技术生成的成型件，经过处理形成完整地烧结件后，在常温下直至达到凝胶状态，再将其放入恒温箱内，并在50℃的恒温下固化，并根据烧结件的大小、壁厚和结构的复杂程度等不同条件，保持3～7个小时，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

实施例3

一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，由环氧树脂CY11-128，环氧稀释剂664，环氧稀释剂660A及环氧固化剂CX-011组成，配置混合液时，为了使他们能够充分反应，达到理想的效果，需要先将环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照62:10:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一。将上述混合液均匀涂抹于通过SLS技术生成的成型件，经过处理形成完整地烧结件后，在常温下直至达到凝胶状态，再将其放入恒温箱内，并在40℃的恒温下固化，并根据烧结件的大小、壁厚和结构的复杂程度等不同条件，保持3～7个小时，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

本发明的原理为：

环氧树脂CY11-128易于储存，不易变质，粘结的强度很高，粘结的面域广，具有良好的混溶性，可以与固化剂、稀释剂、无水乙醇等充分融合，发挥效应，固化后的环氧树脂还有良好的机械加工性能，使得基体件有很强的抗压强度和抗冲击强度。环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664可以降低环氧树脂的黏度，使环氧树脂混合液在涂抹工艺中有良好的渗透、流动性能，使其涂抹的表面有更好的光滑度，增强吸附性能，改善涂层的外观等方面有着不可替代的作用。环氧固化剂CX-011可以环氧树脂在常温下凝聚，并在一定的加热条件下使树脂混合液产生固化反应并生成三维网状的结构产物，使得环氧树脂涂料显示出优良的特性，具有真正的使用价值。这些溶剂按照一定的顺序和比例混合后便得到适合实际生产需要的基于SLS技术的快速树脂模具的树脂混合液涂料。

温度对增强树脂模具硬度，减少固化时间，提高固化效率，增强固化件硬度等有显著的作用。当固化温度定为50℃，不仅达到了上述目的，还能使树脂模具基本不变形，尺寸微小的增加基本不影响后期处理工作，因此最佳温度在这里选择了50℃。

Claims (4)

1.一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，由环氧树脂CY11-128，环氧稀释剂664，环氧稀释剂660A及环氧固化剂CX-011组成，配置混合液时，为了使他们能够充分反应，需要先将环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照58-62:9-11:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一，将混合液均匀涂抹于SLS技术制造的烧结件上，并在30℃～70℃的恒温下固化，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

2.如权利要求1所述的一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，其环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照60:10:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一，将上述混合液均匀涂抹于通过SLS技术生成的成型件，经过处理形成完整地烧结件后，在常温下直至达到凝胶状态，再将其放入恒温箱内，并在60℃的恒温下固化，并根据烧结件的大小、壁厚和结构的复杂程度等不同条件，保持3～7个小时，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

3.如权利要求1所述的一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，其环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照58:11:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一，将上述混合液均匀涂抹于通过SLS技术生成的成型件，经过处理形成完整地烧结件后，在常温下直至达到凝胶状态，再将其放入恒温箱内，并在50℃的恒温下固化，并根据烧结件的大小、壁厚和结构的复杂程度等不同条件，保持3～7个小时，便可以得到实际生产需要的树脂模具。

4.如权利要求1所述的一种基于三维打印树脂模具技术的树脂混合液涂料，其环氧树脂CY11-128、环氧稀释剂660A和环氧稀释剂664按照62:10:1的比例混合均匀，然后加入环氧固化剂CX-011，其质量为前者混合液体质量的三分之一，将上述混合液均匀涂抹于通过SLS技术生成的成型件，经过处理形成完整地烧结件后，在常温下直至达到凝胶状态，再将其放入恒温箱内，并在40℃的恒温下固化，并根据烧结件的大小、壁厚和结构的复杂程度等不同条件，保持3～7个小时，便可以得到实际生产需要的树脂模具。