CN104693681A - 一种SiC环氧树脂复合材料及其制备模具的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SiC环氧树脂复合材料及其制备模具的方法，SiC环氧树脂复合材料各组分质量份数如下：环氧树脂为60-63份，固化剂为7-10份，SiC颗粒30-33份；其中SiC颗粒的粒径分布为：粒径74μm占12-16份、粒径50μm占10-14份，粒径0.5μm占2-4份，粒径40nm占0.5-1份。环氧树脂和固化剂的质量比为6:1。由于复合材料中不同尺寸的SiC颗粒均匀分散于环氧树脂基体中，微米尺寸的SiC颗粒做骨架，对基体起主要的整体强化作用，纳米尺寸的SiC颗粒均匀分散在微米尺寸颗粒的周围，局部强化大颗粒周围的树脂基体，整体、局部强化相结合，提高了复合材料的整体硬度。

Description

一种SiC环氧树脂复合材料及其制备模具的方法

技术领域

本发明涉及一种SiC环氧树脂复合材料及其制备模具的方法，尤其涉及微、纳米不溶性固体颗粒混杂增强树脂基复合材料的制备，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

模具作为现代工业生产不可缺少的工装，在生产中起着决定性的作用，目前的模具大多采用金属材质，金属模具的质量和寿命都很高，但其制作成本昂贵，尤其是一些外形复杂、难以成形的金属模具，制作过程极为复杂，很多金属材质同时还存在加工困难，加工周期长，而且模具磨损后修复时间长的缺陷。这使得选择使用它的企业在竞争中没有取得时间上的有利时机，而且其成本较高使得利润降低。

随着工业的飞速发展，聚合物复合材料强度和精度等方面不断提高，使其制品的应用范围也在不断扩大，聚合物复合材料制品所占比例正迅速增加，由于一个设计合理的复合材料能代替多个传统金属材料，因而其用量也在不断增加。相对于金属材料而言，聚合物复合材料制作成本低廉，易成型，加工周期短，修复时间短，这些优点使得它在模具领域具有巨大的应用潜力。

模具树脂广泛应用于金属板料成型模具、铸造模型、结构发泡模、真空热成形模、主模型、陶瓷生产模具和样件的制作等。国外模具树脂得到了广泛应用，并提出了模具树脂系统的概念。它是指为了提高效率、缩短工时、减少制作成本及满足工业自动化要求而研制开发的一种特殊树脂系统。

发明内容

目的：为了克服现有技术的不足，针对现有陶瓷颗粒增强树脂基复合材料存在硬度较低的问题，本发明提供一种SiC环氧树脂复合材料及其制备模具的方法，基于在环氧树脂基体中，添加不同尺寸、不同含量的SiC颗粒，制备硬度较高的树脂基复合材料。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种SiC环氧树脂复合材料，其特征在于，其原料组分及各组分质量份数如下：环氧树脂为60-63 份，固化剂为7-10 份，SiC颗粒30-33份；其中SiC颗粒的粒径分布为：粒径74 μm占12-16份、粒径50 μm占10-14 份，粒径0.5 μm 占2-4份，粒径40 nm占0.5-1份。

作为优选方案，所述的一种SiC环氧树脂复合材料，其特征在于：所述环氧树脂和固化剂的质量比为6:1。

本发明还提供使用权利要求所述的一种SiC环氧树脂复合材料制备模具的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A）原料粉末混合：采用容器加热环氧树脂，加热温度控制在30-40℃，降低环氧树脂的粘度；根据SiC颗粒的粒径尺寸从小到大的顺序依次加入到环氧树脂中；首先加入粒径40 nm SiC颗粒，搅拌至粒径40 nm SiC颗粒充分分散均匀后，再依次加入0.5 μm SiC颗粒、粒径50 μm的SiC颗粒、粒径74 μm的SiC颗粒；按照环氧树脂：固化剂为6:1的比例添加固化剂，搅拌5-8分钟后，调制完成，整个过程温度维持在30-40℃；

步骤B）涂覆：把调制好的SiC环氧树脂复合材料，使用刷子涂覆在事先准备的模样表面，直至到要求的厚度；采用刷子涂覆复合材料，可破坏在搅拌时卷入的空气泡，减少复合材料内部的气孔；

步骤C）固化成型。

作为优选方案，所述的一种SiC环氧树脂复合材料制备模具的方法，其特征在于：所述步骤C）固化成型具体是指：将涂覆好的模样在室温下固化24h，或者在50℃下加热固化6h。

有益效果：本发明提供的一种SiC环氧树脂复合材料及其制备模具的方法，由于复合材料中不同尺寸的SiC颗粒均匀分散于环氧树脂基体中，微米尺寸的SiC颗粒做骨架，对基体起主要的整体强化作用，纳米尺寸的SiC颗粒均匀分散在微米尺寸颗粒的周围，局部强化大颗粒周围的树脂基体，整体、局部强化相结合，提高了复合材料的整体硬度。相比于现有技术，具有以下优点：（1）由于在SiC颗粒增强环氧树脂基复合材料的SiC颗粒尺寸级配组成上和现有的SiC颗粒增强环氧树脂基复合材料有很大的差异，主要表现在复合材料制备过程中，SiC颗粒尺寸从微米到纳米的不同含量的添加，大尺寸微米颗粒起整体强化作用，纳米颗粒强化微米尺寸颗粒作用的基体，起局部强化作用，微、纳米SiC颗粒对环氧树脂基体的整体、局部强化的协同作用，提高了复合材料整体的硬度；（2）另一个明显优点是环氧树脂、固化剂都采用已有的市售商品，无需改性处理；（3）本发明制备的微、纳米SiC颗粒增强复合材料，具有致密性好的优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1：首先，采用水浴锅，把称量好的60份环氧树脂加热到35℃，等到环氧树脂的粘度降低后；加入粒径40 nm SiC 颗粒0.5-1份到环氧树脂基体中，采用机械搅拌和超声波震荡相结合的方法军营内分散纳米颗粒；随后加入粒径0.5 μm SiC颗粒2-4份，与纳米颗粒相同的分散方式进行处理；搅拌5min后，依次加入粒径50 μm目的SiC颗粒10-14 份和粒径74 μm目的SiC颗粒12-16份，作相同的分散处理；按照环氧树脂：固化剂=6:1的要求添加固化剂10份，搅拌5-8分钟后，调制完成，整个过程都温度维持在35℃；把调制好的环氧树脂复合材料，使用刷子，手工涂覆在事先准备的模样表面，直至到要求的厚度；将涂覆好的模样在室温下固化24h，当环境温度较低时，也可在50℃下加热固化6h。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种SiC环氧树脂复合材料，其特征在于，其原料组分及各组分质量份数如下：环氧树脂为60-63 份，固化剂为7-10 份，SiC颗粒30-33份；其中SiC颗粒的粒径分布为：粒径74 μm占12-16份、粒径50 μm占10-14 份，粒径0.5 μm 占2-4份，粒径40 nm占0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的一种SiC环氧树脂复合材料，其特征在于：所述环氧树脂和固化剂的质量比为6:1。

3.使用权利要求1或2所述的一种SiC环氧树脂复合材料制备模具的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A）原料粉末混合：采用容器加热环氧树脂，加热温度控制在30-40℃，降低环氧树脂的粘度；根据SiC颗粒的粒径尺寸从小到大的顺序依次加入到环氧树脂中；首先加入粒径40 nm SiC颗粒，搅拌至粒径40 nm SiC颗粒充分分散均匀后，再依次加入粒径0.5 μm SiC颗粒、粒径50 μm的SiC颗粒、粒径74μm的SiC颗粒；按照环氧树脂：固化剂为6:1的比例添加固化剂，搅拌5-8分钟后，调制完成，整个过程温度维持在30-40℃；

步骤B）涂覆：把调制好的SiC环氧树脂复合材料，使用刷子涂覆在事先准备的模样表面，直至到要求的厚度；

步骤C）固化成型。

4.根据权利要求3所述的一种SiC环氧树脂复合材料制备模具的方法，其特征在于：所述步骤C）固化成型具体是指：将涂覆好的模样在室温下固化24h，或者在50℃下加热固化6h。