CN108284723A - 一种上支撑结构的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚氨酯零件结构切割技术领域，公开了一种上支撑结构的制作方法，制作方法包括如下a、采用圆柱形模具，通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件(4)；b、拔脱圆柱形模具外芯(2)，并用外力推动改性聚氨酯零件(4)沿圆柱形模具内芯(1)轴向方向移动，使得铝芯弹簧(3)嵌入改性聚氨酯零件(4)，制得上支撑结构(5)；步骤a中改性聚氨酯零件选取的原料及其配比如下：83‑96重量份的氟硅改性聚氨酯、16‑18重量份的壳聚糖、5‑11重量份的PVA纤维、5‑7重量份的甲基三甲氧基硅烷、2‑3重量份的硫酸钙晶须、0.2‑0.5重量份的纳米二氧化钛。本发明操作简单、生产效率高，制备的上支撑结构机械强度高、韧性好、热稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯零件结构切割技术领域，具体涉及一种上支撑结构的制作方法。
背景技术
上支撑是汽车缓冲结构的重要组成部分，减震器的主要部件之一，其质量、性能的好坏直接影响到汽车减震系统的性能，进而影响汽车的舒适性和其使用寿命，而聚氨酯零件的力学性能对上支撑的机械性能具有很大的影响，因此上支撑的制造工艺以及聚氨酯原料的选择尤为重要。
在上支撑结构制造工艺中，传统的工艺主要有2种：第一种是将铝芯结构至于模具内，通过浇注成型，形成具有铝芯螺纹结构的聚氨酯上支撑零件；第二种是通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的聚氨酯零件，然后将聚氨酯零件从模具内芯上取下，再将铝芯嵌入聚氨酯零件。
上述两种生产工艺都存在一些弊端：在第一种生产工艺中，上支撑零件从模具内芯上拔脱需要一定的力量，拔脱的过程中聚氨酯件极易受到破坏；在第二种生产工艺中，因聚氨酯零件从模具内芯上取下以后再嵌入铝芯，这将极大地增加了铝芯嵌入聚氨酯零件中的难度，嵌入过程中耗时巨大，生产效率较低。传统的两种生产工艺还存在一个共同的缺陷，即制备的聚氨酯零件机械强度低、韧性差、热稳定性不好等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种高质量、高效率地上支撑结构的制作方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种上支撑结构的制作方法，包括如下步骤：
a、采用圆柱形模具，通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件；
b、拔脱圆柱形模具外芯，并用外力推动改性聚氨酯零件沿圆柱形模具内芯轴向方向移动，使得铝芯弹簧嵌入改性聚氨酯零件，制得上支撑结构；
步骤a中改性聚氨酯零件选取的原料及其配比如下：83-96重量份的氟硅改性聚氨酯、16-18重量份的壳聚糖、5-11重量份的PVA纤维、5-7重量份的甲基三甲氧基硅烷、2-3重量份的硫酸钙晶须、0.2-0.5重量份的纳米二氧化钛；
发明人之所以选取上述改性聚氨酯零件选取的原料是因为上述这些原料的配伍，能显著改善聚氨酯零件的机械强度、韧性、热稳定性。
氟硅改性聚氨酯含有的硅氧烷官能团发生水解缩合反应，在分子链间形成交联结构，所形成的Si-O-Si键具有良好的热稳定性，可以显著提高改性聚氨酯零件的热稳定性。
壳聚糖是塑形材料，聚氨酯是弹性材料，壳聚糖的加入可以提高改性聚氨酯零件的机械强度。原因可能是较少量的壳聚糖与PU产生氢键作用、交联、范德华力等形成特殊的网络结构。聚氨酯的发生微相分离后，硬段微区分布于软段相中起着物理交联点的作用，可以显著提高聚氨酯的力学性能，壳聚糖的加入使得聚氨酯的微相分离程度增加，从而提高改性聚氨酯零件的机械强度。
PVA纤维表面粗糙，具有较大的表面积，PVA纤维的加入可以提供更多的网络结点。纳米二氧化钛存在大量的表面能级。PVA纤维与纳米二氧化钛的加入可以显著提高改性聚氨酯零件的韧性。
硫酸钙晶须晶须的存在可以材料使裂纹发生偏转，阻碍裂纹扩展，吸收外界对改性聚氨酯零件的冲击能量，提高产品的使用寿命。
步骤a中具体地浇注工艺如下：将改性聚氨酯零件的原料充分混合，再采用阶段式升温的方式将其熔融成液态，而后浇入圆柱形模具并冷却成型；阶段式升温中先将温度控制在90℃-110℃并维持该温度5min至10min，而后将温度控制在130℃-150℃并维持该温度3min至4min，再将温度控制在170℃-190℃并维持该温度1min至2min，最后将温度降至135℃-145℃。
采取直线或者曲线升温的方式，原料熔融不充分，混合以后的物质容易出现结构性缺陷。本发明采取阶段式升温的方式，使得不同原料在各个温度阶段内充分地熔融，高分子链有充足的时间舒展与交融，制得的改性聚氨酯零件不容易出现结构性缺陷；在阶段式升温后期，又进行了降温处理，高分子链在135℃-145℃下先进行预收缩，再浇注于圆柱形模具，这样可以进一步提高成品的机械强度与韧性。
优选地，氟硅改性聚氨酯合成方法如下：
A、以己二酸、乙二醇为原料合成聚酯二元醇；
B、以TDI、DMPA以及步骤A中制备的聚酯二元醇为原料合成聚氨酯预聚体，再以十三氟-1-辛醇为封端剂，合成含氟聚氨酯；
C、先将含氟聚氨酯与N-甲基-2-吡咯烷酮充分混合，待应体系中含氟聚氨酯全部溶解后，加入催化剂二月桂酸丁基锡，而后继续向反应体系中滴加含氟聚氨酯/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液；反应温度为98℃至105℃，整个反应在氮气的保护下进行。
优选地，圆柱形模具包括圆柱形模具内芯、圆柱形模具外芯和铝芯弹簧；圆柱形模具内芯由第一圆柱形模具内芯与第二圆柱形模具内芯固定连接而成，第一圆柱形模具内芯的外直径大于第二圆柱形模具内芯的外直径；第一圆柱形模具内芯置于圆柱形模具外芯空腔之内，第一圆柱形模具内芯的外直径小于圆柱形模具外芯的内直径；铝芯弹簧套于第二圆柱形模具内芯的外部，铝芯弹簧的外直径与第一圆柱形模具内芯的外直径相等。
优选地，还包括步骤c：使用切割仪器沿上支撑结构周向切割，制得多个上支撑结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件，再将改性聚氨酯零件沿圆柱形模具内芯轴向方向移动，使得铝芯弹簧嵌入改性聚氨酯零件，制得上支撑结构。一方面可以解决改性聚氨酯零件从模具内芯上拔脱易受到破坏的问题，另一方面可以降低铝芯弹簧嵌入改性聚氨酯零件中的难度。本发明操作简单、生产效率高，通过对聚氨酯零件的改性，可以提高产品的机械强度高、韧性以及热稳定性。
附图说明
图1为圆柱形模具示意图；
图2为圆柱形模具内芯示意图；
图3为铝芯弹簧示意图；
图4为铝芯弹簧套于第二圆柱形模具内芯示意图；
图5为改性聚氨酯零件示意图；
图6为在外力推动下铝芯弹簧逐步嵌入改性聚氨酯零件示意图；
图7为上支撑结构示意图；
图8为将图7所示上支撑结构切割成多个零件示意图；
图9为切割以后单个(选取其中之一)上支撑结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1-圆柱形模具内芯、101-第一圆柱形模具内芯、102-第二圆柱形模具内芯、2-圆柱形模具外芯、3-铝芯弹簧、4-改性聚氨酯零件、5-上支撑结构、6-切割以后单个(选取其中之一)上支撑结构。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用于限定本发明可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用于限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或者调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范围。
实施例1
一种上支撑结构的制作方法，包括如下步骤：
a、采用圆柱形模具，通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件4；
b、拔脱圆柱形模具外芯2，并用外力推动改性聚氨酯零件4沿圆柱形模具内芯1轴向方向移动，使得铝芯弹簧3嵌入改性聚氨酯零件4，制得上支撑结构5；
步骤a中改性聚氨酯零件选取的原料及其配比如下：83g的氟硅改性聚氨酯、18g的壳聚糖、5g的PVA纤维、7g的甲基三甲氧基硅烷、3g的硫酸钙晶须、0.2g的纳米二氧化钛；
步骤a中具体地浇注工艺如下：将改性聚氨酯零件的原料充分混合，再采用阶段式升温的方式将其熔融成液态，而后浇入圆柱形模具并冷却成型；阶段式升温中先将温度控制在90℃并维持该温度10min，而后将温度控制在150℃并维持该温度3min，再将温度控制在170℃并维持该温度2min，最后将温度降至135℃。
实施例2
一种上支撑结构的制作方法，包括如下步骤：
a、采用圆柱形模具，通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件4；
b、拔脱圆柱形模具外芯2，并用外力推动改性聚氨酯零件4沿圆柱形模具内芯1轴向方向移动，使得铝芯弹簧3嵌入改性聚氨酯零件4，制得上支撑结构5；
步骤a中改性聚氨酯零件选取的原料及其配比如下：96g的氟硅改性聚氨酯、16g的壳聚糖、11g的PVA纤维、5g的甲基三甲氧基硅烷、2g的硫酸钙晶须、0.5g的纳米二氧化钛；
步骤a中具体地浇注工艺如下：将改性聚氨酯零件的原料充分混合，再采用阶段式升温的方式将其熔融成液态，而后浇入圆柱形模具并冷却成型；阶段式升温中先将温度控制在110℃并维持该温度5min，而后将温度控制在130℃并维持该温度4min，再将温度控制在190℃并维持该温度1min，最后将温度降至145℃。
实施例3
一种上支撑结构的制作方法，包括如下步骤：
a、采用圆柱形模具，通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件4；
b、拔脱圆柱形模具外芯2，并用外力推动改性聚氨酯零件4沿圆柱形模具内芯1轴向方向移动，使得铝芯弹簧3嵌入改性聚氨酯零件4，制得上支撑结构5；
步骤a中改性聚氨酯零件选取的原料及其配比如下：89g的氟硅改性聚氨酯、17g的壳聚糖、8g的PVA纤维、6g的甲基三甲氧基硅烷、2.5g的硫酸钙晶须、0.35g的纳米二氧化钛；
步骤a中具体地浇注工艺如下：将改性聚氨酯零件的原料充分混合，再采用阶段式升温的方式将其熔融成液态，而后浇入圆柱形模具并冷却成型；阶段式升温中先将温度控制在90℃-110℃并维持该温度8min，而后将温度控制在130℃-150℃并维持该温度3.5min，再将温度控制在170℃-190℃并维持该温度1.5min，最后将温度降至135℃-145℃。
实施例4
与实施例3基本相同，其区别在于本实施例中，氟硅改性聚氨酯合成方法如下：
A、以己二酸、乙二醇为原料合成聚酯二元醇；
B、以TDI、DMPA以及步骤A中制备的聚酯二元醇为原料合成聚氨酯预聚体，再以十三氟-1-辛醇为封端剂，合成含氟聚氨酯；
C、先将含氟聚氨酯与N-甲基-2-吡咯烷酮充分混合，待应体系中含氟聚氨酯全部溶解后，加入催化剂二月桂酸丁基锡，而后继续向反应体系中滴加含氟聚氨酯/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液；反应温度为98℃至105℃，整个反应在氮气的保护下进行。
实施例5
与实施例4基本相同，其区别在于本实施例中，圆柱形模具包括圆柱形模具内芯1、圆柱形模具外芯2和铝芯弹簧3；圆柱形模具内芯1由第一圆柱形模具内芯101与第二圆柱形模具内芯102固定连接而成，第一圆柱形模具内芯101的外直径大于第二圆柱形模具内芯102的外直径；第一圆柱形模具内芯101置于圆柱形模具外芯2空腔之内，第一圆柱形模具内芯101的外直径小于圆柱形模具外芯2的内直径；铝芯弹簧3套于第二圆柱形模具内芯102的外部，铝芯弹簧3的外直径与第一圆柱形模具内芯101的外直径相等。
实施例6
与实施例5基本相同，其区别在于本实施例中，还包括步骤c：使用切割仪器沿上支撑结构5周向切割，制得多个上支撑结构6。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种上支撑结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、采用圆柱形模具，通过浇注工艺生产出内壁上无内芯槽的改性聚氨酯零件(4)；
b、拔脱圆柱形模具外芯(2)，并用外力推动改性聚氨酯零件(4)沿圆柱形模具内芯(1)轴向方向移动，使得铝芯弹簧(3)嵌入改性聚氨酯零件(4)，制得上支撑结构(5)；
步骤a中改性聚氨酯零件(4)选取的原料及其配比如下：83-96重量份的氟硅改性聚氨酯、16-18重量份的壳聚糖、5-11重量份的PVA纤维、5-7重量份的甲基三甲氧基硅烷、2-3重量份的硫酸钙晶须、0.2-0.5重量份的纳米二氧化钛；
步骤a中具体地浇注工艺如下：将改性聚氨酯零件(4)的原料充分混合，再采用阶段式升温的方式将其熔融成液态，而后浇入圆柱形模具并冷却成型；阶段式升温中先将温度控制在90℃-110℃并维持该温度5min至10min，而后将温度控制在130℃-150℃并维持该温度3min至4min，再将温度控制在170℃-190℃并维持该温度1min至2min，最后将温度降至135℃-145℃。
2.如权利要求1所述的一种上支撑结构的制作方法，其特征在于，氟硅改性聚氨酯合成方法如下：
A、以己二酸、乙二醇为原料合成聚酯二元醇；
B、以TDI、DMPA以及步骤A中制备的聚酯二元醇为原料合成聚氨酯预聚体，再以十三氟-1-辛醇为封端剂，合成含氟聚氨酯；
C、先将含氟聚氨酯与N-甲基-2-吡咯烷酮充分混合，待应体系中含氟聚氨酯全部溶解后，加入催化剂二月桂酸丁基锡，而后继续向反应体系中滴加含氟聚氨酯/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液；反应温度为98℃至105℃，整个反应在氮气的保护下进行。
3.如权利要求2所述的一种上支撑结构的制作方法，其特征在于：圆柱形模具包括圆柱形模具内芯(1)、圆柱形模具外芯(2)和铝芯弹簧(3)；圆柱形模具内芯(1)由第一圆柱形模具内芯(101)与第二圆柱形模具内芯(102)固定连接而成，第一圆柱形模具内芯(101)的外直径大于第二圆柱形模具内芯(102)的外直径；第一圆柱形模具内芯(101)置于圆柱形模具外芯(2)空腔之内，第一圆柱形模具内芯(101)的外直径小于圆柱形模具外芯(2)的内直径；铝芯弹簧(3)套于第二圆柱形模具内芯(102)的外部，铝芯弹簧(3)的外直径与第一圆柱形模具内芯(101)的外直径相等。
4.如权利要求3所述的一种上支撑结构的制作方法，其特征在于，还包括步骤c：使用切割仪器沿上支撑结构(5)周向切割，制得多个上支撑结构(6)。
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