CN110683789A - 一种精密设备用环氧树脂混凝土、其制品及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环氧树脂混凝土、其制品及制备方法，按质量百分比计，环氧树脂混凝土的原料包括如下组分：环氧树脂5～8％；固化剂1.5～2.4％；功能助剂0.15～0.25％；平均粒径为5～8mm的砂子18～35％；平均粒径为0.06～0.3mm的砂子12～16％；平均粒径为0.6～1.2mm的砂子15～21％；平均粒径为2～3.5mm的砂子10～21％；粉煤灰5～15％。本发明的环氧树脂混凝土的成本较低，且环氧树脂混凝土制品具有好的抗压强度、抗折强度以及弹性模量，并且，本发明的环氧树脂混凝土混合后流动性好，凝胶时间长，能满足大尺寸样件比如几吨的样件灌封铸造的工艺要求。

Description

一种精密设备用环氧树脂混凝土、其制品及制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种精密设备用环氧树脂混凝土、其制品及制备方法。

背景技术

精密机床、精密测量设备、电子制造设备、高端医疗设备等领域一直以来使用铸铁、铸钢、天然花岗石等传统材料制备的底座、机架、床身、支柱等结构件。铸铁、铸钢、型材焊接等传统材料属于国家限制和淘汰的高污染、高能耗的产业。由于环保的原因，许多铸铁厂已经被关停。

环氧树脂混凝土是一种由改性环氧树脂等材料为胶结料、以矿物颗粒为骨料形成的一种新型高科技复合材料。树脂混凝土的制品则俗称为矿物铸件，以其优良的减震性、高的尺寸精度和形状完整性、低的热导性和吸湿性、绝佳的耐蚀性和抗磁性等优势，成为取代传统金属或天然石材，制造精密机床床身的理想材料。在精密机床、精密测量设备、电子制造设备、高端医疗设备、轻工业等多个领域获得成功应用，用以提高设备精度和速度，增加工作稳定性、延长工模具使用寿命，减轻设备重量等。矿物铸件与钢结构焊接件结合，形成的金属/焊接结构灌注件，也比单纯的焊接件具有更加优良的性能，并在激光加工机械等获得广泛应用。

CN 106116256 A里描述一种树脂混凝土及其使用方法，应用于修补快速路伸缩缝施工。按照重量比包括以下组分：环氧树脂：0.8-1.2、固化剂：0.2-0.45、石子：3.5-4.0和细砂：3.5-4.0。但是该专利的树脂混凝土固化28天后抗压强度仍然很低，仅为60～70MPa。

专利CN 105837085A里描述制备了一种树脂混凝土组成物，可作为建筑材料或机械设备的零组件。建筑领域的具体用途例如为建筑的主承载结构。机械工程领域的具体用途例如为半导体制程设备的零组件、精密检测设备的零组件、加工机的零组件。该混凝土组成物包含：90～94wt.％的无机填料组分，及6～10wt.％的用于粘接该无机填料组分的有机粘接组分。无机填料组份包括：平均粒径范围为4mm至10mm的第一填料，平均粒径范围为0.2mm至小于4mm的第二填料，平均粒径范围为小于0.2mm的第三填料，且以无机填料组份的总量为100wt％计，该第一填料的用量范围为35至50wt％，第二填料的用量范围是35至45wt％，第三填料的用量范围是10至20wt％。其实施例里的压缩强度最高为1190kgf/cm²(等于116.6MPa)，抗弯强度最高为297kgf/cm²(等于29.1MPa)，且压缩强度最高和抗弯强度最高是两个实施例，而非同一个实施例可以使压缩强度和抗弯强度均最高。此外，该专利的实施例中，骨料均是用不同粒径的花岗岩作为填料，而不同粒径的花岗岩需要粉碎过程，因此，该专利的骨料的获取过程存在不环保的问题，另外，该专利实施例的抗压强度还有待提高。

CN 109986797 A里描述了一种加工中心树脂混凝填充铸造工艺。其使用的骨料为原铁、回炉铁、废钢等金属骨料。由于还是用到煅烧工艺高能耗的金属材料，和使用无机填料骨料的树脂混凝土相比，其树脂混凝土成本比较昂贵，且没有解决铸铁等环保问题，另外该专利没有任何测试数据，不清楚其性能。

专利CN 105036612 B里描述高强度超韧性树脂混凝土及其制造方法，用于高速公路桥梁铺装。该树脂混凝土由集料、填料和胶料组成，胶料由树脂A和固化剂B组成，所述树脂A由下列重量份的组分组成：环氧树脂5～20份，聚氨酯预聚体10～20份，聚碳酸酯5～10份，功能助剂1～5份，树脂A和固化剂B之间的重量比为1～2∶1，所述的填料为无机粉体，其重量份为19～35份，所述的集料由列来组分组成：特细砂30～65份、粗砂35～65份、碎石30～65份。根据该专利的实施例1至3计算，其有机树脂的用量为13.3％～13.6％，由于该专利的有机树脂用量高，因此，该专利存在成本高的问题，并且其固化3天的抗压强度在110MPa左右，28天抗压强度140MPa左右，固化28天的抗折强度最高仅为22.2MPa，因此，该专利的树脂混凝土无法作为替代传统铸铁等材料的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低，且抗压强度和抗弯强度高的环氧树脂混凝土、其制品及制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

本发明的一个目的是提供一种环氧树脂混凝土，按质量百分比计，其原料包括如下组分：

本发明通过各种粒径的砂子以及粉煤灰的复配，使得在环氧树脂用量较少的情况下，环氧树脂混凝土制品的填充率好，从而使环氧树脂混凝土的成本较低，且环氧树脂混凝土制品具有好的抗压强度、抗折强度以及弹性模量，并且，本发明的环氧树脂混凝土混合后流动性好，凝胶时间长，能满足大尺寸样件比如几吨的样件灌封铸造的工艺要求。

根据一种具体且优选实施方式，按质量百分比计，其原料包括如下组分：

在该实施方式下，由该配方制得的制品的抗压强度较高。

根据另一种实施方式，按质量百分比计，其原料包括如下组分：

在该实施方式下，通过使用更多种的不同粒径的填料的复配，使得在环氧树脂相同或者更少使用量时，制品的抗压强度、抗折强度和弹性模量更高或者相当。

根据另一种优选实施方式，按质量百分比计，其原料包括如下组分：

在该实施方式下，通过上述不同粒径的填料的复配，使得在保证抗压强度、抗折强度以及弹性模量的前提下，减少环氧树脂的用量，从而降低原料成本。

优选地，所述的环氧树脂和所述的固化剂的投料质量比为3～4∶1。

优选地，所述的环氧树脂和所述的固化剂为购自格丽泰新材料科技(苏州)有限公司的牌号为G-Tack 1050，发明人经研究发现，当采用相同配比的填料时，采用该牌号的环氧树脂可以使制品的性能更优。

23℃下，G-Tack 1050中的环氧树脂和固化剂混合后的粘度仅为190-230mPa.s，从而使得本发明的环氧树脂混凝土在23℃下1-2小时内仍可以自流平。

格丽泰新材料科技(苏州)有限公司的牌号为G-Tack 1050是环氧树脂和固化剂的双组份产品，其中，环氧树脂和固化剂的质量比为100∶30。

优选地，所述的功能助剂为消泡剂、流平剂、偶联剂等中的一种或多种。

本发明的另一方面提供一种所述的环氧树脂混凝土制成的制品。

具体地，所述的制品为精密机床、精密测量设备、电子制造设备、高端医疗设备的底座、机架、床身、支柱、门架。

本发明的第三方面提供一种所述的制品的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述的环氧树脂、所述的固化剂和所述的功能助剂混合；

(2)向步骤(1)的体系中加入剩余的原料，搅拌混合；

(3)将步骤(2)混合好的物料倒入模具中，振动均匀后，固化形成所述的制品。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明通过各种粒径的砂子以及粉煤灰的复配，使得在环氧树脂用量较少的情况下，环氧树脂混凝土制品的填充率好，从而使环氧树脂混凝土的成本较低，且环氧树脂混凝土制品具有好的抗压强度、抗折强度以及弹性模量，并且，本发明的环氧树脂混凝土混合后流动性好(23℃下1-2小时内仍可以自流平)，凝胶时间长(23℃下凝胶时间1-2小时)，能满足大尺寸样件比如几吨的样件灌封铸造的工艺要求。

附图说明

图1为树脂混凝土混合后的外观照片；

图2为树脂混凝土混合后浇筑到模具内的照片；

图3为树脂混凝土制备的机械设备样件的照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明中所涉及的份数为重量份。

实施例和对比例的配方见表1，各组分的重量以重量份计。

表1

各实施例和对比例的生产工艺为：

1.搅拌液体料环氧树脂、固化剂、消泡剂，搅拌2-5分钟；

2.添加各种粉料骨料，搅拌10-15分钟；搅拌后的树脂混凝土的外观照片见图1；

3.将模具放到震动平台上，设置震动频率为高频，边震动边将搅拌好的物料逐步浇铸到模具内；

4.高频振动20-40分钟，振动均匀后停止；振匀后的树脂混凝土在模具内的照片见图2

5.放置固化后形成树脂混凝土制品，制品照片见图3。

性能检测：

根据GBT 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，将混合均匀物料浇注到棱柱体(40×40×160mm)的不锈钢模具中，经振动均匀压实后固化，固化不同天数后拆模，测试3天、7天、28天的抗压强度和抗折强度，测试结果见表1。

根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30一2005)中水泥混凝土棱柱体抗压弹性模量试验的规定，将混合均匀物料浇注到棱柱体(10cm×10cm×30cm)的不锈钢模具中，经振动均匀压实后固化不同天数后拆模，测试3天、7天、28天的弹性模量，测试结果见表1。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种环氧树脂混凝土，其特征在于：按质量百分比计，其原料包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的环氧树脂混凝土，其特征在于：按质量百分比计，其原料包括如下组分：

3.根据权利要求1所述的环氧树脂混凝土，其特征在于：按质量百分比计，其原料包括如下组分：

4.根据权利要求3所述的环氧树脂混凝土，其特征在于：按质量百分比计，其原料包括如下组分：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的环氧树脂混凝土，其特征在于：所述的环氧树脂和所述的固化剂的投料质量比为3～4∶1。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的环氧树脂混凝土，其特征在于：所述的环氧树脂和所述的固化剂为购自格丽泰新材料科技(苏州)有限公司的牌号为G-Tack 1050。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的环氧树脂混凝土，其特征在于：所述的功能助剂为消泡剂、流平剂、偶联剂中的一种或多种。

8.一种由权利要求1至7中任一项所述的环氧树脂混凝土制成的制品。

9.根据权利要求8所述的制品，其特征在于：所述的制品为精密机床、精密测量设备、电子制造设备、高端医疗设备的底座、机架、床身、支柱、门架。

10.一种如权利要求8或9所述的制品的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将所述的环氧树脂、所述的固化剂和所述的功能助剂混合；

(2)向步骤(1)的体系中加入剩余的原料，搅拌混合；

(3)将步骤(2)混合好的物料倒入模具中，振动均匀后，固化形成所述的制品。

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