CN111117266A - 模具材料及其制备方法、超高性能混凝土构件生产用模具 - Google Patents

模具材料及其制备方法、超高性能混凝土构件生产用模具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料技术领域，具体公开了一种模具材料及其制备方法、超高性能混凝土构件生产用模具，所述模具材料包括以下的原料：石蜡、硬度增强剂、无机成核剂、聚己内酯、纤维粉、无机填料。本发明实施例提供的模具材料，通过石蜡、硬度增强剂、无机成核剂以及聚已内酯等材料的复合使用，可以有效提高模具材料的弯曲强度，同时降低了模具材料的针入度，在制备超高性能混凝土构件生产用模具时可以提高模具表面的精度，易于后期打磨处理，且材料可循环再利用，综合成本低；而提供的制备方法简单，成本低，适合工业化生产，解决了现有石蜡材料存在无法适用超高性能混凝土构件生产的问题。

Description

模具材料及其制备方法、超高性能混凝土构件生产用模具
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体是一种模具材料及其制备方法、超高性能混凝土构件生产用模具。
背景技术
超高性能混凝土（UHPC，Ultra-High Performance Concrete）作为一种水泥基工程材料，比普通混凝土具有更高的强度、耐久性和体积稳定性，在现场施工中操作简便，有利于环保。因此，越来越多的现代建筑构件采用超高性能混凝土进行制备。
目前，随着现代建筑构件整体需求的提升，针对超高性能混凝土构件的结构复杂程度、造型迥异等特点，相对应的模具材料的要求也随之提升。石蜡材质是常见的模具材料，可用粉碎机粉碎成碎粒，易于加工回收。
但是，上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足：石蜡经过高温熔化后粘度太大，当加工设备走位时常易粘在刀头边缘，不易于加工设备的持续性操作，降低了模具表面的精度，无法有效应用于超高性能混凝土构件的生产。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种模具材料及其制备方法、超高性能混凝土构件生产用模具，以解决上述背景技术中提出的现有石蜡材料存在无法适用超高性能混凝土构件生产的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种模具材料，包括以下按照重量份的原料：石蜡30-40份、硬度增强剂20-30份、无机成核剂15-25份、聚己内酯5-10份、纤维粉5-10份、无机填料5-15份。
作为本发明进一步的方案：所述的模具材料包括以下按照重量份的原料：石蜡32-38份、硬度增强剂22-27份、无机成核剂17-23份、聚己内酯6-9份、纤维粉6-9份、无机填料7-13份。
作为本发明再进一步的方案：所述的硬度增强剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚丁烯蜡中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述的无机成核剂选自二氧化硅、云母粉中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述的聚己内酯的粒径是100μm-300μm。
作为本发明再进一步的方案：所述的无机填料选自粉煤灰、偏高岭土、石粉中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述石粉为现有技术中的产品，是石头的粉末的通称，根据矿物成分划分为麦饭石粉、重钙粉、滑石粉、白云石粉、腻子粉等，可以作为建筑用掺和料。
优选的，所述石粉为重钙粉。
作为本发明再进一步的方案：所述的纤维粉选自玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述的纤维粉的纤维长度为1mm-3mm。
本发明实施例的另一目的在于提供一种模具材料的制备方法，所述的模具材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将石蜡粉碎后与硬度增强剂、无机成核剂及聚己内酯按照比例混合，得到混合料；
2）将所述混合料加热熔化后再按照比例加入纤维粉和无机填料搅拌混合均匀，冷却，得到所述模具材料。
作为本发明再进一步的方案：在步骤2）中，将所述混合料加热熔化的加热温度是90-110℃。
优选的，将所述混合料加热熔化的加热温度是100℃。
作为本发明再进一步的方案：在步骤2）中，所述冷却是降温冷却至23-27℃。
需要说明的是，所述冷却可以是采用现有技术中的方法进行冷却，可以是采用风扇等降温设备进行冷却，也可以是采用工业冷风机、离心涡轮、离心电机、蒸发器、水帘及水幕等降温设备进行冷却，还可以是自然冷却，具体的冷却方式根据工艺要求变化进行调整，这里并不作限定。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的模具材料的制备方法制备得到的模具材料。
本发明实施例的另一目的在于提供一种超高性能混凝土构件生产用模具，部分或全部包含上述的模具材料。
作为本发明再进一步的方案：所述的超高性能混凝土构件生产用模具的制备方法是：将上述的模具材料采用现有设备进行自动化加工和切削得到半成品模具，所述半成品模具再经打磨工具表面处理后制成模具成品，得到所述的超高性能混凝土构件生产用模具。
作为本发明再进一步的方案：所述的超高性能混凝土构件生产用模具在制备时还可以根据生产需要加入现有的功能材料，例如脱模剂等。
作为本发明再进一步的方案：所述的超高性能混凝土构件生产用模具的形状根据需求进行设计，这里并不作限定，可以根据待生产的超高性能混凝土构件的形状（例如，可以是立方体、梯形体、圆柱体、圆台、多棱柱等，或者任意形状的结合构成的组合形状，这里并不作限定）以现行常用工艺加工得到对应具体形状的超高性能混凝土构件生产用模具。
作为本发明再进一步的方案：所述的超高性能混凝土构件生产用模具在制备建筑构件中的应用，通过采用所述的超高性能混凝土构件生产用模具，利于提高构件表面的精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的模具材料，通过石蜡、硬度增强剂、无机成核剂以及聚已内酯等材料的复合使用，可以有效提高模具材料的弯曲强度，同时降低了模具材料的针入度，在制备超高性能混凝土构件生产用模具时可以提高模具表面的精度，易于后期打磨处理，且材料可循环再利用，综合成本低；而提供的制备方法简单，成本低，适合工业化生产，解决了现有石蜡材料存在无法适用超高性能混凝土构件生产的问题，具有较高的经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种模具材料，其组成如下：石蜡30kg、聚乙烯蜡20kg、二氧化硅25kg、粒径为100μm的聚己内酯5kg、长度为1mm的玻璃纤维3kg、长度为1mm的聚乙烯纤维2kg、粉煤灰15kg。
在本实施例中，所述的模具材料的具体制备方法如下：
1）称取30kg石蜡碾碎后与20kg聚乙烯蜡、25kg二氧化硅及5kg粒径为100μm的聚己内酯混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入3kg长度为1mm的玻璃纤维、2kg长度为1mm的聚乙烯纤维、15kg粉煤灰，搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
在本实施例中，所述的模具材料采用现有设备进行自动化加工和切削得到半成品模具，所述半成品模具再经打磨工具表面处理后制成模具成品，得到超高性能混凝土构件生产用模具。
实施例2
一种模具材料，具体制备方法如下：
1）称取40kg石蜡碾碎后与20kg聚乙烯蜡、15kg云母粉及10kg粒径为300μm的聚己内酯混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入10kg长度为3mm的碳纤维、5kg偏高岭土，搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
在本实施例中，所述的模具材料采用现有设备进行自动化加工和切削得到半成品模具，所述半成品模具再经打磨工具表面处理后制成模具成品，得到超高性能混凝土构件生产用模具。
实施例3
一种模具材料，其组成如下：石蜡35kg、聚丁烯蜡25kg、二氧化硅12kg、云母粉5kg、粒径为200μm的聚己内酯8kg、长度为2mm的玻璃纤维5kg、偏高岭土3kg、石粉7kg。
在本实施例中，所述的模具材料的具体制备方法如下：
1）称取石蜡碾碎后与聚丁烯蜡、二氧化硅、云母、聚己内酯按比例混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入玻璃纤维、偏高岭土、石粉按比例搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
在本实施例中，所述的模具材料采用现有设备进行自动化加工和切削得到半成品模具，所述半成品模具再经打磨工具表面处理后制成模具成品，得到超高性能混凝土构件生产用模具。
实施例4
一种模具材料，具体制备方法如下：
1）称取300kg石蜡碾碎后与100kg聚乙烯蜡、150kg聚丙烯蜡、200kg二氧化硅及50kg粒径为300μm的聚己内酯混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入50kg长度为1mm的聚乙烯纤维、50kg粉煤灰、100kg偏高岭土，搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
实施例5
一种模具材料，具体制备方法如下：
1）称取35kg石蜡碾碎后与10kg聚乙烯蜡、15kg云母粉及5kg粒径为200μm的聚己内酯混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入7kg长度为2mm的玻璃纤维、3kg长度为2mm的碳纤维、5kg粉煤灰、5kg偏高岭土、5kg石粉，搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
实施例6
一种模具材料，具体制备方法如下：
1）称取40kg石蜡碾碎后与5kg聚丙烯蜡、15kg聚丁烯蜡、5kg二氧化硅、8kg云母粉及10kg粒径为100μm的聚己内酯混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入3kg长度为3mm的聚乙烯纤维、4kg长度为3mm的碳纤维、5kg粉煤灰、5kg石粉，搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
实施例7
一种模具材料，具体制备方法如下：
1）称取35kg石蜡碾碎后与10kg聚乙烯蜡、10kg聚丙烯蜡、10kg聚丁烯蜡、15kg二氧化硅及5kg粒径为300μm的聚己内酯混合，得到混合料；
2）将上述混合料在100℃加热熔化，待熔化后再加入3kg长度为2mm的玻璃纤维、4kg长度为2mm的聚乙烯纤维、3kg长度为2mm的碳纤维、5kg石粉，搅拌混合均匀，冷却至25±2℃后形成可用于自动化加工和切削的所述模具材料。
对比例1
与实施例7相比，所述模具材料的原料只采用石蜡，其他与实施例7相同。
实施例8
对实施例1-7以及对比例1中制备的模具材料进行性能检测，主要是检测模具材料的弯曲强度、针入度以及表面粗糙度。其中，弯曲强度的检测方法按照GB/T 9341-2008《塑料弯曲性能的测定》进行测试；针入度的检测方法按照GB/T 4985-2010《石油蜡针入度测定法》进行测试；表面粗糙度的检测方法按照JG 237-2008《混凝土试模》进行测试。具体的检测结果如表1所示。
表1 性能检测结果表
组别 弯曲强度 针入度(单位0.1mm) 表面粗糙度(μm)
实施例1 4.2MPa 79 3.0
实施例2 5.9MPa 88 2.1
实施例3 4.8MPa 73 2.1
实施例4 4.7MPa 72 2.5
实施例5 5.8MPa 87 2.6
实施例6 5.0MPa 88 2.2
实施例7 6.8MPa 61 1.8
对比例1 2.3MPa 102 2.2
从实施例1-7与对比例1的数据对比中可以看出，本发明通过石蜡、硬度增强剂、无机成核剂以及聚已内酯等材料的复合使用，可以有效提高模具材料的弯曲强度，同时降低了模具材料的针入度，可以用于制备超高性能混凝土构件生产用模具，当加工设备走位时，不易粘在刀头边缘，易于加工设备的成型、切削、打磨等持续性操作，有效提高了模具加工时的加工精度，进而提高了模具表面的精度，且都是可循环再利用材料，综合成本低。
本发明有益效果如下，本发明提供的模具材料，通过石蜡、硬度增强剂、无机成核剂以及聚已内酯等材料的复合使用，可以有效提高模具材料的弯曲强度，同时降低了模具材料的针入度，在制备超高性能混凝土构件生产用模具时可以提高模具表面的精度，且都是可循环再利用材料，综合成本低；而提供的制备方法简单，具有广阔的市场前景。
需要说明的是，本发明提供的模具材料，通过加入无机填料能够有效提高模具材料的强度，实现增强颗粒在模具中的堆积效应，易于后期打磨处理。
需要进一步说明的是，本发明提供的模具材料，通过粒径范围在100μm-300μm的聚已内酯能够实现模具材料在加工、打磨过程中起到缓冲作用，最高效的保护切削加工刀头；通过加入纤维长度为1mm-3mm的纤维粉，能够有效解决模具材料在熔化过程中的温度不均问题，并且该纤维长度对基体还有一定的增强作用。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种模具材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：石蜡30-40份、硬度增强剂20-30份、无机成核剂15-25份、聚己内酯5-10份、纤维粉5-10份、无机填料5-15份。
2.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，所述的硬度增强剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚丁烯蜡中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，所述的无机成核剂选自二氧化硅、云母粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，所述的聚己内酯的粒径是100μm-300μm。
5.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，所述的无机填料选自粉煤灰、偏高岭土、石粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，所述的纤维粉选自玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，所述的纤维粉的纤维长度为1mm-3mm。
8.一种如权利要求1-7任一所述的模具材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将石蜡粉碎后与硬度增强剂、无机成核剂及聚己内酯按照比例混合，得到混合料；
2）将所述混合料加热熔化后再按照比例加入纤维粉和无机填料混匀，冷却，得到所述模具材料。
9.一种采用权利要求8所述的模具材料的制备方法制备得到的模具材料。
10.一种超高性能混凝土构件生产用模具，其特征在于，部分或全部包含如权利要求1或2或3或4或5或6或7或9所述的模具材料。
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CN114230923A (zh) * 2021-12-29 2022-03-25 北京玄泽新材料科技有限公司 一种混凝土构件用聚丙烯塑料模具及其制备方法

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