CN112108609A - Eps泡沫-树脂复合模具、制作方法及应用 - Google Patents

Eps泡沫-树脂复合模具、制作方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种EPS泡沫‑树脂复合模具、制作方法及应用，所述制作方法，包括以下步骤：(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌复合树脂板，制得EPS泡沫‑树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接。采用本发明的模具能够快速起模，树脂板无脱离，模具无变形，极大程度的保护了模具；另外本发明的模具制造周期短，可多次使用，兼顾木质和铁质模具的优点，又具有泡沫模具快速制造、成本低的优点，比现有技术的模具使用效果更好，可大力推广应用。

Description

EPS泡沫-树脂复合模具、制作方法及应用
技术领域
本发明属于铸造生产耐磨损铸件技术领域，具体涉及一种EPS泡沫-树脂复合模具、制作方法及应用。
背景技术
砂型铸造是一种在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
目前用于铸造生产高锰钢等耐磨损铸件的模具材质主要有铸铁、木质。金属模具和木模(杉木)使用寿命长，铸件，产品表面光滑，后期处理方便；起模时可保护模具和型腔不破坏；但制作周期长，前期投入成本高，适用范围有限。EPS泡沫模具制造周期短，成本低，但表面光洁度较低，一次性使用，起模时破坏模具和型腔。
在对模具新材料探索过程中，不少企业提出了用EPS泡沫代替传统模具的构想，但单纯的EPS泡沫模具，表面粗糙，强度较低，在实际的生产过程中，模具容易变形，且起模困难。
中国专利文献“基于树脂表面处理的V法EPS泡沫模具制备方法(专利号：ZL201410625397.3)”公开了一种基于树脂表面处理的V法EPS泡沫模具制备方法，包括如下步骤，1)根据要做产品的尺寸，选取合适的泡沫材料；2)对于简单的模具，可以直接采用电热丝进行线切割，复杂的模具采用数控铣床进行加工，得到泡沫模具；3)用细砂纸将泡沫模具表面不光滑的地方进行打磨，使其尽量光滑；4)将泡沫模具放置于工作台上，利用喷枪，在其表面喷涂液态树脂，待泡沫表面的泡沫颗粒基本被覆盖时，停止喷涂；5)将喷涂过后的模具进行自然干燥，或者用烘箱烘干；6)待表面干燥后，继续进行喷涂并干燥，根据需要，重复3至4次；7)将表面树脂干燥后的模具进行打磨，使其表面光滑，得到成品。经过树脂表面处理的EPS泡沫模具，表面光滑，不易发生变形，但制得的树脂板存着抗拉强度和弯曲强度不够，树脂板与EPS泡沫粘度低，EPS泡沫抗冲击强度差，起模时树脂板有少许脱落，模具有少量变形的问题。
发明内容
本发明提供一种EPS泡沫-树脂复合模具、制作方法及应用，以解决现有技术制得的树脂板与EPS泡沫粘度低等问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，包括以下步骤：
(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；
(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；
(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌复合树脂板，制得EPS泡沫-树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接。
优选地，步骤(3)中所述的复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉45-62份、亚麻酸13-18份、丙二酰脲8-12份、硅烷偶联剂KH5600.5-0.8份、氢氧化钾1.2-2.5份、溴甲基环氧乙烷2-5份、五氧化二钒0.2-0.3份；
优选地，所述的复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉56份、亚麻酸15份、丙二酰脲10份、硅烷偶联剂KH5600.7份、氢氧化钾2份、溴甲基环氧乙烷4份、五氧化二钒0.2份。
优选地，所述淀粉为木薯淀粉。
优选地，所述复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3-1)配制淀粉浆；
3-2)向淀粉浆加入亚麻酸、丙二酰脲、硅烷偶联剂KH560，然后在微波搅拌下反应，制得混料；
3-3)向混料中加入氢氧化钾，调节pH值，接着加入溴甲基环氧乙烷、五氧化二钒，然后在微波搅拌下反应，制得复合粘结剂。
优选地，步骤3-1)中淀粉浆的浓度为30-55°Bé。
优选地，步骤3-2)中在微波搅拌下反应的条件：在微波功率为200-300W，温度为55-58℃，转速为300-400r/min下搅拌反应2-3h。
优选地，步骤3-3)中在微波搅拌下反应的条件：在微波功率为200-300W，温度为60-63℃，转速为200-300r/min下搅拌反应1.5-2.5h。
本发明还提供一种上述的方法制作的EPS泡沫-树脂复合模具。
本发明还提供一种的EPS泡沫-树脂复合模具在铸造生产耐磨损铸件中的应用。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的淀粉与亚麻酸、丙二酰脲在硅烷偶联剂KH560的作用下进行接枝反应，所得产物经调节pH值后加入溴甲基环氧乙烷，在五氧化二钒的催化作用下进行交联反应，生成极高粘度的复合粘结剂，使用该复合粘结剂可解决现有技术制得的树脂板与EPS泡沫粘度低的问题。
(2)本发明在模具制作过程中在EPS泡沫模具底部镶嵌厚度为1-5mm的复合树脂板，能够平衡起模及加强受力点，提高模具整体强度，解决起模时模具容易变形，且起模困难的问题；另外起模采用同步液压设备可以进一步稳定平衡力，能够保护模具在起模过程中不受破坏，以提高泡沫模具的使用寿命，并且减少模具修整工序，提高生产率。
(3)本发明的EPS泡沫-树脂复合模具制造周期短，可多次使用，兼顾木质和铁质模具的优点，又具有泡沫模具快速制造、成本低的优点，比目前用于铸造生产高锰钢等耐磨损铸件的模具(主要有金属模具、木模具、EPS泡沫模具)使用效果更好，可大力推广应用。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，包括以下步骤：
(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；
所述EPS泡沫，以重量份为单位，包括以下原料：EPS颗粒92-115份、聚四氟乙烯23-30份、分散剂1-2份、增塑剂2-4份、复合增强剂1.5-2.5份、发泡剂1-2份、发泡调节剂0.4-0.7份；
所述分散剂为分散剂5040；
所述增塑剂为脂肪族二元酸酯类增塑剂；
所述复合增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向十二烷二酸共聚酯25-36份中加入氧化铝纤维6-10份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.5-1份，然后在微波功率为200-300W，温度为232-250℃，转速为200-400r/min下搅拌1.5-2.5h，制得复合增强剂；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述发泡调节剂为丙烯酸酯类发泡调节剂；
所述EPS泡沫的制备方法，包括以下步骤：
1-1)将EPS颗粒、聚四氟乙烯送入高速混合机充分混合20-30min；
1-2)将混合颗粒预热至135-145℃，并加入分散剂、增塑剂、复合增强剂、发泡剂、发泡调节剂混合1.5-2.5h；
1-3)将上述混合料送入密炼机中混炼，混炼后经过模头挤出成片；
1-4)将片料冷却至35-48℃，在真空负压作用下进行多级拉伸；
1-5)将拉伸后的片料放入模具中加热发泡，得到EPS泡沫；
(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；
(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌厚度为1-5mm的复合树脂板，制得EPS泡沫-树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接；
所述复合树脂板，以重量份为单位，包括以下原料：双酚A型环氧树脂40-60份、无机粉体6-10份、过氧化二碳酸二环己酯0.3-0.5份、甲基丙烯酰胺2-3份、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯1-2份、甲基丙烯酸2-乙基己酯3-5份、固化剂1.6-2.5份；
所述无机粉体为碳酸钙；
所述固化剂为磷酸；
所述复合树脂板的制备方法，包括以下步骤：
2-1)将双酚A型环氧树脂、无机粉体、过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯混合，在微波功率为200-300W，温度为175-200℃，转速为200-400r/min下搅拌1.5-2.5h，制得混料A；
2-2)向混料中加入固化剂，在温度为132-150℃，转速为200-400r/min下搅拌15-20min，得混料B；
2-3)将混料B放置在平板模具上，再将平板模具放置在微波振动台上振动处理8-12min，微波功率为150-200W，然后停机静置9-12h；
2-4)将平板模具升温到185-192℃，固化保温7.5-8.5h，接着在常温下固化4-6天，制得复合树脂板；
所述复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉45-62份、亚麻酸13-18份、丙二酰脲8-12份、硅烷偶联剂KH5600.5-0.8份、氢氧化钾1.2-2.5份、溴甲基环氧乙烷2-5份、五氧化二钒0.2-0.3份；
所述淀粉为木薯淀粉；
所述复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3-1)配制浓度为30-55°Bé的淀粉浆；
3-2)向淀粉浆加入亚麻酸、丙二酰脲、硅烷偶联剂KH560，然后在微波功率为200-300W，温度为55-58℃，转速为300-400r/min下搅拌反应2-3h，制得混料；
3-3)向混料中加入氢氧化钾，调节pH值为9-9.4，接着加入溴甲基环氧乙烷、五氧化二钒，然后在微波功率为200-300W，温度为60-63℃，转速为200-300r/min下搅拌反应1.5-2.5h，制得复合粘结剂。
EPS泡沫-树脂复合模具的应用：应用于铸造生产高锰钢等耐磨损铸件中；当顶砂箱起模时，EPS泡沫-树脂复合模具通过真空吸附设备固定在造型平板上，通过同步液压设备顶起砂箱及砂型，完成起模工序。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，包括以下步骤：
(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；
所述EPS泡沫，以重量份为单位，包括以下原料：EPS颗粒96份、聚四氟乙烯24份、分散剂1份、增塑剂2份、复合增强剂1.6份、发泡剂1份、发泡调节剂0.4份；
所述分散剂为分散剂5040；
所述增塑剂为脂肪族二元酸酯类增塑剂；
所述复合增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向十二烷二酸共聚酯28份中加入氧化铝纤维6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.6份，然后在微波功率为200W，温度为235℃，转速为200r/min下搅拌2.3h，制得复合增强剂；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述发泡调节剂为丙烯酸酯类发泡调节剂；
所述EPS泡沫的制备方法，包括以下步骤：
1-1)将EPS颗粒、聚四氟乙烯送入高速混合机充分混合22min；
1-2)将混合颗粒预热至136℃，并加入分散剂、增塑剂、复合增强剂、发泡剂、发泡调节剂混合2.5h；
1-3)将上述混合料送入密炼机中混炼，混炼后经过模头挤出成片；
1-4)将片料冷却至36℃，在真空负压作用下进行多级拉伸；
1-5)将拉伸后的片料放入模具中加热发泡，得到EPS泡沫；
(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；
(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌厚度为1mm的复合树脂板，制得EPS泡沫-树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接；
所述复合树脂板，以重量份为单位，包括以下原料：双酚A型环氧树脂42份、无机粉体6份、过氧化二碳酸二环己酯0.3份、甲基丙烯酰胺2份、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯1份、甲基丙烯酸2-乙基己酯3份、固化剂1.8份；
所述无机粉体为碳酸钙；
所述固化剂为磷酸；
所述复合树脂板的制备方法，包括以下步骤：
2-1)将双酚A型环氧树脂、无机粉体、过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯混合，在微波功率为2000W，温度为178℃，转速为2000r/min下搅拌2.3h，制得混料A；
2-2)向混料中加入固化剂，在温度为135℃，转速为200r/min下搅拌18min，得混料B；
2-3)将混料B放置在平板模具上，再将平板模具放置在微波振动台上振动处理8min，微波功率为150W，然后停机静置12h；
2-4)将平板模具升温到186℃，固化保温8.3h，接着在常温下固化6天，制得复合树脂板；
所述复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉48份、亚麻酸13份、丙二酰脲8份、硅烷偶联剂KH5600.5份、氢氧化钾1.4份、溴甲基环氧乙烷2份、五氧化二钒0.2份；
所述淀粉为木薯淀粉；
所述复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3-1)配制浓度为36°Bé的淀粉浆；
3-2)向淀粉浆加入亚麻酸、丙二酰脲、硅烷偶联剂KH560，然后在微波功率为200W，温度为55℃，转速为300r/min下搅拌反应3h，制得混料；
3-3)向混料中加入氢氧化钾，调节pH值为9.1，接着加入溴甲基环氧乙烷、五氧化二钒，然后在微波功率为200W，温度为60℃，转速为200r/min下搅拌反应2.5h，制得复合粘结剂。
EPS泡沫-树脂复合模具的应用：当顶砂箱起模时，EPS泡沫-树脂复合模具通过真空吸附设备固定在造型平板上，通过同步液压设备顶起砂箱及砂型，完成起模工序。
实施例2
一种EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，包括以下步骤：
(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；
所述EPS泡沫，以重量份为单位，包括以下原料：EPS颗粒106份、聚四氟乙烯28份、分散剂1.6份、增塑剂3份、复合增强剂2份、发泡剂1.3份、发泡调节剂0.5份；
所述分散剂为分散剂5040；
所述增塑剂为脂肪族二元酸酯类增塑剂；
所述复合增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向十二烷二酸共聚酯30份中加入氧化铝纤维8份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.9份，然后在微波功率为300W，温度为246℃，转速为400r/min下搅拌1.8h，制得复合增强剂；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述发泡调节剂为丙烯酸酯类发泡调节剂；
所述EPS泡沫的制备方法，包括以下步骤：
1-1)将EPS颗粒、聚四氟乙烯送入高速混合机充分混合26min；
1-2)将混合颗粒预热至142℃，并加入分散剂、增塑剂、复合增强剂、发泡剂、发泡调节剂混合2h；
1-3)将上述混合料送入密炼机中混炼，混炼后经过模头挤出成片；
1-4)将片料冷却至45℃，在真空负压作用下进行多级拉伸；
1-5)将拉伸后的片料放入模具中加热发泡，得到EPS泡沫；
(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；
(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌厚度为3mm的复合树脂板，制得EPS泡沫-树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接；
所述复合树脂板，以重量份为单位，包括以下原料：双酚A型环氧树脂52份、无机粉体9份、过氧化二碳酸二环己酯0.4份、甲基丙烯酰胺2.6份、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯1.5份、甲基丙烯酸2-乙基己酯4份、固化剂2份；
所述无机粉体为碳酸钙；
所述固化剂为磷酸；
所述复合树脂板的制备方法，包括以下步骤：
2-1)将双酚A型环氧树脂、无机粉体、过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯混合，在微波功率为300W，温度为190℃，转速为300r/min下搅拌2h，制得混料A；
2-2)向混料中加入固化剂，在温度为140℃，转速为300r/min下搅拌18min，得混料B；
2-3)将混料B放置在平板模具上，再将平板模具放置在微波振动台上振动处理10min，微波功率为180W，然后停机静置11h；
2-4)将平板模具升温到190℃，固化保温8h，接着在常温下固化5天，制得复合树脂板；
所述复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉56份、亚麻酸15份、丙二酰脲10份、硅烷偶联剂KH5600.7份、氢氧化钾2份、溴甲基环氧乙烷4份、五氧化二钒0.2份；
所述淀粉为木薯淀粉；
所述复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3-1)配制浓度为46°Bé的淀粉浆；
3-2)向淀粉浆加入亚麻酸、丙二酰脲、硅烷偶联剂KH560，然后在微波功率为200W，温度为56℃，转速为300r/min下搅拌反应2.3h，制得混料；
3-3)向混料中加入氢氧化钾，调节pH值为9.2，接着加入溴甲基环氧乙烷、五氧化二钒，然后在微波功率为200W，温度为62℃，转速为200r/min下搅拌反应2.2h，制得复合粘结剂。
EPS泡沫-树脂复合模具的应用：当顶砂箱起模时，EPS泡沫-树脂复合模具通过真空吸附设备固定在造型平板上，通过同步液压设备顶起砂箱及砂型，完成起模工序。
实施例3
一种EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，包括以下步骤：
(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；
所述EPS泡沫，以重量份为单位，包括以下原料：EPS颗粒112份、聚四氟乙烯28份、分散剂2份、增塑剂4份、复合增强剂2.3份、发泡剂2份、发泡调节剂0.7份；
所述分散剂为分散剂5040；
所述增塑剂为脂肪族二元酸酯类增塑剂；
所述复合增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向十二烷二酸共聚酯35份中加入氧化铝纤维10份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1份，然后在微波功率为300W，温度为247℃，转速为400r/min下搅拌1.6h，制得复合增强剂；
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述发泡调节剂为丙烯酸酯类发泡调节剂；
所述EPS泡沫的制备方法，包括以下步骤：
1-1)将EPS颗粒、聚四氟乙烯送入高速混合机充分混合22min；
1-2)将混合颗粒预热至138℃，并加入分散剂、增塑剂、复合增强剂、发泡剂、发泡调节剂混合2.5h；
1-3)将上述混合料送入密炼机中混炼，混炼后经过模头挤出成片；
1-4)将片料冷却至42℃，在真空负压作用下进行多级拉伸；
1-5)将拉伸后的片料放入模具中加热发泡，得到EPS泡沫；
(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；
(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌厚度为5mm的复合树脂板，制得EPS泡沫-树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接；
所述复合树脂板，以重量份为单位，包括以下原料：双酚A型环氧树脂60份、无机粉体10份、过氧化二碳酸二环己酯0.5份、甲基丙烯酰胺3份、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯2份、甲基丙烯酸2-乙基己酯4份、固化剂2.3份；
所述无机粉体为碳酸钙；
所述固化剂为磷酸；
所述复合树脂板的制备方法，包括以下步骤：
2-1)将双酚A型环氧树脂、无机粉体、过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯混合，在微波功率为260W，温度为195℃，转速为400r/min下搅拌2h，制得混料A；
2-2)向混料中加入固化剂，在温度为150℃，转速为400r/min下搅拌15min，得混料B；
2-3)将混料B放置在平板模具上，再将平板模具放置在微波振动台上振动处理12min，微波功率为200W，然后停机静置9h；
2-4)将平板模具升温到190℃，固化保温7.8h，接着在常温下固化5天，制得复合树脂板；
所述复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉60份、亚麻酸17份、丙二酰脲10份、硅烷偶联剂KH5600.7份、氢氧化钾2.4份、溴甲基环氧乙烷5份、五氧化二钒0.3份；
所述淀粉为木薯淀粉；
所述复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3-1)配制浓度为52°Bé的淀粉浆；
3-2)向淀粉浆加入亚麻酸、丙二酰脲、硅烷偶联剂KH560，然后在微波功率为300W，温度为58℃，转速为400r/min下搅拌反应2h，制得混料；
3-3)向混料中加入氢氧化钾，调节pH值为9.3，接着加入溴甲基环氧乙烷、五氧化二钒，然后在微波功率为280W，温度为62℃，转速为300r/min下搅拌反应1.7h，制得复合粘结剂。
EPS泡沫-树脂复合模具的应用：当顶砂箱起模时，EPS泡沫-树脂复合模具通过真空吸附设备固定在造型平板上，通过同步液压设备顶起砂箱及砂型，完成起模工序。
对比例1
与实施例2基本工艺相同，唯有不同的是EPS泡沫-树脂复合模具的制作步骤(1)中的EPS泡沫制备原料中采用氧化铝纤维替代复合增强剂，用量一致。
对比例2
与实施例2基本工艺相同，唯有不同的是EPS泡沫-树脂复合模具的制作步骤(3)中的复合树脂板制备原料中缺少过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯。
对比例3
与实施例2基本工艺相同，唯有不同的是EPS泡沫-树脂复合模具的制作步骤(3)中的复合树脂板制备原料中缺少过氧化二碳酸二环己酯。
对比例4
与实施例2基本工艺相同，唯有不同的是EPS泡沫-树脂复合模具的制作步骤(3)中的复合树脂板制备原料中缺少甲基丙烯酰胺。
对比例5
与实施例2基本工艺相同，唯有不同的是EPS泡沫-树脂复合模具的制作步骤(3)中的复合树脂板制备原料中缺少间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯。
对比例6
与实施例2基本工艺相同，唯有不同的是EPS泡沫-树脂复合模具的制作步骤(3)中的复合树脂板制备原料中缺少甲基丙烯酸2-乙基己酯。
对比例7
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是采用现有技术(中国专利文献“基于树脂表面处理的V法EPS泡沫模具制备方法(专利号：ZL201410625397.3)”)实施例2公开的液态树脂制备骤(3)中的复合树脂板，规格与实施例2的复合树脂板基本一致。
对比例8
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是采用亚太泡沫胶替代实施例2的复合粘结剂，用量一致。
对比例9
模具的制作方法与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是EPS泡沫模具底部不镶嵌厚度为3mm的复合树脂板，也不使用复合粘结剂。
(一)EPS泡沫的抗冲击强度测试
对实施例2及对比例1制得的EPS泡沫进行抗冲击强度的测试，测试结果如表1所示。
表1实施例2及对比例1制得的EPS泡沫的抗冲击强度
实验例 抗冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)
实施例2 3.6
对比例1 2.7
由表1可知：实施例2和对比例1的抗冲击强度数据可见，采用实施例2制得的EPS泡沫的抗冲击强度达到3.6KJ/m2，高于对比例1制成的EPS泡沫的抗冲击强度的33.33％。这是因为：十二烷二酸共聚酯的分子链排布具有取向性，与氧化铝纤维在高温下能形成结晶中心，改进十二烷二酸共聚酯的晶化度，从而增强EPS泡沫的抗冲击强度；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入到EPS泡沫中能够使EPS泡沫中的气泡均匀分布，进而提高EPS泡沫的抗冲击强度；在十二烷二酸共聚酯、氧化铝纤维、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠协同作用下，显著提高EPS泡沫的抗冲击强度，本发明的复合增强剂比单一的氧化铝纤维增强剂更能提高EPS泡沫的抗冲击强度。
(二)树脂板机械强度的测定
在板材面积、厚度、夹距相同的基础上，采用QT-1136PC万能材料试验机(广东高泰检测仪器有限公司)对实施例1-3和对比例2-7制备的树脂板进行机械强度测试，结果如表2所示。
表2实施例1-3和对比例2-7制备的树脂板的机械强度
Figure BDA0002687705520000131
由表2可知：(1)由实施例1-3和对比例7的抗拉强度和弯曲强度数据可见，实施例1-3制得的树脂板的抗拉强度达到309.7MPa以上，弯曲强度达到485.6MPa以上，均显著高于对比例7(现有技术)制得的树脂板的抗拉强度和弯曲强度，分别至少高29.3％和40％；另外综合实施例1-3的抗拉强度和弯曲强度数据可见，实施例2为最优实施例。
(2)实施例2和对比例2-6的抗拉强度和弯曲强度数据计算可知，过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯在制备树脂板中起到了协同作用，协同提高了树脂板的抗拉强度和弯曲强度，这是因为：过氧化二碳酸二环己酯可分解形成自由基，自由基能够引发高分子链反应，使树脂板反应更加充分结实，使得树脂板柔韧性更高，进而提高抗拉强度和弯曲强度；间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯不仅能改善树脂板体系中两相界面的性能,而且能够增加树脂板相间的黏合力，进而提高抗拉强度和弯曲强度；甲基丙烯酰胺通过交联作用，从而提高树脂板的抗拉强度和弯曲强度；甲基丙烯酸2-乙基己酯与甲基丙烯酰胺共聚，可进行交联反应，提高抗拉强度和弯曲强度，在过氧化二碳酸二环己酯、甲基丙烯酰胺、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯相互配合下，协同提高了树脂板的抗拉强度和弯曲强度。
(三)复合粘结剂的粘度测试
对实施例1-3制得的复合粘结剂与对比例8的亚太泡沫胶进行粘度的测试，测试结果如表3所示。
表3实施例1-3制得的复合粘结剂与对比例8的亚太泡沫胶的粘度
Figure BDA0002687705520000141
由表3可知：(1)实施例1-3制得的复合粘结剂的粘度到达了1024.3mPa.S以上，比对比例8的亚太泡沫胶的粘度至少高37.7％，说明本发明制得的复合粘结剂的粘度显著高于现有技术制得的粘结剂的粘度。之所以本发明制得的复合粘结剂的粘度极高，这是因为：淀粉与亚麻酸、丙二酰脲在硅烷偶联剂KH560的作用下进行接枝反应，所得产物经调节pH值后加入溴甲基环氧乙烷，在五氧化二钒的催化作用下进行交联反应，生成极高粘度的复合粘结剂。
(四)模具的应用
分别将实施例1-3、对比例7、对比例9的模具分别用于模具造型，观察起模状态，实验发现：采用实施例1-3制得的树脂板，均能够快速起模，树脂板无脱离，模具无变形，极大程度的保护了模具；对比例7使用了现有技术制得的树脂板，抗拉强度和弯曲强度不够，树脂板有少许脱落，模具有少量变形；对比例9中未使用树脂板，无法快速起模，只能用自制工具在边缘处破坏、翘松再起模，这个过程不但破坏了模具，砂型也会有不同程度的破坏，砂型和模具都需要修复才能继续使用，且模具变形比较大，使用寿命短。
(五)各种模具的比较
采用本发明实施例1-3制得的EPS泡沫-树脂复合模具与目前用于铸造生产高锰钢等耐磨损铸件的模具(主要有金属模具、木模具、EPS泡沫模具)进行比较单件制作周期、单件制作成本、优缺点，结果如表4所示。
表4实施例1-3制得的模具与对金属模具、木模具、EPS泡沫模具比较单件制作周期、单件制作成本、优缺点
Figure BDA0002687705520000151
由表4可知：本发明的EPS泡沫-树脂复合模具制造周期短，可多次使用，兼顾木质和铁质模具的优点，又具有泡沫模具快速制造、成本低的优点，比目前用于铸造生产高锰钢等耐磨损铸件的模具(主要有金属模具、木模具、EPS泡沫模具)使用效果更好，可大力推广应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据EPS泡沫模具分层尺寸下料，通过平板切割完成；
(2)通过电脑辅助构建3D模型，编程，雕刻机执行程序数控加工，获得EPS泡沫模具；
(3)在EPS泡沫模具底部镶嵌复合树脂板，制得EPS泡沫-树脂复合模具，所述EPS泡沫模具底部与复合树脂板镶嵌时采用复合粘结剂粘接。
2.根据权利要求1所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，步骤(3)中所述的复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉45-62份、亚麻酸13-18份、丙二酰脲8-12份、硅烷偶联剂KH5600.5-0.8份、氢氧化钾1.2-2.5份、溴甲基环氧乙烷2-5份、五氧化二钒0.2-0.3份。
3.根据权利要求2所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，所述的复合粘结剂，以重量份为单位，包括以下原料：淀粉56份、亚麻酸15份、丙二酰脲10份、硅烷偶联剂KH5600.7份、氢氧化钾2份、溴甲基环氧乙烷4份、五氧化二钒0.2份。
4.根据权利要求2或3所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉。
5.根据权利要求2或3所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，所述复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
3-1)配制淀粉浆；
3-2)向淀粉浆加入亚麻酸、丙二酰脲、硅烷偶联剂KH560，然后在微波搅拌下反应，制得混料；
3-3)向混料中加入氢氧化钾，调节pH值，接着加入溴甲基环氧乙烷、五氧化二钒，然后在微波搅拌下反应，制得复合粘结剂。
6.根据权利要求5所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，步骤3-1)中淀粉浆的浓度为30-55°Bé。
7.根据权利要求5所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，步骤3-2)中在微波搅拌下反应的条件：在微波功率为200-300W，温度为55-58℃，转速为300-400r/min下搅拌反应2-3h。
8.根据权利要求5所述的EPS泡沫-树脂复合模具的制作方法，其特征在于，步骤3-3)中在微波搅拌下反应的条件：在微波功率为200-300W，温度为60-63℃，转速为200-300r/min下搅拌反应1.5-2.5h。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制作的EPS泡沫-树脂复合模具。
10.一种根据权利要求9所述的EPS泡沫-树脂复合模具在铸造生产耐磨损铸件中的应用。
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