CN113336471A - 一种环氧树脂基矿物铸件及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环氧树脂基矿物铸件及制备方法，矿物铸件包括：骨料85‑88份、粘合剂7‑9份、填充料4‑5份、助剂1份；所有组分的总量为100份；粘合剂包括环氧树脂和固化剂。制备方法为：(1)S 1，制备环氧树脂；S2，制备固化剂；(2)制备骨料颗粒；(3)按次序向搅拌装置中加入增强剂和填充料，得混合料A；(4)将S 1和S2按配方重量称重，得粘合剂；将粘合剂加入到混合料A中，得混合料B；(5)将混合料B采用高频振动密实，得初品；(6)将初品加热固化，开模冷却，得成品。该矿物铸件的抗压强度达到160‑180MPa，压缩弹性模量达到了40‑55GPa；该制备方法简单、易控，适于广泛推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及机械用矿物铸件技术领域，具体涉及一种环氧树脂基矿物铸件及制备方法。
背景技术
矿物铸件是矿物铸造的产物，可以作为机器的结构件进行应用，在矿物铸件的生产过程中，通常以环氧树脂和固化剂作为粘合剂，将骨料等原料粘合形成矿物铸件。
骨料基材作为矿物铸件的结构材料具有重要的作用。目前的骨料成型工艺简单，导致产品的质量和物理性能较差，从而限制了矿物铸件在机械方面的应用。
随着人们环保意识的增强，矿物铸件作为一种环保材料越来越被重视。机械强度是矿物铸件的一个重要指标，是影响矿物铸件使用的重要因素。目前来说，为了提高矿物铸件的机械强度，尤其是铸件的弯曲强度，通常会在原料中添加纤维，如在申请号为CN200910020532.0，主题名称为碳纤维增强聚酯矿物复合材料及其制备方法的申请文件中，在矿物复合材料的指标过程中添加了碳纤维，使矿物复合材料的抗压强度达到95-125MPa，阻尼比达到0.183-0.218；在申请号为CN200910020534.X，主题名称为玻璃纤维和碳纤维混合增强聚酯矿物复合材料及其制备方法的申请文件中，添加玻璃纤维和碳纤维的矿物复合材料，抗压强度达到90-120MPa，阻尼比为0.192-0.236；在申请号为CN201210128156.9，主题名称为异形纤维增强树脂矿物复合材料及其制备方法的申请文件中，添加异形纤维的矿物复合材料，抗压强度达到135-170MPa。
虽然在经过研发后，矿物复合材料的抗压强度有所提高，但是在将矿物铸件应用于机械领域时，矿物铸件的弹性模量也是影响其应用的重要方面。因此，提供一种综合性能强的矿物铸件极为必要。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种环氧树脂基矿物铸件及制备方法，该矿物铸件的组分为骨料、粘合剂、填充料和助剂，该矿物铸件的抗压强度在160-180MPa之间，压缩弹性模量在40-55GPa之间；该制备方法简单、易控，适于广泛推广应用。
本发明的技术方案如下：
一种环氧树脂基矿物铸件，包括下述重量份数的组分：
骨料85-88份、粘合剂7-9份、填充料4-5份、助剂1份；所有组分的总量为100份；
所述粘合剂包括环氧树脂和固化剂。
优选的，所述骨料主要是石料加工企业的废弃料，经过筛选、破碎、清洗、干燥后二次利用。
优选的，所述骨料为天然花岗石颗粒或大理石颗粒，直径为0.1-25mm。
优选的，所述环氧树脂和固化剂的质量比为65-75:25-35。
优选的，所述环氧树脂为E51型环氧树脂和F51型环氧树脂的混合物，E51型环氧树脂和F51型环氧树脂的质量比为8:2。
优选的，所述固化剂为异佛尔酮二胺与聚醚胺D230的混合物，异佛尔酮二胺与聚醚胺D230的质量比为2:1。
优选的，所述助剂为增强剂，增强剂为钛酸酯偶联剂。
优选的，所述填充料为200目石英粉。
优选的，上述环氧树脂基矿物铸件的制备方法，具体过程如下：
(1)粘合剂的制备：
S1，环氧树脂的制备：将E51型环氧树脂和F51型环氧树脂原料于80℃加热至恒温，按质量比混合均匀，灌装备用；
S2，固化剂的制备：将异佛尔酮二胺与聚醚胺D230按质量比混合均匀，灌装备用；
(2)骨料颗粒的制备：
骨料由6个直径等级的原料颗粒混合而成，6个等级分别为0.1-1mm，1-2mm，2-4mm，4-8mm，8-14mm，14-25mm；将骨料清洗干净，于200℃热风干燥至含水率小于0.1％，然后将干燥后的骨料按配方称重并预置于搅拌装置中；
(3)在步骤(2)搅拌3min后，按次序向搅拌装置中加入助剂和填充料，充分搅拌均匀，获得混合料A；
(4)将S1制备的环氧树脂和S2制备的固化剂按配方重量称重，混匀，获得粘合剂；将粘合剂加入到步骤(3)搅拌均匀的混合料A中，搅拌均匀，获得混合料B；
(5)将搅拌均匀的混合料B输送到产品模具中，高频振动密实，振动频率为90-110Hz，振动幅度为0.5-1mm，获得初品；
(6)将初品送至烘房中加热固化，固化工艺为一次固化条件：在80℃条件下维持4-6h；二次固化条件：在120℃条件下维持3-5h；固化结束后，开模冷却至室温，获得成品。
优选的，在步骤(2)中，所述原料颗粒级配为：
0.1-1mm：10-12％；
1-2mm：10-12％；
2-4mm：10-15％；
4-8mm：15-20％；
8-14mm：16-21％；
14-25mm：21-25％。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的矿物铸件，使用废弃的矿山原料、石料加工原料等作为骨料，具有变废为宝、成本低、易于获取的优点；使用环氧树脂和固化剂作为粘合剂，使得获得的矿物铸件具有抗压强度高、压缩弹性模量大的优点；其中，抗压强度达到160-180MPa，压缩弹性模量达到了40-55GPa。
(2)本发明中，使用的粘合剂的结构稳定，其中异佛尔酮二胺结构中有存在大量苯环，能够给材料提高较高的玻璃化温度和非常优异的物理机械性能，且胺基活性较好，与链式结构的D230配合，可有效改善材料的固化速度，同时弥补D230结构缺陷导致的性能不足；通过对异佛尔酮二胺与D230配比优化，可明显提高矿物铸件材料的物理机械性能，且矿物铸件的常温稳定性更好；矿物铸件材料在环境温度-5℃～35℃范围时，表面精度变化维持在2μm左右。
(3)本发明提供的矿物铸件的制备方法，以骨料为基材，以环氧树脂和固化剂的混合物为粘合剂，辅以增强剂、填充料等混合而成；方法过程简单、易控，适于广泛推广应用。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环氧树脂基矿物铸件，组成如下：
骨料86kg、粘合剂8kg、填充料5kg、增强剂1kg；所有组分的总量为100kg。
上述环氧树脂基矿物铸件的制备方法，具体过程如下：
(1)粘合剂的制备：
S1，环氧树脂的制备：将E51型环氧树脂和F51型环氧树脂于80℃加热至恒温，然后按质量比8:2的比例混合均匀，灌装备用；
S2，固化剂的制备：将异佛尔酮二胺与聚醚胺D230按质量比2:1混合均匀，灌装备用；
(2)骨料颗粒的制备：
将天然花岗石破碎后进行筛分，按颗粒直径分为6个等级，并按以下比例级配：
0.1-1mm：11％；1-2mm：12％；2-4mm：14％；4-8mm：18％；8-14mm：20％；14-25mm：25％；
该天然花岗石为石料加工企业的废弃料，将级配后的颗粒混合后，获得骨料；
将骨料清洗干净，于200℃热风干燥至含水率小于0.1％，然后将干燥后的骨料按配方称重并预置于搅拌装置中；
(3)在步骤(2)搅拌3min后，按次序向搅拌装置中加入钛酸酯偶联剂和石英粉，石英粉的粒径为200目，充分搅拌均匀，获得混合料A；
(4)将S1制备的环氧树脂和S2制备的固化剂按质量比为70:30的比例混合，获得粘合剂，粘合剂现配现用；将粘合剂加入到步骤(3)搅拌均匀的混合料A中，搅拌均匀，获得混合料B；
(5)将搅拌均匀的混合料B输送到产品模具中，高频振动密实，振动频率为100Hz，振动幅度为0.8mm，获得初品；
(6)将初品送至烘房中加热固化，固化工艺为一次固化条件：在80℃条件下维持5h；二次固化条件：在120℃条件下维持4h；固化结束后，开模冷却至室温，获得成品矿物铸件。
对矿物铸件检测，抗压强度：165MPa，弹性模量：45GPa。
实施例2
一种环氧树脂基矿物铸件，组成如下：
骨料85kg、粘合剂9kg、填充料5kg、增强剂1kg；所有组分的总量为100kg。
上述环氧树脂基矿物铸件的制备方法，具体过程如下：
(1)粘合剂的制备：与实施例1相同；
(2)骨料颗粒的制备：
将大理石破碎后进行筛分，按颗粒直径分为6个等级，并按以下比例级配：
0.1-1mm：10％；1-2mm：10％；2-4mm：15％；4-8mm：20％；8-14mm：20％；14-25mm：25％；
该大理石为石料加工企业的废弃料，将级配后的颗粒混合后，获得骨料；
将骨料清洗干净，于200℃热风干燥至含水率小于0.1％，然后将干燥后的骨料按配方称重并预置于搅拌装置中；
(3)在步骤(2)搅拌3min后，按次序向搅拌装置中加入钛酸酯偶联剂和石英粉，石英粉的粒径为200目，充分搅拌均匀，获得混合料A；
(4)将S1制备的环氧树脂和S2制备的固化剂按质量比为65:35的比例混合，获得粘合剂，粘合剂现配现用；将粘合剂加入到步骤(3)搅拌均匀的混合料A中，搅拌均匀，获得混合料B；
(5)将搅拌均匀的混合料B输送到产品模具中，高频振动密实，振动频率为90Hz，振动幅度为0.5mm，获得初品；
(6)将初品送至烘房中加热固化，固化工艺为一次固化条件：在80℃条件下维持4h；二次固化条件：在120℃条件下维持3h；固化结束后，开模冷却至室温，获得成品矿物铸件。
对矿物铸件检测，抗压强度：170MPa，弹性模量：53GPa。
实施例3
一种环氧树脂基矿物铸件，组成如下：
骨料88kg、粘合剂7kg、填充料4kg、增强剂1kg；所有组分的总量为100kg。
上述环氧树脂基矿物铸件的制备方法，具体过程如下：
(1)粘合剂的制备：与实施例1相同；
(2)骨料颗粒的制备：
将大理石破碎后进行筛分，按颗粒直径分为6个等级，并按以下比例级配：
0.1-1mm：12％；1-2mm：12％；2-4mm：14％；4-8mm：19％；8-14mm：19％；14-25mm：24％；
该大理石为石料加工企业的废弃料，将级配后的颗粒混合后，获得骨料；
将骨料清洗干净，于200℃热风干燥至含水率小于0.1％，然后将干燥后的骨料按配方称重并预置于搅拌装置中；
(3)在步骤(2)搅拌3min后，按次序向搅拌装置中加入钛酸酯偶联剂和石英粉，石英粉的粒径为200目，充分搅拌均匀，获得混合料A；
(4)将S1制备的环氧树脂和S2制备的固化剂按质量比为75:25的比例混合，获得粘合剂，粘合剂现配现用；将粘合剂加入到步骤(3)搅拌均匀的混合料A中，搅拌均匀，获得混合料B；
(5)将搅拌均匀的混合料B输送到产品模具中，高频振动密实，振动频率为110Hz，振动幅度为1mm，获得初品；
(6)将初品送至烘房中加热固化，固化工艺为一次固化条件：在80℃条件下维持6h；二次固化条件：在120℃条件下维持5h；固化结束后，开模冷却至室温，获得成品矿物铸件。
对矿物铸件检测，抗压强度：177MPa，弹性模量：43GPa。
对比例1
与实施例1的区别在于：粘合剂不采用现用现配的方式，在步骤(1)中完成S1制备的环氧树脂和S2制备的固化剂按重量比70:30的比例混合，放置30min后使用。
对矿物铸件检测，抗压强度：190MPa，弹性模量：42GPa。
对比例2
与实施例1的区别在于，粘合剂中，环氧树脂的型号为E51型环氧树脂，且为单独一种环氧树脂。
对矿物铸件检测，抗压强度：155MPa，弹性模量：42GPa。
对比例3
与实施例1的区别在于，粘合剂中，环氧树脂的型号为F51型环氧树脂，且为单独一种环氧树脂。
对矿物铸件检测，抗压强度：165MPa，弹性模量：38GPa。
对比例4
与实施例1的区别在于，增强剂为偶联剂。
对矿物铸件检测，抗压强度：200MPa，弹性模量：45GPa。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，包括下述重量份数的组分：
骨料85-88份、粘合剂7-9份、填充料4-5份、助剂1份；所有组分的总量为100份；
所述粘合剂包括环氧树脂和固化剂。
2.如权利要求1所述的环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，所述骨料主要是石料加工企业的废弃料，经过筛选、破碎、清洗、干燥后二次利用。
3.如权利要求2所述的环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，所述骨料为天然花岗石颗粒或大理石颗粒，直径为0.1-25mm。
4.如权利要求1所述的环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，所述环氧树脂和固化剂的质量比为65-75:25-35。
5.如权利要求1所述的环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，所述环氧树脂为E51型环氧树脂和F51型环氧树脂的混合物，E51型环氧树脂和F51型环氧树脂的质量比为8:2。
6.如权利要求1所述的环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，所述固化剂为异佛尔酮二胺与聚醚胺D230的混合物，异佛尔酮二胺与聚醚胺D230的质量比为2:1。
7.如权利要求1所述的环氧树脂基矿物铸件，其特征在于，所述助剂为增强剂，增强剂为钛酸酯偶联剂。
8.如权利要求1-7任一项所述的环氧树脂基矿物铸件的制备方法，其特征在于，具体过程如下：
(1)粘合剂的制备：
S1，环氧树脂的制备：将E51型环氧树脂和F51型环氧树脂原料于80℃加热至恒温，按质量比混合均匀，灌装备用；
S2，固化剂的制备：将异佛尔酮二胺与聚醚胺D230按质量比混合均匀，灌装备用；
(2)骨料颗粒的制备：
骨料由6个直径等级的原料颗粒混合而成，6个等级分别为0.1-1mm，1-2mm，2-4mm，4-8mm，8-14mm，14-25mm；将骨料清洗干净，于200℃热风干燥至含水率小于0.1％，然后将干燥后的骨料按配方称重并预置于搅拌装置中；
(3)在步骤(2)搅拌3min后，按次序向搅拌装置中加入助剂和填充料，充分搅拌均匀，获得混合料A；
(4)将S1制备的环氧树脂和S2制备的固化剂按配方重量称重，混匀，获得粘合剂；将粘合剂加入到步骤(3)搅拌均匀的混合料A中，搅拌均匀，获得混合料B；
(5)将搅拌均匀的混合料B输送到产品模具中，高频振动密实，振动频率为90-110Hz，振动幅度为0.5-1mm，获得初品；
(6)将初品送至烘房中加热固化，固化工艺为一次固化条件：在80℃条件下维持4-6h；二次固化条件：在120℃条件下维持3-5h；固化结束后，开模冷却至室温，获得成品。
9.如权利要求8所述的环氧树脂基矿物铸件的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，原料颗粒的级配为：
0.1-1mm：10-12％；
1-2mm：10-12％；
2-4mm：10-15％；
4-8mm：15-20％；
8-14mm：16-21％；
14-25mm：21-25％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210903 |
|
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