CN115042352A

CN115042352A - 基于3d打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法

Info

Publication number: CN115042352A
Application number: CN202210660942.7A
Authority: CN
Inventors: 王天田; 刘婷婷; 郝文博
Original assignee: Northwest Rubber and Plastics Research and Design Institute
Current assignee: Northwest Rubber and Plastics Research and Design Institute
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2022-09-13

Abstract

本发明公开基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，包括如下步骤：将水溶性金属盐、氧化物纤维、氧化物颗粒充分混合后烘干；将烘干后物料粉碎后过筛；给筛后物料加入水溶性树脂颗粒并混合均匀，构成打印原料；以纯水为粘合剂，通过3D打印设备逐层打印得到盐芯主体结构；将光敏树脂胶多次均匀喷涂在盐芯主体结构的表面，使光敏树脂胶充分浸润盐芯主体结构；将喷涂完成后的盐芯主体结构放置在紫外光线下照射，使盐芯主体结构完成固化反应；对固化完成的盐芯主体结构进行机加工或者打磨处理待用。本发明解决现有盐芯制备方法的制造工序复杂、制造成本高的问题，同时解决由于熔融浇筑或焙烧制得的盐芯易出现裂纹、局部易脆断的问题。

Description

基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶加工技术领域，具体涉及一种基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法。

背景技术

近年来航空工业及新能源汽车行业发展迅速，对高性能橡胶型材的需求不断提升，从而导致橡胶制品的结构形式逐渐多样化；为保证橡胶型材密封特性，橡胶型材的形状要完全和所密封的结构保持一致。

对于复杂结构的中空橡胶型材，可以采用可溶性盐芯一次硫化成型，橡胶型材成型后通过液体介质的冲洗或浸泡，将盐芯清理出来，即可实现复杂橡胶型材的无伤脱模。

对于可溶性盐芯，传统的制造方法是通过熔融浇筑或者高温压铸制得，由于盐芯在出模时存在内部应力，所以表面容易出现裂纹，局部容易脆断，且模芯不能过于复杂；与此同时，由于可溶性盐芯离子键及共价键的存在，传统盐芯溶解是一种缓慢渗透的过程，溶解速度较慢，降低了生产效率，大大限制了盐芯的应用范围。

申请号为201910752096的中国发明专利，公开了一种用于的水溶性盐芯模具的3DP打印方法，在该方法中，通过3DP打印的初始盐芯还需要放入箱式焙烧炉内进行焙烧二次固化，以增加其强度，这大大增加了盐芯的制造成本，同时，焙烧和降温过程中，盐芯仍然会出现裂纹和局部脆断的问题。

发明内容

本发明提供一种基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，解决现有盐芯制备方法的制造工序复杂、制造成本高的问题，同时解决由于熔融浇筑或焙烧制得的盐芯易出现裂纹、局部易脆断的问题。

同时，本发明解决了传统的盐芯溶解速率慢的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，包括如下步骤：

将水溶性金属盐、氧化物纤维、氧化物颗粒充分混合后烘干；

将烘干后物料粉碎后过筛；

给筛后物料加入水溶性树脂颗粒并混合均匀，构成打印原料；

以纯水为粘合剂，通过3D打印设备逐层打印得到盐芯主体结构，盐芯主体结构表面具有密集微孔；

将光敏树脂胶多次均匀喷涂在盐芯主体结构的表面，使光敏树脂胶充分浸润盐芯主体结构；

将喷涂完成后的盐芯主体结构放置在紫外光线下照射，使盐芯主体结构完成固化反应；

对固化完成的盐芯主体结构进行机加工或者打磨处理，得到光敏树脂胶盐芯成品。

进一步的，所述水溶性金属盐选用氯盐、硝酸盐、碳酸盐的一种或者几种的组合。

进一步的，所述氧化物纤维选用玻璃纤维、氢氧化铝纤维的一种或者两种的组合。

进一步的，所述氧化物颗粒选用莫来石粉末、云母粉、碳化硅粉末的一种或者几种的组合。

进一步的，所述水溶性树脂包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸的一种或者几种的组合。

进一步的，所述光敏树脂胶选用常温水解光敏树脂胶、中温水解光敏树脂胶或酒精溶解型光敏树脂胶；光敏树脂胶的粘度范围在500-1500mpa.s。

进一步的，照射的所述紫外光线波段不小于300nm，使用手持紫外灯照射或者使用紫外光线箱中照射。

进一步的，所述水溶性金属盐、氧化物纤维、氧化物颗粒、水溶性树脂的质量份之比为100：3-6：3-6：5-15。

进一步的，将烘干后物料粉碎后过筛，过筛目数范围在60-120目。

进一步的，以60-80℃的纯水作为粘合剂进行喷涂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明的通过金属无机盐、氧化物纤维、氧化物颗粒、水溶性树脂按一定比例配合后，在温水中的自粘加互相补强的作用得到了表面具有密集微孔、主体结构稳固的初始盐芯，初步固化体系简单实用，也利于后续的光敏树脂胶渗透二次加固。

2.本发明的光敏树脂胶作为二次加固涂层，充分浸润初始盐芯内部后通过紫外光线下照射完成固化反应，无需烧结固化，制造成本低，制得的盐芯的使用温度在180℃-200℃之间，完全满足橡胶模压150℃的温度需求。

3.本发明的光敏树脂胶在紫外光照下才能发生固化反应，其固化强度可以通过光敏树脂胶的浸润厚度进行调节，可调范围大，成本易于控制。

当然地，实施本发明的各技术方案并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本发明一个实施例的盐芯主体结构示意图；

图2为图1的A-A侧剖面图；

图中，1-盐芯主体结构，2-光敏树脂胶浸润层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例1：

本实施例公开一种基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、选用氯化钠、玻璃纤维、莫来石粉分别按照100份、5份、5份的质量份混合均匀，并通过烘箱烘干，烘干完成后进行粉碎，粉碎后过80目筛，过筛后物料加入10份粒度为120目的水溶性树脂颗粒，本实施例中，水溶性树脂颗粒选用聚乙烯醇，充分混合均匀待用。

步骤S2、通过三维构建软件制作盐芯数模，本实施例中，以三角形环状密封件为例，建立的盐芯数模如图1所示，可以使用的建模软件软件包括CAT IA、UG、3DMAX，通过软件对建立的盐芯数模进行切片处理；根据建模的复杂程度，设置铺粉的层厚，本实施例中，铺粉的层厚为0.2mm；然后将切片后的3D模型图纸导入3D打印设备中，喷头以纯水为粘合剂并保持60℃左右，根据模型切片的形状进行喷涂，每层打印间隔20-50s，使氯化钠、玻璃纤维、莫来石粉和聚乙烯醇粘结在一起，在温水中的自粘加互相补强的作用得到了表面具有密集微孔、主体结构稳固的初始盐芯，即完成第一次盐芯固化。

步骤S3、利用喷头将水性光敏树脂胶多次均匀的喷涂在盐芯表面，本实施例中，选用中温水解光敏树脂胶，使其渗入具有密集微孔的初始盐芯中，浸润深度为2mm。

步骤S4、将喷涂完成后的初始盐芯放置在紫外光线箱中进行二次固化反应，打磨表面备用。参见图2，固化完成后的光敏树脂胶盐芯成品包括盐芯主体结构1和光敏树脂胶浸润层2。

实施例2：

与实施例1相比，本实施例中，氯化钠、玻璃纤维、莫来石粉和聚乙烯醇的质量份比例为100份、3份、3份、5份，其他与实施例1相同。

实施例3：

与实施例1相比，本实施例中，氯化钠、玻璃纤维、莫来石粉和聚乙烯醇的质量份比例为100份、6份、6份、15份，其他与实施例1相同。

实施例4：

本发明的实施例还提供了光敏树脂胶盐芯的使用方法，具体如下：

依次在制得的光敏树脂胶盐芯表面包覆橡胶和织物，放入模具中，设置机台硫化参数，加压硫化。

硫化完成后，根据产品的需求进行打孔，然后将带有光敏树脂胶盐芯的产品放入30-80℃的温水中浸泡5分钟，直接光敏树脂胶盐芯完全溶解，取出产品。

本发明提出的一种基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，具有以下显著的进步：(1)本发明的3D打印光敏树脂胶盐芯不需要通过浇筑模具进行生产，模具成本为零；(2)本发明的3D打印光敏树脂胶盐无烧结工艺，通过紫外光照射二次固化成型，制造成本更低，盐芯结构更安全。(3)本发明的3D打印光敏树脂胶盐芯可一次成型异型空心橡胶型材，且不受到构型限制。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将烘干后物料粉碎后过筛；

2.根据权利要求1所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，所述水溶性金属盐选用氯盐、硝酸盐、碳酸盐的一种或者几种的组合。

3.根据权利要求2所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，所述氧化物纤维选用玻璃纤维、氢氧化铝纤维的一种或者两种的组合。

4.根据权利要求3所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，所述氧化物颗粒选用莫来石粉末、云母粉、碳化硅粉末的一种或者几种的组合。

5.根据权利要求4所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，所述水溶性树脂包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸的一种或者几种的组合。

6.根据权利要求5所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，所述光敏树脂胶选用常温水解光敏树脂胶、中温水解光敏树脂胶或酒精溶解型光敏树脂胶；光敏树脂胶的粘度范围在500-1500mpa.s。

7.根据权利要求6所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，照射的所述紫外光线波段不小于300nm，使用手持紫外灯照射或者使用紫外光线箱中照射。

8.根据权利要求7所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，所述水溶性金属盐、氧化物纤维、氧化物颗粒、水溶性树脂的质量份之比为100：3-6：3-6：5-15。

9.根据权利要求8所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，将烘干后物料粉碎后过筛，过筛目数范围在60-120目。

10.根据权利要求6所述基于3D打印的橡胶型材用光敏树脂胶盐芯及其制备方法，其特征在于，以60-80℃的纯水作为粘合剂进行喷涂。