[發明專利]一種樹脂基復合材料用水溶性模具材料

有效

• 申請號: 202010150405.9
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111331708B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 李曉丹;隋巖;王冠輝;肖琳;劉誠;王瑋;丁超
• 申請（專利權）人: 井岡山大學
• 主分類號: B28B3/00
• 分類號: B28B3/00;B28B11/24;B28B11/04;B29C33/38;C04B26/32;C04B41/64;C04B26/30
• 代理公司: 南昌大牛知識產權代理事務所(普通合伙) 36135
• 代理人: 喻莎

本發明涉及一種樹脂基復合材料用水溶性模具材料的制作方法，屬于新材料領域，由水溶性陶瓷前驅體水溶液和水溶性模具用填料組成，水溶性陶瓷前驅體水溶液的質量百分比濃度為10％～30％，陶瓷前驅體水溶液的溶質質量為水溶性模具用填料質量的1％～15％，本發明所制備的水溶性模具材料所采用的水溶性陶瓷前驅體是一種具有良好的熱穩定性物質，將其加熱至800℃，仍可以溶解，耐高溫性能良好，適合固化溫度很高的樹脂基復合材料成型。

技術領域

本發明涉及一種樹脂基復合材料用水溶性模具材料的制作方法，屬于新材料領域。

背景技術

傳統的水溶性材料所選用的膠粘劑有無機鹽和水溶性高分子，用上述材料制作的鹽芯(芯模)不僅吸濕性強、型芯表面質量差，而且尺寸精度也不易保證。水溶性高分子是具有親水基的高分子化合物，樹脂基復合材料經常用的水溶性模具材料是聚乙烯醇，雖然易于成型，但玻璃化轉變溫度低，熱穩定性較差，在固化溫度超過150℃時聚乙烯醇有發黑、燒結等現象，因此脫模時很難將模具材料完全清理干凈。對于固化溫度較高的復合材料成型工藝，類似聚乙烯醇這類水溶性材料已經無法滿足使用的要求，需要一種具有耐溫性更高的水溶性高分子。隨著耐高溫、耐燒蝕樹脂不斷涌現，固化溫度也隨之升高，已經達到最高375℃，到目前為止，現有技術中沒有提供出樹脂基復合材料用的耐高溫(375℃以上)水溶性模具(芯模)材料及水溶性模具的制作方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種樹脂基復合材料用水溶性模具材料及制作水溶性模具方法，以解決現有的樹脂基復合材料用的水溶性模具(芯模)存在耐高溫性能差的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種樹脂基復合材料用水溶性模具材料由水溶性陶瓷前驅體水溶液和水溶性模具用填料組成；所述水溶性陶瓷前驅體水溶液的質量百分比濃度為10％～30％；所述陶瓷前驅體的結構為構型,其主鏈為-O-A-O-，A為硅、鈦的中的一種，可以和氧形成有機硅、鈦酸鹽以共價鍵化合而成的陶瓷類材料前驅體，其側鏈B上接枝了水溶性取代基，為羥基、羧基，胺基、酰胺基的化合物或者其聚合物中的一種；陶瓷前驅體水溶液的溶質質量為水溶性模具用填料質量的1％～15％；所述水溶性模具用填料為微米級二氧化硅、微米級三氧化二鋁以及微米級二氧化鈦空心陶瓷微球中的一種或幾種混合。

作為優選，所述水溶性模具材料還包括水溶性模具用輔助填料，輔助填料的質量為水溶性模具用填料質量的1-10％；所述水溶性模具用輔助填料為微米級石墨粉末或微米級金屬粉末。

所述模具由以下步驟組成：

(1)配料：先將陶瓷前驅體溶于水中，配成濃度為10％～30％的水溶液，加入水溶性模具用填料，水溶性陶瓷前驅體的質量為水溶性模具用填料質量的1％～15％，攪拌均勻制成水溶性模具材料；

(2)預成型：將步驟(1)制得的水溶性模具材料放入用于制作水溶性模具或芯模的模具中壓實以制得所需的水溶性模具的外形形狀；

(3)干燥：將步驟(2)制得的預成型的水溶性模具進行烘干，干燥溫度為100℃～200℃，直至該預成型的水溶性模具干燥制成成型的水溶性模具；

(4)機械加工：對干燥后的預成型的水溶性模具表面進行機械加工，獲得幾何尺寸精度為0.01mm的水溶性模具；

(5)表面處理：在經機械加工后的水溶性模具的外表面涂一層質量百分比濃度為10％～30％的陶瓷前驅體水溶液，并進行干燥處理，干燥后的涂層在水溶性模具外表面上形成堅硬的保護膜；制得水溶性模具。

作為優選，所述的制作水溶性模具的方法：在步驟(3)中，所述干燥溫度為150℃。

作為優選，所述的制作水溶性模具的方法：在步驟(5)中，水溶性陶瓷前驅體水溶液的質量百分比濃度為15％。

本發明的有益效果為