[發明專利]一種水溶性芯模材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110320902.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113020538B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 徐勇軍;蔡卓弟;譚世芝;蕭強;郭恬;鐘月華
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: B22C1/02
• 分類號: B22C1/02;B22C1/20
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所(普通合伙) 44231
• 代理人: 成偉

本發明公開了一種水溶性芯模材料及其制備方法，所述水溶性芯模材料的主要原料包括水溶性膠粘劑，石墨，增容劑和短切纖維，各組分重量配比為(10?30)：100：(0.5?1)：(1?5)，其中水溶性膠粘劑由聚乙烯吡咯烷酮作為主粘合劑，輔以低熔點的醇增塑劑，極性共聚物和極性蠟得到。本發明通過對聚乙烯吡咯烷酮進行改性，降低了其粘度，提高了其潤滑性能，強度和韌性。采用增容劑對無機填料石墨進行增容和分散，石墨填料充分分散在水溶性膠粘劑中，提高了水溶性芯模材料的熱穩定性，熱導率和強度，可應用于制備具有特殊結構滿足難以脫模的復合材料構件。

技術領域

本發明涉及復合材料構件領域，特別是涉及一種水溶性芯模材料及其制備方法。

背景技術

隨著現代工業技術的迅速發展,尤其是航空航天事業的突飛猛進,鑄件的形狀日益復雜；對其內腔的復雜程度、尺寸精度及表面光潔度等方面要求越來越高,從而促使了水溶性芯模材料的誕生。水溶性芯模材料,是指通過各種水溶性膠粘劑將一些填料粘結在一起,并根據使用要求制成具有一定形狀的,在使用溫度范圍內具有一定的力學性能并可保持形狀的,在脫模時使用水等溶劑使其潰散然后脫模獲得產品的一種復合材料。它具有成型精度高、成本低、效率高、易脫模等優點，廣泛應用于各種高標準嚴要求的鑄造和復合材料制造工業。

水溶性芯模材料自問世以來，經歷了不同的發展階段，在其整個發展過程中，主要是圍繞著水溶性膠粘劑的不斷發展而展開的。雖然目前有許多不同種類的水溶性膠粘劑，如今能夠達到使用要求的主要是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯類有機高分子膠粘劑以及天然高分子化合物。淀粉衍生物由于其自身獨特的結構特性，可以在保證芯模的力學性能基礎上提高芯模材料的水溶性。但是由于這些膠粘劑自身的一些缺陷，例如粘接強度不高、水溶性難以滿足生產要求、水溶處理過程復雜、成本較高等等問題，難以滿足現在各個領域對水溶性芯模材料用膠粘劑的嚴格要求，因而限制了水溶性芯模材料的應用范圍。

目前為止對水溶性芯模材料的改進,主要是圍繞著對使用的膠粘劑的開發進行的,而對芯模材料使用的填料的研究重視不夠。這在一定程度上也限制了芯模材料的發展。傳統使用的填料由于存在密度較大、形狀不規則、易引起應力集中等問題,已經難以滿足一些高性能芯模材料的使用要求。選擇合適的水溶性膠粘劑及與其相匹配的填料來制作水溶性芯模材料,將是今后主要的發展方向。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種水溶性芯模材料及其制備方法。

本發明所采用的技術方案是：

一種水溶性芯模材料，所述水溶性芯模材料由水溶性膠粘劑、石墨、增容劑、短切纖維按重量配比為(10-30)：100：(0.5-1)：(1-5)組成；所述水溶性膠粘劑由聚乙烯吡咯烷酮、醇增塑劑、極性共聚物、極性蠟的按比例100：(15-35)：(10-20)：(1-5)共混制得。

本發明水溶性膠粘劑由聚乙烯吡咯烷酮、醇增塑劑、極性共聚物、極性蠟的按比例100：(15-35)：(10-20)：(1-5)共混制得；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一種水溶性高分子化合物，PVP是一種性能優良的綠色高分子精細化學品，它具有水溶性高分子化合物的一般性質，如膠體保護作用、成膜性、粘結性、吸濕性、增溶或凝聚作用、與某些化合物的配位能力等，而且熱穩定性良好，但其最具特色的是其優異的溶解性能和生理相容性。低分子量的聚乙二醇較低的熔點和柔性鏈結構，降低了PVP的熔點，提高了韌性。極性蠟的加入，降低了PVP的粘性，同時提高了其強度，極性共聚物的加入則對PVP的輕度和韌性方面均有較大的提升。

優選的，水溶性膠粘劑由聚乙烯吡咯烷酮、醇增塑劑、極性共聚物、極性蠟按重量比例100：(15-35)：(10-20)：(1-5)共混制得。

優選的，醇增塑劑為低分子量的液態聚乙二醇，具體為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的任意一種，最優選的醇增塑劑為聚乙二醇600。