專(zhuān)利名稱(chēng)：樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料及制作水溶性模具方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水溶性模具材料及水溶性模具的制作方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水溶性材料所選用的膠粘劑有無(wú)機(jī)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(qiáng)、型芯表面質(zhì)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(shù)脂基復(fù)合材料經(jīng)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(zhuǎn)變溫度低，熱穩(wěn)定性較差，在固化溫度超過(guò)15(TC時(shí)聚乙烯醇有發(fā)黑、燒結(jié)等 現(xiàn)象，因此脫模時(shí)很難將模具材料完全清理干凈。對(duì)于固化溫度較高的復(fù)合材料成型工藝， 類(lèi)似聚乙烯醇這類(lèi)水溶性材料已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足使用的要求，需要一種具有耐溫性更高的水溶性 高分子。到目前為止，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有提供出樹(shù)脂基復(fù)合材料用的耐高溫(15(TC以上)水 溶性模具(芯模)材料及水溶性模具的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種樹(shù)脂基復(fù)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(xiàn)有的樹(shù)脂基復(fù)合材料用的水溶性模具(芯模)存在耐高溫性能差的問(wèn)題。 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料包括水溶性高分子聚合物水溶液和水溶 性模具用填料，所述水溶性高分子聚合物水溶液是質(zhì)量百分比濃度為10% 30%的聚乙烯基吡 咯烷酮水溶液；聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的溶質(zhì)質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1 % 15%。
利用上述水溶性模具材料制作水溶性模具的方法按照如下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一、配料先將聚乙烯基吡咯烷酮溶于水中，配成濃度為10% 30%的水溶液，加入 水溶性模具用填料，聚乙烯基吡咯烷酮的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1% 15%，攪拌均 勻制成水溶性模具材料；
步驟二、預(yù)成型將步驟一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(shí)以制得所需要的水溶性模具的外形形狀；
步驟三、干燥將步驟二制得的預(yù)成型的水溶性模具進(jìn)行烘干，干燥溫度為10(TC 200 °C ，直至該預(yù)成型的水溶性模具干燥制成成型的水溶性模具；
步驟四、機(jī)械加工對(duì)干燥后的預(yù)成型的水溶性模具表面進(jìn)行機(jī)械加工以獲得幾何尺寸較精確的水溶性模具；
步驟五、表面處理在經(jīng)機(jī)械加工后的水溶性模具的外表面涂一層質(zhì)量百分比濃度為10% 30%的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液，并進(jìn)行干燥處理，干燥后的涂層在水溶性模具外表面上形成堅(jiān)硬的保護(hù)膜；制得水溶性模具。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明所述的水溶性模具材料所采用的水溶性高分子聚合物抓聚乙烯基吡咯烷酮(水溶性膠粘劑)是一種具有良好的熱穩(wěn)定性的水溶性高分子，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到22(TC，耐高溫性能良好，適合固化溫度超過(guò)15(TC的樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型。聚乙烯基吡咯烷酮是一種低密度的水溶性物質(zhì)，用它制備的芯模具有質(zhì)量輕，熱膨脹系數(shù)小，外形和尺寸可以根據(jù)需要進(jìn)行機(jī)加工。含有聚乙烯基吡咯烷酮的水溶性模具材料具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，對(duì)于邊長(zhǎng)為25.4mm的立方體做壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，壓縮強(qiáng)度達(dá)到10MPa;因此說(shuō)，采用本發(fā)明所述的水溶性模具材料并利用本方法所制得的水溶性模具(芯模)可以被廣泛應(yīng)用于各種樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型，尤其對(duì)于模壓和纏繞工藝生產(chǎn)的樹(shù)脂基復(fù)合材料封閉結(jié)構(gòu)和耐高溫復(fù)合材料的成型有較好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明所述方法具有工藝步驟簡(jiǎn)單，用本發(fā)明方法制得的水溶性芯模具有耐高溫、易于成型、表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，而且易于脫模。


圖l是本發(fā)明所述水溶性模具制作的工藝過(guò)程的流程框圖(步驟一到步驟五)。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料包括水溶性高分子聚合物水溶液和水溶性模具用填料，所述水溶性高分子聚合物水溶液是質(zhì)量百分比濃度為10% 30%的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液；聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的溶質(zhì)質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1% 15%。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式所述水溶性模具用填料為微米級(jí)玻璃微珠、微米級(jí)二氧化硅粉、微米級(jí)三氧化二鋁粉以及微米級(jí)二氧化鈦陶瓷粉中的一種。其它組成與
具體實(shí)施例方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式所述水溶性模具用填料由微米級(jí)玻璃微珠、微米級(jí)二氧化硅粉、微米級(jí)三氧化二鋁粉以及微米級(jí)二氧化鈦陶瓷粉中的任意兩種或兩種以上物質(zhì)按任意比均勻混合構(gòu)成。本實(shí)施方式所述的水溶性模具用填料可通過(guò)采用不同組分及組分比例關(guān)系來(lái)調(diào)解其密度，以更好地適應(yīng)各種樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型。其它組成與具體實(shí)施方式
一相同
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式所述水溶性高分子聚合物水溶液是質(zhì)量百分比濃度為15%的聚乙烯基吡咯烷酮(簡(jiǎn)稱(chēng)PVP)水溶液。其它組成與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式所述聚乙烯基吡咯烷酮水溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的10%。其它組成與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式所述水溶性模具材料還包括水溶性模具用輔助填料，所述水溶性模具用輔助填料的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1 10%;所述水溶性模具用輔助填料為微米級(jí)石墨粉末或微米級(jí)金屬粉末。加入石墨或金屬粉末用來(lái)改善模具材料的物理性質(zhì)，如導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)等。其它組成與具體實(shí)施方式
一、二、三或五相同。
具體實(shí)施方式
七參見(jiàn)圖l，本實(shí)施方式所述制作水溶性模具的方法是按照如下步驟實(shí)現(xiàn)的
步驟一、配料先將聚乙烯基吡咯烷酮溶于水中，配成濃度為10% 30%的水溶液，待完全溶解后，加入水溶性模具用填料，聚乙烯基吡咯烷酮的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1% 15%，攪拌均勻制成水溶性模具材料；
步驟二、預(yù)成型將步驟一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(shí)以制得所需要的水溶性模具(芯模)的外形形狀，這樣可以減少機(jī)械加工的工作量;或?qū)⒉襟E一制得的水溶性模具材料做成預(yù)成型塊，再通過(guò)各種機(jī)械加工手段制得所需要的水溶性模具(芯模)的外形形狀；在預(yù)成型過(guò)程中，對(duì)模具材料施加的壓力越大，做出的芯模的抗壓能力就越強(qiáng)；
步驟三、干燥將步驟三制得的預(yù)成型的水溶性模具進(jìn)行烘干，干燥溫度為10(TC 20(TC，直至該預(yù)成型的水溶性模具干燥制成成型的水溶性模具；干燥時(shí)間取決于被干燥試樣的大小，尺寸越大的試樣，需要的干燥時(shí)間越長(zhǎng)；在烘干時(shí)，可將預(yù)成型的芯模放入烘箱中進(jìn)行烘干；必須通過(guò)干燥將其中的水分完全烘出去，否則將會(huì)影響復(fù)合材料的性能；
步驟四、機(jī)械加工將干燥后的預(yù)成型的水溶性模具表面進(jìn)行機(jī)械加工以獲得幾何尺寸較精確的水溶性模具(芯模)；對(duì)預(yù)成型塊可以采用各種機(jī)加工手段進(jìn)行加工，可以加工出所需要的各種形狀，包括各種弧形；加工時(shí)注意刀具入刀的方向，以免棱角處出現(xiàn)缺陷；
步驟五、表面處理在經(jīng)機(jī)械加工后的水溶性模具(芯模)的外表面涂一層質(zhì)量百分比濃度為10% 30%的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液，并進(jìn)行干燥處理，干燥后的涂層在水溶性模具(芯模)外表面上形成堅(jiān)硬的保護(hù)膜；制得所需的水溶性模具(芯模)。
芯模加工成需要的形狀后進(jìn)行表面處理的目的是以免在固化的過(guò)程中，膠液(用于復(fù)合材料成型的預(yù)浸料上的膠液)滲入水溶性芯模材料的微小空隙中，給脫除芯模材料帶來(lái)困難。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式在步驟三中，所述干燥溫度為15(TC。其它步驟與具體實(shí)
施方式七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式在步驟五中，聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的質(zhì)量百分比濃度為15%。其它步驟與具體實(shí)施方式
七或八相同。
工作原理如圖1所示，步驟一到步驟五為制作水溶性模具的步驟；水溶性模具(芯模)表面膠涂完后(表面處理后)，還要涂刷一層脫模劑，便于芯模順利地被脫除。涂刷一層脫模劑后，在水溶性模具(芯模)即可纏繞、鋪放纖維預(yù)浸料用于復(fù)合材料的成型，成型后脫模。表面處理后的芯模材料將可以用于復(fù)合材料的成型，芯模具有一定的抗壓強(qiáng)度，可以用于纏繞、模壓工藝中。脫模時(shí)利用復(fù)合材料產(chǎn)品的孔，便可以很容易將內(nèi)部的水溶性材料取出。
權(quán)利要求
1.一種樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料，所述水溶性模具材料包括水溶性高分子聚合物水溶液和水溶性模具用填料，其特征在于所述水溶性高分子聚合物水溶液是質(zhì)量百分比濃度為10％～30％的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液；聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的溶質(zhì)質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1％～15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料，其特征 在于所述水溶性模具用填料為微米級(jí)玻璃微珠、微米級(jí)二氧化硅粉、微米級(jí)三氧化二鋁粉以及微米級(jí)二氧化鈦陶瓷粉中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料，其特征 在于所述水溶性模具用填料由微米級(jí)玻璃微珠、微米級(jí)二氧化硅粉、微米級(jí)三氧化二鋁粉 以及微米級(jí)二氧化鈦陶瓷粉中的任意兩種或兩種以上物質(zhì)按任意比均勻混合構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料， 其特征在于所述水溶性高分子聚合物水溶液是質(zhì)量百分比濃度為15%的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料，其特征在于聚乙烯基吡咯烷酮溶質(zhì)的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或5所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料，其特征在于所述水溶性模具材料還包括水溶性模具用輔助填料，所述水溶性模具用輔助填料的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1 10%;所述水溶性模具用輔助填料為微米級(jí)石墨粉末或微米級(jí)金屬粉末。
7.一種利用權(quán)利要求l所述水溶性模具材料制作水溶性模具的方法，其特征在于所述方法是按照如下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟一、配料先將聚乙烯基吡咯烷酮溶于水中，配成濃度為10% 30%的水溶液，加入水溶性模具用填料，聚乙烯基吡咯烷酮的質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1% 15%，攪拌均勻制成水溶性模具材料；步驟二、預(yù)成型將步驟一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(shí)以制得所需要的水溶性模具的外形形狀；步驟三、干燥將步驟二制得的預(yù)成型的水溶性模具進(jìn)行烘干，干燥溫度為10(TC 20CTC ，直至該預(yù)成型的水溶性模具干燥制成成型的水溶性模具；步驟四、機(jī)械加工對(duì)干燥后的預(yù)成型的水溶性模具表面進(jìn)行機(jī)械加工以獲得幾何尺 寸較精確的水溶性模具；步驟五、表面處理在經(jīng)機(jī)械加工后的水溶性模具的外表面涂一層質(zhì)量百分比濃度為 10% 30%的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液，并進(jìn)行干燥處理，干燥后的涂層在水溶性模具外表面 上形成堅(jiān)硬的保護(hù)膜；制得水溶性模具。
8 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作水溶性模具的方法，其特征在于在步驟三中，所述干燥溫度為15(TC。
9 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制作水溶性模具的方法，其特征在于 在步驟五中，聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的質(zhì)量百分比濃度為15%。
全文摘要
樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料及制作水溶性模具方法，它涉及一種水溶性模具材料及水溶性模具的制作方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的樹(shù)脂基復(fù)合材料用的水溶性模具(芯模)存在耐高溫性能差的問(wèn)題。本發(fā)明所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料用水溶性模具材料包括水溶性高分子聚合物水溶液和水溶性模具用填料，所述水溶性高分子聚合物水溶液是質(zhì)量百分比濃度為10％～30％的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液；聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的溶質(zhì)質(zhì)量為水溶性模具用填料質(zhì)量的1％～15％。本方法的步驟為配料、預(yù)成型、干燥、機(jī)械加工、表面處理。采用本發(fā)明所述的水溶性模具材料并利用本方法所制得的水溶性模具可被廣泛應(yīng)用于各種樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型，尤其是模壓和纏繞工藝生產(chǎn)的樹(shù)脂基復(fù)合材料封閉結(jié)構(gòu)和耐高溫復(fù)合材料的成型。
文檔編號(hào)C08L39/00GK101665609SQ20091030899
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者劉永琪, 李曉丹, 林再文, 波 遲, 鄒志偉, 輝 陳, 陳浩然 申請(qǐng)人:哈爾濱玻璃鋼研究院