CN116119975B - 改性剂、氯氧镁复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改性剂、氯氧镁复合材料及其制备方法和应用，属于模具材料领域，改性剂由以下质量分数的原料组成：磷酸30‑70％、盐酸1‑3％、磷酸三丁脂1‑2.2％、十三氟硅烷1‑3％、石墨烯0.1‑0.5％、羟丙基甲基纤维素0.01‑0.1％、余量为去离子水。氯氧镁复合材料由以下质量分数的材料组成：氧化镁45‑55％、氯化镁35‑45％、硫酸镁3‑13％、竹粉3‑8％、聚丙烯纤维0.15‑0.5％、减水剂0.1‑0.5％、改性剂0.3‑1.5％。本发明的改性剂可以改善氯氧镁材料的耐候性差、散热性差等问题；本发明的氯氧镁复合材料用于吸塑模具制作时，制品可长期保持稳定状态，不开裂、不反卤。

Description

改性剂、氯氧镁复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于模具材料领域，具体涉及一种改性剂，另外，本发明还涉及一种氯氧镁复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

现有的吸塑模具主要分为石膏模、铜模、铝模、树脂模、陶瓷模等。石膏模强度低不耐高温；电镀的铜模需要的时间长且价格高；铝模都是以雕刻为主，虽然质量好但价格昂贵；树脂模缩水大、价格高。

以氯氧镁制作的陶瓷模材料虽然价格低，但仍存在以下不足：

氯氧镁材料在气温低的地区不凝固，或凝固慢，制作时间大大延长，从而导致模具迟迟不能达到应有的强度，进而造成模具上机做货时开裂。现有的菱镁陶瓷模散热慢，导致做货时间延长，出货率低于其他模具；且菱镁陶瓷模耐气候性差，模具制成一段时间后就会表面开裂、变形和反卤；气温高时因菱镁反应快，反应物理热高不好制作，现有的办法只是添加杂粉去减低氧化镁活性，或者降低氯化镁波镁度，但是模具的强度会大大降低。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种改性剂，可以改善氯氧镁材料的耐水耐候性差、散热性能差、容易受物理热影响等问题；本发明的另一目的是提供一种氯氧镁复合材料，用于吸塑模具制作时，制品可长期保持稳定状态，不开裂、不反卤。

为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

改性剂，由以下质量分数的原料组成：

磷酸30-70％、盐酸1-3％、磷酸三丁脂1-2.2％、十三氟硅烷1-3％、石墨烯0.1-0.5％、羟丙基甲基纤维素0.01-0.1％、余量为去离子水。

在一个实施例中，所述改性剂由以下质量分数的原料组成：

磷酸60-70％、盐酸1-1.5％、磷酸三丁脂2-2.2％、十三氟硅烷1-1.5％、石墨烯0.1-0.3％、羟丙基甲基纤维素0.05-0.08％、余量为去离子水。

本发明的改性剂中添加磷酸可以很好地解决耐水耐气候性问题；盐酸的作用是补充氯离子，本领域常规认知以为氯离子过剩会容易反卤，其实不然，现有的氯化镁溶解后都会因为脱氢而被碳化，使得氯氧镁材料不能很好的产生化学反应，本发明通过适当补充氯化氢可以使氯氧镁反应更完整，且快速地形成结晶，从而使制品表面光亮如镜。

本发明的改性剂中的磷酸三丁酯可以用于消除气泡，从而增加制品的密度，提升耐水性能；十三氟硅烷与石墨烯配合，其中石墨烯分散在十三氟硅烷中，经水解后形成氟硅树脂，可以增加制品的强度和疏水性，使制品具有更好的散热性能；羟丙基甲基纤维素成膜快，可以增加氯氧镁材料的粘性，并在制品表面形成一层薄膜，使得制品不容易吸潮反卤，在气温高时也可以降低物理反应热。

另一方面，本发明实施例提供过一种氯氧镁复合材料，包括所述改性剂。

在一个实施例中，所述改性剂的添加量为0.3-1.5wt％。

在一个实施例中，氯氧镁复合材料由以下质量分数的材料组成：

氧化镁45-55％、氯化镁35-45％、硫酸镁3-13％、竹粉3-8％、聚丙烯纤维0.15-0.5％、减水剂0.1-0.5％、改性剂0.3-1.5％。

在一个实施例中，氯氧镁复合材料由以下质量分数的材料组成：

氧化镁48-50％、氯化镁35-40％、硫酸镁6-12％、竹粉4-5％、聚丙烯纤维0.2-0.3％、减水剂0.1-0.3％、改性剂0.3-0.5％。

氯氧镁材料在固化后都会有不同程度的膨胀，而本发明的通过硫酸镁的添加，可以有效抑制氯氧镁材料的膨胀，当用于模具制作时，可以使模具维持在正常尺寸，从而满足吸塑模具对尺寸的要求。

本发明的氯氧镁材料中添加有竹粉和聚丙烯纤维，当用于模具制作时，可以在减轻模具质量的前提下，增加模具的强度，防止模具在做货时断裂。

第三方面，本发明实施例提供一种氯氧镁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将减水剂加入到氧化镁粉末内拌和均匀得到氧化镁混合料；

将竹粉、聚丙烯纤维混合均匀后加入氯化镁溶液，之后加入硫酸镁和氯化镁片搅拌均匀得到干混料；

将所述干混料加水搅拌，之后加入改性剂搅拌均匀，最后加入所述氧化镁混合料搅拌均匀即可得到浆料。

在一个实施例中，所述氯化镁溶液的波美度为25-30°Bé。

在一个实施例中，所述干混料与水的质量比为2-3:1。

第四方面，本发明实施例提供一种氯氧镁复合材料在吸塑模具中的应用。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下效果：

1、本发明的改性剂通过磷酸解决耐水耐气候性问题、通过盐酸使制品表面光亮如镜、通过磷酸三丁酯增加制品的密度，提升耐水性能；通过十三氟硅烷与石墨烯配合使制品具有更好的散热性能；通过羟丙基甲基纤维素的成膜性使得制品不容易吸潮反卤，在气温高时也可以降低物理反应热，即本发明的改性剂可以改善氯氧镁材料的耐水耐候性差、散热性能差、容易受物理热影响等问题。

2、本发明的氯氧镁复合材料可以在低气温条件下快速凝固，大大缩短了制模时间；形成的制品表面光亮，耐气候性强；气温高时也不易受到物理热的影响，形成的制品可长期保持稳定状态，不开裂、不反卤；形成的模具用于制作成品时也具有散热快的优势，从而大大提高生产效率。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有氯氧镁材料存在的低气温下凝固慢、散热性差、耐候性差等问题，本发明实施例提供一种改性剂，通过磷酸解决耐水耐气候性问题、通过盐酸使制品表面光亮如镜、通过磷酸三丁酯增加制品的密度，提升耐水性能；通过十三氟硅烷与石墨烯配合使制品具有更好的散热性能；通过羟丙基甲基纤维素的成膜性使得制品不容易吸潮反卤，在气温高时也可以降低物理反应热，即本发明的改性剂可以改善氯氧镁材料的耐水耐候性差、散热性能差、容易受物理热影响等问题。

接下来将通过具体实施例对本发明的技术方案进行描述。

实施例1

改性剂，由以下质量分数的原料组成：

磷酸30％、盐酸1％、磷酸三丁脂2％、十三氟硅烷1％、石墨烯0.1％、羟丙基甲基纤维素0.01％、去离子水65.89％。

改性剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将磷酸倒入容器中，加入部分石墨烯缓慢搅拌均匀，之后加入磷酸三丁酯和盐酸继续搅拌，搅拌均匀后加入去离子水；

将剩余的石墨烯加入十三氟硅烷中搅拌均匀，之后加入上述容器中混合，搅拌3-5min得到混合液，备用；

(2)将羟丙基甲基纤维素溶于水中得到胶状液，备用。

实施例2

改性剂，由以下质量分数的原料组成：

磷酸45％、盐酸1％、磷酸三丁脂2％、十三氟硅烷1％、石墨烯0.1％、羟丙基甲基纤维素0.01％、去离子水50.89％。

本实施例的改性剂的制备方法与实施例1相同。

实施例3

改性剂，由以下质量分数的原料组成：

磷酸60％、盐酸3％、磷酸三丁脂1％、十三氟硅烷3％、石墨烯0.5％、羟丙基甲基纤维素0.1％、去离子水32.4％。

本实施例的改性剂的制备方法与实施例1相同。

实施例4

改性剂，由以下质量分数的原料组成：

磷酸65％、盐酸1％、磷酸三丁脂2％、十三氟硅烷1.2％、石墨烯0.3％、羟丙基甲基纤维素0.05％、去离子水30.45％。

本实施例的改性剂的制备方法与实施例1相同。

实施例5

改性剂，由以下质量分数的原料组成：

磷酸70％、盐酸2％、磷酸三丁脂2.2％、十三氟硅烷1.5％、石墨烯0.4％、羟丙基甲基纤维素0.08％、去离子水23.82％。

本实施例的改性剂的制备方法与实施例1相同。

实施例6

氯氧镁复合材料，由以下质量分数的原料组成：

氧化镁45％、氯化镁45％、硫酸镁5.25％、竹粉3％、聚丙烯纤维0.15％、减水剂0.1％、实施例4中的改性剂1.5％。

氯氧镁复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将减水剂加入到氧化镁粉末内拌和均匀得到氧化镁混合料；

(2)将竹粉、聚丙烯纤维混合均匀后加入氯化镁溶液，氯化镁溶液的波美度为30°Bé，具体通过将无水氯化镁加入去离子水中搅拌均匀制成；

再将实施例1步骤(1)中的混合液加入到氯化镁溶液中搅拌均匀，之后加入硫酸镁和剩余的氯化镁片搅拌均匀得到干混料；

(3)将所述干混料加水搅拌，干混料与水的质量比为3:1，再加入所述氧化镁混合料搅拌均匀，最后加入实施例1步骤(2)中的羟丙基甲基纤维素胶状液，搅拌均匀即可。

实施例7

氯氧镁复合材料，由以下质量分数的原料组成：

氧化镁48％、氯化镁38.33％、硫酸镁8％、竹粉5％、聚丙烯纤维0.2％、减水剂0.12％、实施例4中的改性剂0.35％。

氯氧镁复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将减水剂加入到氧化镁粉末内拌和均匀得到氧化镁混合料；

(2)将竹粉、聚丙烯纤维混合均匀后加入氯化镁溶液，氯化镁溶液的波美度为26°Bé，具体通过将无水氯化镁加入去离子水中搅拌均匀制成；

再将实施例1步骤(1)中的混合液加入到氯化镁溶液中搅拌均匀，之后加入硫酸镁和剩余的氯化镁片搅拌均匀得到干混料；

(3)将所述干混料加水搅拌，干混料与水的质量比为2:1，再加入所述氧化镁混合料搅拌均匀，最后加入实施例1步骤(2)中的羟丙基甲基纤维素胶状液，搅拌均匀即可。

实施例8

氯氧镁复合材料，由以下质量分数的原料组成：

氧化镁48％、氯化镁35.1％、硫酸镁12％、竹粉4％、聚丙烯纤维0.25％、减水剂0.3％、实施例4中的改性剂0.35％。

本实施例中氯氧镁复合材料的制备方法与实施例7相同。

实施例9

氯氧镁复合材料，由以下质量分数的原料组成：

氧化镁49％、氯化镁39.75％、硫酸镁6％、竹粉4.5％、聚丙烯纤维0.25％、减水剂0.15％、实施例4中的改性剂0.35％。

本实施例中氯氧镁复合材料的制备方法与实施例7相同。

实施例10

氯氧镁复合材料，由以下质量分数的原料组成：

氧化镁55％、氯化镁35％、硫酸镁3％、竹粉5％、聚丙烯纤维0.5％、减水剂0.5％、实施例4中的改性剂1％。

本实施例中氯氧镁复合材料的制备方法与实施例7相同。

本发明实施例7中的氯氧镁复合材料在气温5℃的条件下时，3h内可以达到初凝，24h后的强度可以达到85％，40h后即可做货；气温0℃的条件下时，4h内可以达到初凝，24h后的强度可以达到80％，48h后即可做货。即本发明的氯氧镁复合材料可以在低气温条件下快速凝固，大大缩短了制模时间，且形成的模具长期使用不会开裂。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.氯氧镁复合材料，其特征在于，包括改性剂，所述改性剂由以下质量分数的原料组成：磷酸60-70％、盐酸1-1.5％、磷酸三丁脂2-2.2％、十三氟硅烷1-1.5％、石墨烯0.1-0.3％、羟丙基甲基纤维素0.05-0.08％、余量为去离子水；所述改性剂的添加量为0.3-1.5wt％；所述氯氧镁复合材料由以下质量分数的材料组成：

氧化镁45-55％、氯化镁35-45％、硫酸镁3-13％、竹粉3-8％、聚丙烯纤维0.15-0.5％、减水剂0.1-0.5％、改性剂0.3-1.5％；

所述氯氧镁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将减水剂加入到氧化镁粉末内拌和均匀得到氧化镁混合料；

将竹粉、聚丙烯纤维混合均匀后加入氯化镁溶液，之后加入硫酸镁和氯化镁片搅拌均匀得到干混料；

将所述干混料加水搅拌，之后加入改性剂搅拌均匀，最后加入所述氧化镁混合料搅拌均匀即可得到浆料；

所述氯化镁溶液的波美度为25-30°Bé。

2.根据权利要求1所述的氯氧镁复合材料，其特征在于，由以下质量分数的材料组成：

氧化镁48-50％、氯化镁35-40％、硫酸镁6-12％、竹粉4-5％、聚丙烯纤维0.2-0.3％、减水剂0.1-0.3％、改性剂0.3-0.5％。

3.根据权利要求1所述的氯氧镁复合材料，其特征在于，所述干混料与水的质量比为2-3:1。

4.如权利要求1所述的氯氧镁复合材料在吸塑模具中的应用。