一种热稳定型陶瓷模具的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种热稳定型陶瓷模具的制备方法，属于模具材料制备技术领域。本发明专利技术以玻璃纤维为原料，将其与氯乙酸溶液、异丙醇反应生成羧甲基纤维素，再将高岭土粉末与改性玻璃纤维共混发酵，得到改性无机物，将粉碎后的高粱杆粉碎物进行碱浸处理，使得高粱杆中的木质素分解，在高温高压蒸煮的过程中，高粱杆中含有的氮元素与碳元素反应生成氮化硅，水解产生的糠醛与后续加入的苯酚反应生成酚醛树脂，酚醛树脂的粘接性好，可将陶瓷模具中的各个组分牢牢地粘接在一起，将酚醛树脂与氮化硅混合在一起，使得粘接剂的耐高温性大大提升，进而使得本发明专利技术制得的陶瓷模具具有较好的热稳定性和低热膨胀系数，具有广阔的应用前景。

A Fabrication Method of Thermally Stable Ceramic Mould

The invention relates to a preparation method of a thermally stable ceramic mould, which belongs to the technical field of mould material preparation. The invention takes glass fiber as raw material, reacts it with chloroacetic acid solution and isopropanol to produce carboxymethyl cellulose, and then mixes kaolin powder and modified glass fiber to ferment to obtain modified inorganic substance. The crushed sorghum pole is alkali leached to make lignin in Sorghum pole decompose. In the process of high temperature and high pressure cooking, nitrogen element in Sorghum pole is mixed with nitrogen element in Sorghum pole. Silicon nitride is formed by reaction of carbon element, furfural produced by hydrolysis reacts with phenol added subsequently to form phenolic resin. The phenolic resin has good adhesion, which can firmly bond each component of ceramic mould and mix phenolic resin with silicon nitride, thus greatly improving the high temperature resistance of the adhesive, thereby making the ceramic mould prepared by the invention have better heat resistance. The stability and low thermal expansion coefficient have broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种热稳定型陶瓷模具的制备方法
本专利技术涉及一种热稳定型陶瓷模具的制备方法，属于模具材料制备

技术介绍
模具是现代工业中不可缺少的重要装备。模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，模具的好坏直接影响到后期铸件的质量。模具的种类繁多，材质也各不相同。目前生产中普遍应用的模具材料主要是模具钢、硬质合金和金属陶瓷等，由于它们在使用过程中存在着易变形，导致产品尺寸稳定性和表面质量下降，且其硬度、耐磨性能已很难满足实际生产的需要。新型陶瓷模具材料的研制开发是当前模具研究领域的重要内容。陶瓷模具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和模具种类的提高，陶瓷模具产量在模具总产量中呈下降趋势，但其在模具总量中仍占有较大比例。陶瓷模具具有强度高、硬度高、防潮、耐磨、耐污、耐腐蚀、耐高温、易清洗、变形小、绝缘性好等优点，在耐磨损、耐高温、抗氧化和耐腐蚀等方面具有模具钢和硬质合金无法比拟的优点。高压注浆成型工艺的出现，对陶瓷模具提出了更高的要求。要求陶瓷模具具有一定的强度和很好的吸水性。传统的陶瓷模具吸水分离性能差，强度低，已经难以满足高压注浆生产的需要。现有技术制备的陶瓷模具光滑度和密度也较低，而且容易产生气孔和气泡，且韧性不够，热稳定性欠佳，在改性过程中热膨胀系数较高，导致其使用过程中尺寸不稳，力学性能较差的问题。此外，现有的陶瓷模具的制备原料成本高，制备过程采用的工艺相对复杂，成本较高，且制得的陶瓷模具表面易磨损、尺寸不精确。随着生产的飞速发展，塑性加工对模具材料提出了更高的要求。现有的陶瓷模具材料已难于满足高温拉拔、高速冲压等工作条件。因此，亟需提供一种光滑度高、韧性好及热稳定性佳的陶瓷模具及其制备方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前市面上存在的陶瓷模具的热稳定性差、热膨胀系数高，从而易导致其使用过程中尺寸不稳的缺陷，提供了一种热稳定型陶瓷模具的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：热稳定型陶瓷模具的具体制备步骤为：将改性无机物、耐热粘结剂混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1100～1300℃的条件下，烧结1～2h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具；改性无机物具体制备步骤为：（1）将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40～50℃，搅拌反应30～40min，得到改性玻璃纤维；（2）收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1～2h后，再放入研磨机中，研磨1～2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、改性玻璃纤维混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入河底淤泥以及蒸馏水，密封发酵1～2周，得到改性无机物；耐热粘结剂具体制备步骤为：（1）将高粱杆放入粉碎机中，以600～700r/min的转速，粉碎20～30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1～2h后，得到碱浸物，将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1︰8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，蒸煮反应3～4h，出料，过滤，收集滤渣；（2）将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2︰1︰9混合后，放入反应釜中，加热升温至90～100℃后，放入减压蒸馏装置中，减压蒸馏1～2h，出料，得到耐热粘结剂。改性无机物、耐热粘结剂混合质量比为2︰1。烧结温度可进一步优选为1100～1150℃。改性无机物具体制备步骤（1）中玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液混合质量比为7︰3︰4︰1。改性无机物具体制备步骤（2）中高岭土粉末、改性玻璃纤维混合质量比为2︰1。改性无机物具体制备步骤（2）中发酵罐中所加入的河底淤泥以及蒸馏水的量分别限定为发酵底物质量的7～8%和5～6%。耐热粘结剂具体制备步骤（1）中碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液混合质量比为1︰8，高温高压蒸煮罐中控制压力为1.6～1.8MPa，温度为180～200℃。耐热粘结剂具体制备步骤（2）中滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液混合质量比为2︰1︰9，控制减压蒸馏在温度70～80℃，压力为800～900Pa的条件下进行。本专利技术的有益效果是：本专利技术首先以玻璃纤维为原料，玻璃纤维的尺寸稳定、拉伸强度高、抗冲击能力大、耐热性好、抗腐蚀性好、机械强度高，将其与氯乙酸溶液、异丙醇在碱性条件下反应生成羧甲基纤维素，羧甲基纤维素的分子结构稳定、抗盐抗酸性好、耐高温性好，本专利技术再以高岭土为原料，高岭土具有良好的可塑性和耐火性，将其粉碎后再研磨，得到高岭土粉末，将高岭土粉末与改性玻璃纤维共混发酵，使得改性玻璃纤维结合到高岭土粉末的表面，得到改性无机物，使得本专利技术制得的陶瓷模具的热稳定性提升，再以高粱杆为原料，将粉碎后的高粱杆粉碎物进行碱浸处理，使得高粱杆中的木质素分解，纤维素、半纤维素互相分离，将碱浸物与枸橼酸混合，高温高压蒸煮，枸橼酸是一种有机羧酸，可以促进高粱杆的水解，在高温高压蒸煮的过程中，高粱杆水解产生糠醛，并且高粱杆中含有的氮元素与碳元素反应生成氮化硅，氮化硅耐磨损性好，高温时抗氧化，并且能抵抗冷热冲击，即使在急剧冷却和极具加热的条件下，也不会碎裂，热稳定性好，热膨胀系数低、导热性好，水解产生的糠醛与后续加入的苯酚反应生成酚醛树脂，酚醛树脂的粘接性好，可作为粘接剂，将本专利技术制得的陶瓷模具中的各个组分牢牢地粘接在一起，并且其耐高温性好，即使在非常高的温度下，也能保持结构的整体性和尺寸的稳定性，将酚醛树脂与氮化硅混合在一起，使得粘接剂的耐高温性大大提升，进而使得本专利技术制得的陶瓷模具具有较好的热稳定性和低热膨胀系数，将改性无机物和含有酚醛树脂混合后放入模具中烧结，即得热稳定型陶瓷模具，具有广阔的应用前景。具体实施方式将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比为7：3：4：1混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40～50℃，搅拌反应30～40min，得到改性玻璃纤维；收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1～2h后，再放入研磨机中，研磨1～2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、上述改性玻璃纤维按质量比为2：1混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量7～8%的河底淤泥以及发酵底物质量5～6%的蒸馏水，密封发酵1～2周，得到改性无机物，备用；将高粱杆放入粉碎机中，以600～700r/min的转速，粉碎20～30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1～2h后，得到碱浸物；将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1：8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在压力为1.6～1.8MPa，温度为180～200℃的条件下，蒸煮反应3～4h，出料，过滤，收集滤渣；将上述滤渣、苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热稳定型陶瓷模具的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将改性无机物、耐热粘结剂混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1100～1300℃的条件下，烧结1～2h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具；所述的改性无机物具体制备步骤为：（1）将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40～50℃，搅拌反应30～40min，得到改性玻璃纤维；（2）收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1～2h后，再放入研磨机中，研磨1～2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、改性玻璃纤维混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入河底淤泥以及蒸馏水，密封发酵1～2周，得到改性无机物；所述的耐热粘结剂具体制备步骤为：（1）将高粱杆放入粉碎机中，以600～700r/min的转速，粉碎20～30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1～2h后，得到碱浸物，将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1︰8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，蒸煮反应3～4h，出料，过滤，收集滤渣；（2）将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2︰1︰9混合后，放入反应釜中，加热升温至90～100℃后，放入减压蒸馏装置中，减压蒸馏1～2h，出料，得到耐热粘结剂。...

【技术特征摘要】
1.一种热稳定型陶瓷模具的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将改性无机物、耐热粘结剂混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1100～1300℃的条件下，烧结1～2h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具；所述的改性无机物具体制备步骤为：（1）将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40～50℃，搅拌反应30～40min，得到改性玻璃纤维；（2）收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1～2h后，再放入研磨机中，研磨1～2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、改性玻璃纤维混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入河底淤泥以及蒸馏水，密封发酵1～2周，得到改性无机物；所述的耐热粘结剂具体制备步骤为：（1）将高粱杆放入粉碎机中，以600～700r/min的转速，粉碎20～30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1～2h后，得到碱浸物，将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1︰8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，蒸煮反应3～4h，出料，过滤，收集滤渣；（2）将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2︰1︰9混合后，放入反应釜中，加热升温至90～100℃后，放入减压蒸馏装置中，减压蒸馏1～2h，出料，得到耐热粘结剂。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷小毛，
申请(专利权)人：雷小毛，
类型：发明
国别省市：湖南,43