CN108864994B - 一种可溶性粘接剂、可溶性芯模及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可溶性粘接剂、可溶性芯模及制备方法，通过芯模树脂混合物中的可溶性粘接剂加热熔化，冷却定型后得到固态芯模，芯模树脂混合物包括石英砂、可溶性粘接剂和短切纤维；可溶性粘接剂以聚乙烯醇树脂为主体，在聚乙烯醇树脂中添加液态增塑化合物和固体增塑化合物。本发明通过对聚乙烯醇树脂增塑改性，有效降低了聚乙烯醇树脂的熔点，使其能实现物理共混后加热熔融定型，为可溶性芯模提供了更为便捷、快速的制备方式。

Description

一种可溶性粘接剂、可溶性芯模及制备方法
技术领域
本发明涉及一种可溶性粘接剂、可溶性芯模及制备方法，属于粘接剂技术领域。
背景技术
复合材料弯管以其轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳、耐压抗蠕变、使用寿命长等方面的优异性能，已经成为航空航天领域、海洋开发、石油开采和冶炼、建筑给排水、化工等行业急需的产品，尤其是在航空航天高精尖飞行器结构中，具有减重增程，提高技战术性能的重大意义。
然而复合材料弯管是典型的非轴对称零部件，与直管、锥体、压力容器等简单形状轴对称体的模压、拉挤、卷管、注塑、缠绕等常规成型方法有本质区别，由于其规格系列多、形状结构复杂，制备难度很大。目前对于这类异型复合材料弯管，生产工艺以手糊为主，往往采用石膏类的可溶性芯模，但由于缺少成型压力，管件的外观粗糙、强度低、性能分散性大、质量难以保证。
CN201310040115.9提供了一种可溶性芯模采用聚乙烯醇、石英砂和水，由于芯模制作中用水来配制胶黏剂，对芯模需要长时间烘干，生产周期和成本高，芯模的强度也较低，不足以支撑高性能复合材料构件成型所需的压力。
因此，在复合材料弯管结构制备技术中亟需开发一种更高效、强度更高的芯模材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种更高效、强度更高的可溶性粘接剂、可溶性芯模及制备方法。
本发明的技术解决方案：一种可溶性粘接剂，以聚乙烯醇树脂为主体，在聚乙烯醇树脂中添加聚乙烯醇树脂质量10～30％的液态增塑化合物和聚乙烯醇树脂质量30～50％的固体增塑化合物，液态增塑化合物的添加量要少于固体增塑化合物；
所述的液态增塑化合物为低分子量的多元醇，例如聚乙二醇、丙三醇、丁二醇等中的一种或多种混合，优选分子量低于1000的液态多元醇；所述的固体增塑化合物为水溶性的金属盐或酰胺类化合物，如水合氯化镁、氯化钙、己内酰胺中的一种或多种混合，优选水合化物。
液态和固体增塑化合物添加量越多，可溶性粘接剂的熔点越低，但其粘接强度下降，具体的添加量可以根据制备得到的芯模所需要承受的成型压力来确定。液态增塑化合物的添加量要少于固体增塑化合物的添加量，液态增塑化合物的过度添加会增加树脂体系的粘度，造成团聚现象，不利于后续芯模制备过程中添加石英砂和纤维。
在聚乙烯醇树脂中，若只添加液态增塑化合物，要起到有效降低聚乙烯醇树脂的熔点，其添加量会过度，不利于后续制备；若只添加固体增塑化合物，其降低聚乙烯醇树脂的熔点能力比液态增塑化合物弱，在添加量太多时，可能会影响混合工艺或是析出，本发明通过在聚乙烯醇树脂中同时添加液态增塑化合物和固体增塑化合物，对聚乙烯醇树脂进行溶胀，多元醇中的羟基、金属离子或酰胺通过与聚乙烯醇分子链形成氢键，从而降低聚乙烯醇树脂中羟基之间的作用力，进而有效降低了聚乙烯醇树脂的熔点，使其能避免了现有可溶性芯模技术中必须采用水来配制胶黏剂，芯模强度不高且生产周期长的缺陷。
一种可溶性芯模，通过芯模树脂混合物中的可溶性粘接剂加热熔化，冷却定型后得到固态芯模，所述的芯模树脂混合物包括石英砂、可溶性粘接剂和短切纤维，各组分重量配比为100：(5～20)：(1～3)。
纤维添加量越多，芯模强度相应越好，但会降低混合的工艺性；可溶性粘接剂适量加入也会提高强度，但太多也会影响混合工艺。本发明兼顾了工艺性及芯模强度，确定优选配比。
所述的可溶性粘接剂以聚乙烯醇树脂为主体，在聚乙烯醇树脂中添加聚乙烯醇树脂质量10～30％的液态增塑化合物和聚乙烯醇树脂质量30～50％固体增塑化合物，液态增塑化合物的添加量要少于固体增塑化合物；
所述的液态增塑化合物为低分子量的多元醇，例如聚乙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种混合。所述的固体增塑化合物为水溶性的金属盐或酰胺类化合物，应优先选用水合化物，例如水合氯化镁、氯化钙、己内酰胺中的一种或多种混合。
所述的熔化定型工艺为170～200℃下1～2小时。
本发明采用的石英砂为制备水溶性芯模常规使用材料，其粒径一般为(50-120)目。本发明采用的短切纤维种类没有限制，可以是玻璃纤维、碳纤维等，其长度一般为(10～50)mm。
一种可溶性芯模的制备方法，通过以下步骤实现：
配制可溶性粘接剂，
在聚乙烯醇树脂中添加聚乙烯醇树脂质量10～30％的液态增塑化合物和聚乙烯醇树脂质量30～50％固体增塑化合物，混合均匀后得到可溶性粘接剂；
配制芯模树脂混合物，
将石英砂、可溶性粘接剂和短切纤维按照重量比100：(5～20)：(1～3)混合均匀，得到芯模树脂混合物；
在170～200℃下加热1～2小时，芯模树脂混合物在模具中熔化定型，冷却脱模得到可溶性芯模。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明通过对聚乙烯醇树脂增塑改性，有效降低了聚乙烯醇树脂的熔点，使其能实现物理共混后加热熔融定型，为可溶性芯模提供了更为便捷、快速的制备方式；
(2)本发明采用增塑改性的聚乙烯醇体系作为粘接剂，采用短切纤维增强以提高压缩强度，采用物理共混装料后加热熔融的方式能快速制备可溶性芯模；
(3)本发明得到的可溶性芯模压缩强度可以达到20MPa以上，能够满足复合材料成型中的压力要求。
附图说明
图1为本发明可溶性芯模制备流程图。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。
实施例1～6
具体配比(重量份数)见表1，将各组份混合均匀后得到可溶性粘接剂。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
聚乙烯醇树脂 100 100 100 100 100 100
聚乙二醇 30 15 15
丙三醇 20 15 10
丁二醇 10 15 10
水合氯化镁 50 25 25
氯化钙 40 25 20
己内酰胺 30 25 20
实施例7～14
如图1所示，使用实施例1～6得到的可溶性粘接剂，制备可溶性芯模。具体重量配比及工艺见表2，得到的可溶性芯模压缩强度见表2。
表2
Figure BDA0001295215710000051
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种以聚乙烯醇树脂为主体、在聚乙烯醇树脂中添加聚乙烯醇树脂质量10～30％的液态增塑化合物和聚乙烯醇树脂质量30～50％的固体增塑化合物的可溶性粘接剂用于可溶性芯模的用途，所述的液态增塑化合物的添加量要少于固体增塑化合物；所述的液态增塑化合物为低分子量的多元醇，所述的固体增塑化合物为水溶性的金属盐或酰胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的一种可溶性粘接剂用于可溶性芯模的用途，其特征在于：所述的液态增塑化合物为分子量低于1000的液态多元醇。
3.一种可溶性芯模，其特征在于：通过芯模树脂混合物中的可溶性粘接剂加热熔化，冷却定型后得到固态芯模，所述的芯模树脂混合物包括石英砂、可溶性粘接剂和短切纤维，各组分重量配比为100：(5～20)：(1～3)；
所述的可溶性粘接剂以聚乙烯醇树脂为主体，在聚乙烯醇树脂中添加聚乙烯醇树脂质量10～30％的液态增塑化合物和聚乙烯醇树脂质量30～50％固体增塑化合物，液态增塑化合物的添加量要少于固体增塑化合物。
4.根据权利要求3所述的一种可溶性芯模，其特征在于：所述的液态增塑化合物为低分子量的多元醇。
5.根据权利要求3所述的一种可溶性芯模，其特征在于：所述的固体增塑化合物为水溶性的金属盐或酰胺类化合物。
6.根据权利要求3所述的一种可溶性芯模，其特征在于：所述的熔化定型工艺为170～200℃下1～2小时。
7.一种可溶性芯模的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
配制可溶性粘接剂，
在聚乙烯醇树脂中添加聚乙烯醇树脂质量10～30％的液态增塑化合物和聚乙烯醇树脂质量30～50％的固体增塑化合物，混合均匀后得到可溶性粘接剂；
配制芯模树脂混合物，
将石英砂、可溶性粘接剂和短切纤维按照重量比100：(5～20)：(1～3)混合均匀，得到芯模树脂混合物；
在170～200℃下加热1～2小时，芯模树脂混合物在模具中熔化定型，冷却脱模得到可溶性芯模。
8.根据权利要求7所述的一种可溶性芯模的制备方法，其特征在于：所述的可溶性粘接剂中液态增塑化合物的添加量要少于固体增塑化合物。
9.根据权利要求7或8所述的一种可溶性芯模的制备方法，其特征在于：所述的液态增塑化合物为低分子量的多元醇。
10.根据权利要求7或8所述的一种可溶性芯模的制备方法，其特征在于：所述的固体增塑化合物为水溶性的金属盐或酰胺类化合物。
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