環氧樹脂在模具上的應用（轉貼）

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一、概況  

   環氧樹脂模具又稱樹脂模具，它具有制造周期短、成本低、特別適合形狀復雜的制品和產品更新換代快速的工業領域；因此，在國外先進國家已得到廣泛的應用，特別在汽車制造業、玩具制造業、家電制造業、五金行業和塑料制品等工業系統使用得更為普及。環氧樹脂模具按不同的結構和用途，采用各種性能的環氧樹脂、固化劑、增韌劑和填料（鐵粉、鋁粉、硅微粉、重晶石粉等）等配制成模具樹脂，同時以玻璃纖維布和碳纖維布作增強材料而制成的。  

   環氧樹脂模具按不同用途和技術要求，能設計出不同的環氧模具樹脂配方組份。從國內、外環氧樹脂模具實際應用統計，環氧樹脂適合于制作以下幾種類型的模具，在冷壓模具方面有：彎曲模、拉延模、落錘模、鑄造模等；在熱壓模具方面有：塑料注射模、注臘模、吹塑模、吸塑模、泡沫成型模、皮塑制品成型模等。 環氧樹脂模具的制造特點，是制造簡易，快速，成本低；例如一些外形復雜、難成形的金屬模具，用環氧樹脂制造，采用澆注法或低壓成形法，就能一次成形，無需大型精密切削機床，也可不用高級鉗工。有些金屬模具制造的周期要幾個月至半年，采用環氧樹脂模具一般只要3～5天就可完成，其成本僅僅是鋼模的15～20％左右，而且樹脂模具使用壽命很長，磨損了還可以很快修補好，繼續使用。因此，環氧樹脂模具的制造是一項打破傳統機械加工工藝的新技術、新材料和新工藝。環氧樹脂模具，在國外都是大型工廠設立的專門研制中心制造的，而在國內僅在于國防工業單位研制了一些，一般工廠企業都缺乏這方面的制造工藝技術和配方，所以在我國環樹脂模具的應用、普及和發展的速度很緩慢。今后隨著新材料、新技術的發展，環氧樹脂應用技術的推廣，環氧樹脂模具的綜合性能和制造技術被廣泛了介和認識，環氧樹脂復合材料性能的提高，樹脂模具的制作工藝和應用工藝的簡化，環氧樹脂模具必然會得到飛躍的發展，成為新的高效率的低成本的先進模具。  

二、環氧樹脂模具的種類  

1、環氧樹脂冷壓類型的模具  

(1)彎曲模、成形模、拉延模、切口模等。  

   環氧樹脂的復合材科主要用來制造凹凸模，可以澆注成形，也可以低壓模壓法成形，它可以沖壓或拉延0.8毫米鋼板2毫米以下的鋁板，壽命在萬次以上不磨損。對于大型拉延模具，如汽車駕駛室頂蓋件，用環氧樹脂制造模具顯示出更大的優越性，無需大型切削機床。切口模用來制造結構復雜的大型零件，在凹凸模刃口部嵌以鋼帶。用環氧樹脂制造的彎曲成形模具，沖壓的另件有吊扇的風葉等，風葉型面尺寸要求很高，因關系到風量和使用效果等，環氧樹脂模具固定在l O O噸沖床上沖壓成形，沖壓次數巳達三十余萬次，樹脂模具還在使用。  
2)落錘模  

   采用環氧樹脂落錘模，可以沖壓2.5毫米厚的鋁板，1.5毫米厚的不銹鋼板。樹脂做的模具，協調性能好，工藝簡單，制造周期短，比鋁鋅模縮短3／4時間，還可節省大量的有色金屬，降低成本。  

(3)鑄模  

關于鑄模如模型、芯盒、型板等，采用環氧樹脂制作鑄模的優點：  

① 樹脂模具制造周期短，如鋁模制造周期約一個月，而樹脂模具制作只需3～5天  
② 樹脂模具使用壽命長，如鋁模用到二千次就要大修，而樹脂模可用到二萬次；  
③ 樹脂模具修理簡單、方便；  
④ 樹脂模具重量輕，勞動生產率高。  

   因此，國、內外巳普遍、廣泛的應用環氧樹脂制作鑄模。結構形式：有樹脂包復式模具和全樹脂整體式模具。  

   此外，環氧樹脂還能制作錘擊模、爆炸成形模、液壓成形模、拉伸模胎、移形模、檢驗模等，以上的樹脂模具，大部分是用來制造飛機，汽車或火箭上的另部件。環氧樹脂模具制造速度快，成本低、協調性能好，能解決一般金屬模具制造中的技術難關。  

2、環氧樹脂熱壓類型的模具  

(1)注臘模  

   用于壓注臘型的模具，一般用金屬制作模具，批量小的、要求不高的也采用石膏模。先用注臘模注出臘型，根據臘型再做成殼模，溶臘后澆注金屬。樹脂的注臘模，強度高，成型方便，光潔度高，耐磨性好，導熱性稍差一些，在加工成形雕塑的型面時，經濟效益就更高了。  

(2)塑料注射模  

   隨著工程塑料的飛躍發展與廣泛的應用，塑料模具的制造，就更顯出重要性了。環氧樹脂注射模具是國內外正在努力突破的一項新技術。據資料介紹，環氧樹脂注射模國外作為一種簡易、快速模具，因為它成型快，外形精確，但缺點是耐熱性差，因此，在樹脂模具設計時應考慮冷卻水管道，來提高注塑次數。我國也有幾個單位在研制這類樹脂模具，并取得了良好的應用，注塑次數巳達萬次以上，環氧樹脂模具型面無變化。在樹脂模具配方設計上的優化和模具結構上的改進，使樹脂模具的熱態強度、導熱系數都有較高的水平。因此，如果產品型面為雕塑的型面，機加工簡直無法加工的，則更顯出環氧樹脂模具的優越性。  

(3)吹塑模和吸塑模具  

   這類模具都要求環氧樹脂配方固化物要有良好的熱態強度和導熱系數，它最大的優點是成形方便，這些樹脂模具都屬于開發應用中的模具。  

三、制造環氧樹脂模具的材料與性能  

   制造樹脂模具的基體樹脂有酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂等。在這些基體樹脂中，環氧樹脂的機械、物理性能最好，工藝性也好。所以現在都用環氧樹脂制造模具，如現在最高強度的復合材料，就是環氧樹脂與硼纖維、碳纖維等制成的。  

   基體樹脂：常用的環氧樹脂有雙酚A環氧樹脂，如；YD-128、E一51、E一44等；線型酚醛環氧樹脂F-44和F-45；氨基多官能團環氧樹脂AFG-80、AFG-90；脂環族環氧樹脂R-122等。根據不同樹脂模具的機械強度要求、耐熱性要求和精度要求選擇基體樹脂類型，再設計配方。

  固化劑：胺類固化劑：脂肪胺、縮聚胺、芳香胺、改性芳香胺等；  
咪唑類固化劑：2-甲基咪唑、改性咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等；  
酸酐類固化劑：甲基四氫苯酐、改性甲基四氫苯酐、氯橋酸酐、均苯四甲酸二酐等。  
增韌劑：LDY-050活性增韌劑、LDY-052反應型增韌劑、LDY-055海島結構增韌劑、高聚合度聚硫橡膠、端羧基丁睛橡膠等。  
纖維增強材料：玻璃纖維（布）、碳纖維（布）、硼纖維（布）等。  
填料：硅微粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、氧化鋁粉、重晶石粉等。  

   環氧樹脂模具復合材料，是由基體樹脂、固化劑，增韌劑，填料和纖維增強材料等組成，起固化反應而達到高性能的模具樹脂。根據不同模具不同的結構和技術要求，設計不同的配方，配方不同，其成形工藝，固化工藝也不同。  

環氧樹脂模具配方澆注體典型的力學、物理性能：  

抗壓強度：120～150 MPa  
抗沖強度：25～38 KJ／m2  
抗彎強度：110～160 MPa  
布氏硬度：20～30 MPa  
固化時收縮O.2～0.5％  

四、制造環氧樹脂模具的工藝方法  

1、澆注工藝制造  

   按環氧樹脂配方比例稱量和混合，然后澆注入模型模具，按配方工藝要求，采用室溫或高溫固化成型。也可采用振動澆注工藝。  

2、層壓工藝制造  

   玻璃纖維或碳纖維增強的環氧樹脂模具，在固化時不用壓力的，在模型里層迭纖維增強材料并層層涂以環氧樹脂混合料，稱為接觸層迭工藝。固化時如在加壓下進行，可增加玻璃纖維含量，稱加壓層壓工藝。  

3、短玻璃纖維增強與樹脂的混合物，能夠在簡易的金屬模內成形。