一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土的制備方法，包括A組分、B組分和C組分，A組分由下列重量百分比的組分組成：環氧樹脂70%～80%、固化劑10%～15%和稀釋劑10%～20%；B組分為鎢酸鋯，其質量純度不小于97%；C組分為石料。A組分與B組分的之間的重量百分比為：1:2.2～1:3.5；A、B混合后的重量與石料的重量的百分比為1:1.17～1:1.61。本發明通過將鎢酸鋯這種負熱膨脹系數材料引入到環氧樹脂混凝土材料中，與現有混凝土技術相比，熱膨脹系數顯著減小，同時提高了材料強度，從而進一步改善了樹脂混凝土產品在高溫高濕環境中容易變形的不足。
【專利說明】一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土制造【技術領域】，特別適用于超高精密機械加工中心底座的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代制造業的迅速發展，精密及超精密加工越來越廣泛的應用，精密機械的質量和水平代表已經越來越成為衡量當今世界各國進行科技乃至軍備競爭中孰強孰弱的一個重要標準。這就特別要求超精密加工機床具有極高的精度、動靜態穩定性和熱穩定性。據統計，機床在加工中產生的變形80%都來自于熱變形，而且加工精度要求越高，熱變形帶來的負面影響就越大。利用哪種方法可以降低熱變形對機械精度的影響，已經成為超精密加工領域的熱點和難點。
[0003]目前，傳統的樹脂混凝土相對于鑄鐵機床床身已經有了長足的進步，其在力學性能，熱穩定性以及抗腐蝕性方面都具有優勢。但在一些超高精密的加工中心上面，傳統的樹脂混凝土仍然無法達到要求，需要進一步降低其熱膨脹系數。目前，可以通過在材料基體中添加地熱膨脹系數的材料進行復合來降低材料的熱膨脹系數。相較于傳統地熱膨脹系數的材料，鎢酸鋯因其熱膨脹系數為負，可以在添加量不大的條件下有效降低材料的熱膨脹系數，不僅對材料基體影響小，同時也能夠使基體材料的性能得到充分發揮。
【發明內容】
[0004]為了現有技術中的問題，本發明提供了一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土及其制備方法，解決目前傳統的樹脂混凝土熱膨脹系數高、不`能應用于超高精密的加工中心上的問題。
[0005]本發明是通過如下技術方案實現的:
[0006]一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，由A、B、C三組成分組成，各組分包含以下成分及重量配比:
[0007]A組分:環氧樹脂70%_80%，稀釋劑10%_15%，固化劑10%_20% ；
[0008]B組分:鶴酸鋯；
[0009]C組分:石料；
[0010]A組分與B組分之間的重量百分配比為:1:2.2-1:3.5;
[0011]A、B組分混合后與C組分的重量百分配比為:1:1.17-1:1.61。
[0012]所示環氧樹脂為雙酚A或雙酚F液態環氧樹脂。所述稀釋劑為單環氧基或雙環氧基活性稀釋劑。所述固化劑為聚酰胺、聚醚胺、脂環胺或脂肪胺透明液態環氧樹脂固化劑中的一種。所述石料為玄武巖碎石料、花崗巖碎石料和石英砂中的一種或多種。所述鎢酸鋯質量純度不小于97%。
[0013]所述石料按顆粒尺寸大小進行級配的重量份配比是:
[0014]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為20.1-21.9份；
[0015]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.6-16.9份；[0016]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為17.6-19.5份；
[0017]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為5.9-14.7份；
[0018]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.6-16.1份；
[0019]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為5.9-9.1份；
[0020]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為8.6-10.6份。
[0021]本發明環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，各組分及重量配比優選為:
[0022]A 組分:
[0023]雙酚A型環氧樹脂E51 15.2份
[0024]乙二醇二縮水甘油醚1.9份
[0025]酚醛胺T31環氧樹脂固化劑1.9份
[0026]B 組分:
[0027]鎢酸鋯66.5份
[0028]C組分:石英砂
[0029]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為21.9份；
[0030]石料粒度在1.6-2.5mm`之間的為16.9份；
[0031]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為19.5份；
[0032]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為5.9份；
[0033]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為16.1份；
[0034]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為9.1份；
[0035]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為10.6份。
[0036]一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土的制備方法，包含以下步驟:
[0037]I)按重量份稱取環氧樹脂、稀釋劑、固化劑、鎢酸鋯及石料按所述重量配比稱量備用；
[0038]2)將石料放入攪拌機中攪拌均勻備用；
[0039]3)將環氧樹脂、稀釋劑與固化劑常溫下攪拌混合均勻，制成A組分；
[0040]4)將A組分與B組分按重量比混合均勻；
[0041]5)將A、B與石料按重量百分配比置入攪拌機中攪拌10min-30min，混合均勻，得到具有流動性的樹脂混合物；
[0042]6)將具有流動性的數值混合物倒入模具壓實，室溫下放置24h固化成型，脫模可得所述環氧樹脂鎢酸鋯混凝土樣品。
[0043]本發明的有益效果為:本發明的最大的一個創新就是在傳統樹脂混凝土中加入了負熱膨脹系數材料鎢酸鋯，并且在石料選配上面采用多級級配的構成方法，具有以下優
占-
^ \\\.[0044]I)負熱膨脹系數材料鎢酸鋯的加入極大的改善了環氧樹脂本身塑性較差以及線膨脹系數較大的弊端，使得本發明中的樹脂混凝土材料具有優異的熱穩定性；
[0045]2)多級級配石料能夠使得樹脂混凝土在制備的過程中最大程度地減小氣泡的產生，石料相對整個材料具有較大的密度，使得整個樹脂混凝土材料具有良好的力學性能。
[0046]本發明的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土可以明顯降低樹脂混凝土的熱膨脹系數，可達到10-6數量級，具有優異的熱穩定性能及力學性能，可以作為超高精密加工中心的底座材料，具有廣闊的開發前景。
【具體實施方式】
[0047]下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。
[0048]本發明所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土可以有多種實施方案，下面以實施例進行更為詳細的說明，本發明以實施例為例但不被下列實施例所限定。
[0049]實施例1最佳實施例
[0050]A 組分:
[0051]雙酚A型環氧樹脂E51 15.2份
[0052]乙二醇二縮水甘油醚1.9份
[0053]酚醛胺T31環氧樹脂固化劑1.9份
[0054]B 組分:
[0055]鎢酸鋯66.5份
[0056]C組分:石英砂
[0057]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為21.9份；
[0058]石料粒度在1.6-2.5mm`之間的為16.9份；
[0059]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為19.5份；
[0060]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為5.9份；
[0061]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為16.1份；
[0062]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為9.1份；
[0063]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為10.6份。
[0064]實施例2
[0065]A 組分:
[0066]雙酚A型環氧樹脂E51 13.9份
[0067]乙二醇二縮水甘油醚2.9份
[0068]酚醛胺T31環氧樹脂固化劑2.3份
[0069]B 組分:
[0070]鎢酸鋯66.5份
[0071]C組分:石英砂
[0072]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為20.8份；
[0073]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.6份；
[0074]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為17.7份；
[0075]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為14.6份；
[0076]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.8份；
[0077]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為5.9份；
[0078]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為8.6份。
[0079]實施例3
[0080]A 組分:
[0081]雙酚A型環氧樹脂E51 15.1份[0082]乙二醇二縮水甘油醚2.1份
[0083]酚醛胺T31環氧樹脂固化劑4.3份
[0084]B 組分:
[0085]鎢酸鋯42.6份
[0086]C組分:石英砂
[0087]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為20.1份；
[0088]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.9份；
[0089]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為17.6份；
[0090]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為14.7份；
[0091]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.6份；
[0092]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為6.4份；
[0093]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為8.7份。
[0094]實施例4
[0095]A 組分:
[0096]雙酚A型環氧樹脂E51 14.8份`
[0097]乙二醇二縮水甘油醚2.3份
[0098]酚醛胺T31環氧樹脂固化劑1.9份
[0099]B 組分:
[0100]鎢酸鋯66.5份
[0101]C組分:(石英砂50份花崗巖碎石料50份)
[0102]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為21.3份；
[0103]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.8份；
[0104]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為18.3份；
[0105]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為10.4份；
[0106]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.8份；
[0107]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為8.3份；
[0108]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為9.1份。
[0109]實施例5
[0110]A 組分:
[0111]雙酚F型環氧樹脂NPEF-170 15.3份
[0112]丙烯基縮水甘油醚2.4份
[0113]聚醚胺D400 3.8 份
[0114]B 組分:
[0115]鎢酸鋯42.6份
[0116]C組分:石英砂
[0117]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為21.5份；
[0118]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.6份；
[0119]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為19.1份；
[0120]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為7.5份；[0121]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為16.0份；
[0122]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為8.9份；
[0123]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為10.4份。
[0124]實施例6
[0125]A組分:石英砂
[0126]雙酚F型環氧樹脂NPEF-170 13.7份
[0127]丙烯基縮水甘油醚2.5份
[0128]聚醚胺D400 2.8 份
[0129]B 組分:
[0130]鎢酸鋯66.5份
[0131]C組分:石英砂
[0132]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為21.1份；
[0133]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.8份；
[0134]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為18.5份；
[0135]石料粒度在0.5-0.9m`m之間的為10.3份；
[0136]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.9份；
[0137]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為7.8份；
[0138]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為9.6份。
[0139]實施例7
[0140]A 組分:
[0141]雙酚F型環氧樹脂NPEF-170 14.6份
[0142]丙烯基縮水甘油醚1.9份
[0143]聚醚胺D400 2.5 份
[0144]B 組分:
[0145]鎢酸鋯66.5份
[0146]C組分:石英砂
[0147]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為20.5份；
[0148]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.7份；
[0149]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為18.1份；
[0150]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為12.0份；
[0151]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.7份；
[0152]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為6.9份；
[0153]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為10.1份。
[0154]實施例8
[0155]A 組分:
[0156]雙酚F型環氧樹脂NPEF-170 16.3份
[0157]丙烯基縮水甘油醚3.0份
[0158]聚醚胺D400 2.2 份
[0159]B 組分:[0160] 鎢酸鋯42.6份
[0161 ] C組分:(石英砂50份玄武巖碎料石料50份)
[0162]石料粒度在2.5-4.0mm之間的為20.3份；
[0163]石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.6份；
[0164]石料粒度在0.9-1.6mm之間的為18.8份；
[0165]石料粒度在0.5-0.9mm之間的為11.8份；
[0166]石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.8份；
[0167]石料粒度在0.15-0.22mm之間的為7.4份；
[0168]石料粒度在0.076-0.15mm之間的為9.3份。
[0169]上述各實施例均可采用如下方法制作:
[0170]I)按重量份稱取環氧樹脂、稀釋劑、固化劑、鎢酸鋯及石料按所述重量配比進稱量備用;
[0171]2)將石料放入攪拌機中攪拌均勻備用；
[0172]3)將環氧樹脂、稀釋劑與固化劑常溫下攪拌混合均勻，制成A組分；
[0173]4)將A組分與B組分按`重量比混合均勻；
[0174]5)將A、B與石料按重量百分配比置入攪拌機中攪拌IOmin~30min，混合均勻，得到具有流動性的樹脂混合物；
[0175]6)將具有流動性的數值混合物倒入模具壓實，室溫下放置24h固化成型，脫模可得所述環氧樹脂鎢酸鋯混凝土樣品。
[0176]將第6)工序得到的樣品根據所需要求進行相應的機加工，最終形成可以供加工中心使用的機床底座。
[0177]經實驗測定，本發明所給實施例具有較好的熱穩定性，其中實施例為最佳實施例，參考給內外相關文獻，相對于傳統鑄鐵及混凝土，本發明所述環氧樹脂鎢酸鋯混凝土的熱膨脹系數可降至4.59X 10_6，對制造對溫度變化極為敏感的超高精密加工中心基礎結構件具有較大的指導意義，具體參數見表1。
[0178]表1不同方案材料的熱膨脹系數
[0179]
【權利要求】
1.一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，由A、B、C三組成分組成，其特征在于，各組分包含以下成分及重量配比: A組分:環氧樹脂70%-80%，稀釋劑10%-15%，固化劑10%-20% ； B組分:鎢酸鋯； C組分:石料； A組分與B組分之間的重量百分配比為:1:2.2-1:3.5 ； A、B組分混合后與C組分的重量百分配比為:1:1.17-1:1.61。
2.根據權利要求1所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:所示環氧樹脂為雙酚A或雙酚F液態環氧樹脂。
3.根據權利要求1所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:所述稀釋劑為單環氧基或雙環氧基活性稀釋劑。
4.根據權利要求1所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:所述固化劑為聚酰胺、聚醚胺、脂環胺或脂肪胺透明液態環氧樹脂固化劑中的一種。
5.根據權利要求1所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:所述石料為玄武巖碎石料、花崗巖碎石料和石英砂中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:所述鎢酸鋯質量純度不小于97%。
7.根據權利要求1所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:所述石料按顆粒尺寸大小進行級配的重量份配比是: 石料粒度在2.5-4.0mm之間的為20.1-21.9份； 石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.6-16.9份； 石料粒度在0.9-1.6mm之間的為17.6-19.5份； 石料粒度在0.5-0.9mm之間的為5.9-14.7份； 石料粒度在0.22-0.5mm之間的為15.6-16.1份； 石料粒度在0.15-0.22mm之間的為5.9-9.1份； 石料粒度在0.076-0.15mm之間的為8.6-10.6份。
8.根據權利要求1-7任意一項所述的環氧樹脂鎢酸鋯混凝土，其特征在于:各組分及重量配比為: A組分: 雙酚A型環氧樹脂E51 15.2份 乙二醇二縮水甘油醚1.9份 酚醛胺T31環氧樹脂固化劑1.9份 B組分: 鎢酸鋯66.5份 C組分:石英砂 石料粒度在2.5-4.0mm之間的為21.9份； 石料粒度在1.6-2.5mm之間的為16.9份； 石料粒度在0.9-1.6mm之間的為19.5份； 石料粒度在0.5-0.9mm之間的為5.9份；石料粒度在0.22-0.5mm之間的為16.1份； 石料粒度在0.15-0.22mm之間的為9.1份； 石料粒度在0.076-0.15mm之間的為10.6份。
9.一種環氧樹脂鎢酸鋯混凝土的制備方法，其特征在于:包含以下步驟: .1)按重量份稱取環氧樹脂、稀釋劑、固化劑、鎢酸鋯及石料按所述重量配比稱量備用； .2)將石料放入攪拌機中攪拌均勻備用； .3)將環氧樹脂、稀釋劑與固化劑常溫下攪拌混合均勻，制成A組分； .4)將A組分與B組分按重量比混合均勻； .5)將A、B與石料按重量百分配比置入攪拌機中攪拌10min-30min，混合均勻，得到具有流動性的樹脂混合物； .6)將具有流動性的數值混合物倒入模具壓實，室溫下放置固化成型，脫模可得所述環氧樹脂鎢酸鋯混凝土樣品。
【文檔編號】C04B26/14GK103496887SQ201310421380
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】林彬, 邱爽, 王玉果 申請人:天津大學