金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，原料以重量份计包括：带有乙烯基的聚硅氧烷１００份，补强剂１０～８０份，导热助剂５～３０份，耐热助剂０．３～５份，硫化剂０．５～５份。本发明专利技术的金属饰品浇注成型用模具材料制备的模具具有良好的导热性和耐热性，可降低模具材料的温升以及由此引发的降解，延长硅橡胶的使用寿命。此外，该模具重量轻且易于操作，金属饰品能非常顺利地从模具中脱除下来。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种硅橡胶模具，尤其是一种金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料及其应用。
技术介绍
通常具有特定形状的金属饰品，如发夹或胸针，是通过将金属饰品原料低熔点金属合金的熔体浇注入具有指定形状的模具，冷却固化后制得的。一般，采用金属材料制作的模具作为金属饰品浇注成型用模具，这种模具是通过对金属进行加工使其具有指定形状，其生产成本高，并存在着重且难以操作的问题。此外，从室温到金属浇注温度的往复变化会使金属模具变形。20世纪后半叶研制成功的液体硅橡胶具有优异的仿真性、脱模性和极低的收缩率，且加工成型方便等特点，成为一种优良的模具材料。许多成型加工领域纷纷采用液体硅橡胶代替金属或其它材料制造工作模具。目前硅橡胶模具已广泛应用于高频压花制革制鞋、文物复制、塑料成型、精密铸造、机械测绘以及石膏、低熔点金属合金成型等领域。但某些金属合金浇注成型过程中金属熔体温度高达350-400℃，液体硅橡胶模具的耐热性达不到要求。高温硫化硅橡胶比液体硅橡胶具有更高的耐热稳定性，同时具有优良的仿真性和脱模性，因此可作为低熔点金属合金饰品浇注成型模具用材料。以高温硫化的聚硅氧烷为主要原料，通过配合补强剂、过氧化物硫化剂及其它添加剂，经混炼、塑形、高温硫化等过程，即可方便地制成金属饰品浇注成型用模具，因此，这种模具的生产成本低。由于硅橡胶模具在反复使用过程中受热、氧和机械疲劳作用，使其物理机械性能逐渐降低，表面出现变色、硬化变脆，导致裂缝，并产生小碎片，从而影响金属饰品的美观，最终模具失去使用价值。高温硫化硅橡胶只能在300℃下短期使用，其原因是由于高温时硅橡胶发生主链解扣式降解和侧链的氧化反应，因此在金属合金浇注成型过程中高温硫化硅橡胶模具的使用寿命较短，更换频率高，生产效率低，且使用后的废橡胶模具回收再利用困难，造成资源浪费和环境污染。通过添加耐热助剂，抑制聚硅氧烷主链解扣式降解和侧链的氧化反应，能提高有机硅橡胶的耐热性，延长硅橡胶模具的使用寿命。另外，与金属材料相比，有机硅橡胶的导热性较差，其导热系数一般只有0.16W/(m·K)，不能把金属饰品浇注成型固化过程中放出的热量有效、快速地散发到周围环境中，影响饰品的质量和生产效率以及模具的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有优良的耐热性、导热性，轻且易于操作的金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料。一种金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，原料以重量份计包括带有乙烯基的聚硅氧烷100份，补强剂10～80份，导热助剂5～30份，耐热助剂0.3～5份，硫化剂0.5～5份。所述的带有乙烯基的聚硅氧烷为聚甲基乙烯基硅氧烷或聚甲基苯基乙烯基硅氧烷中的至少一种。所述的带有乙烯基的聚硅氧烷中乙烯基硅氧烷链节的摩尔百分比含量为0.05-0.50％，优选0.08-0.40％。带有乙烯基的聚硅氧烷可以选用普通市售产品，成都有机硅研究所的110-2甲基乙烯基硅橡胶等均可采用。未经补强的聚硅氧烷的强度较差，需要加入各种颗粒状的补强剂。气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、石英粉、硅藻土、玻璃微球、氧化铁、氧化锌、二氧化钛、氧化镁、滑石、硅酸铝、氧化铝、碳酸钙、碳黑均可用作补强剂或半补强剂。100重量份的带有乙烯基的聚硅氧烷使用补强剂10至80重量份、优选15至70重量份，最优选20至60重量份。硅石填料如气相二氧化硅或沉淀二氧化硅具有优异的增强效应，用BET吸附法测得其比表面积为50-400m2/g，优选为100-350m2/g，并且其表面是未经处理或用有机硅处理过的，如氯硅烷、烷氧基硅烷、硅氮烷均是理想的有机硅化合物。当使用未经处理的补强剂如沉淀二氧化硅时，可使用结构控制剂在硅橡胶混炼过程中对沉淀二氧化硅进行处理，以改善胶料的工艺性能、储存稳定性和物理机械性能。二苯基硅二醇、低分子量羟基硅油、含烷氧基的有机硅烷中的至少一种可作为结构控制剂。对于硅橡胶制成的金属饰品浇注成型用模具，由于其刚性较差，因此有必要将模具做得厚一些。当厚度增大时，由于导热性变差且金属饰品原料的均匀冷却变得困难，因此所用硅橡胶的热导率非常重要。导热助剂可调节硅橡胶的热导率，作为用于提高热导率的导热助剂，导热助剂可以采用金属粉末、石墨、氧化铝、氮化铝及氮化硼。对于金属饰品浇注成型用模具，理想的是采用热导率为0.17-0.40W/m·℃的硅橡胶。当热导率低于0.17W/m·℃时，热传导差。而当强制提高热导率时，会增大填料的用量，并影响到硅橡胶的物理性能，有可能使模具在实际应用中破裂。在金属饰品浇注成型过程中，由于硅橡胶模具在重复使用过程中反复暴露在较高温度下，所以硅橡胶的耐热性能也很重要。能够作为耐热助剂的为过渡金属的化合物，如过渡金属脂肪酸盐、过渡金属硅烷醇盐或过渡金属氧化物中的至少一种。此类过渡金属的化合物具有可变价态，能够消除自由基。过渡金属的脂肪酸盐如辛酸铁，辛酸铈或丙氧基钛化合物；过渡金属硅烷醇盐，如硅烷醇铁盐；过渡金属氧化物如氧化铁或氧化钛。在含乙烯基聚有机硅氧烷中使用的硫化剂为过氧化物，例如过氧化二苯甲酰、2，4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯或2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷中的至少一种。优选过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯或2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷。过氧化物受热分解产生自由基，通过自由基反应使含有乙烯基的聚硅氧烷硫化。用本专利技术硅橡胶模具材料制备模具的方法为用捏合机将各组份混炼均匀，将所得到的混合物通过模压成型机成型，并在120～180℃加热和加压硫化，然后在180～210℃进行二段硫化，除去硫化过程中产生的小分子物质。用来制备模具的硅橡胶(已经添加有助剂)的硬度、延伸率及模量对硅橡胶的抗变形能力均有影响。控制硅橡胶的变形可通过提高硅橡胶的硬度实现。硅橡胶的硬度受聚硅氧烷生胶种类、硫化剂种类、添加剂种类或其混合比率的影响，并且通过调节上述因素可改变硅橡胶的硬度。对于硅橡胶制成的金属饰品浇注成型用模具，希望采用邵氏A硬度为40-70(邵氏A硬度计测出橡胶的硬度)优选硬度为50-65的硅橡胶。邵氏A硬度小于40的硅橡胶，模具很容易变形。邵氏A硬度超过70的硅橡胶，由于其延伸率降低，因此难以变形，在重复取出金属饰品过程中易使模具出现破裂。此外，但并非为了限定，本专利技术所用的硅橡胶的特征在于，理想的断裂延伸率为400-650％。本专利技术的金属饰品浇注成型用模具具有良好的导热性，可降低模具材料的温升以及由此引发的降解，可延长硅橡胶的使用寿命。此外，该模具重量轻且易于操作，金属饰品能非常顺利地从模具中脱除下来。具体实施例方式实施例1向100重量份的聚甲基乙烯基硅氧烷(由三甲基硅氧烷封端，并由99.88％二甲基硅氧烷单元和0.12％甲基乙烯基硅氧烷单元制成)中，于室温下在捏合机中分别与下列物质混合首先与30份比表面积为200m2/g的气相二氧化硅混合，然后与20.0重量份的导热助剂氧化铝和0.5重量份的耐热助剂氧化铈混合，再与3.5重量份的硫化剂过氧化二叔丁基混合，得到模具材料。将该模具材料在160℃、5MPa下模压成型20分钟，然后在180℃下二段硫化4小时，即可制得金属饰品浇注成型用模具。制得的金属饰品浇注成型用模具具有如下的物理性能邵氏A硬度为51；延伸率为550％；热导率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，其特征在于，原料以重量份计包括：带有乙烯基的聚硅氧烷１００份，补强剂１０～８０份，导热助剂５～３０份，耐热助剂０．３～５份，硫化剂０．５～５份。

【技术特征摘要】
1.一种金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，其特征在于，原料以重量份计包括带有乙烯基的聚硅氧烷100份，补强剂10～80份，导热助剂5～30份，耐热助剂0.3～5份，硫化剂0.5～5份。2.如权利要求1所述的金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，其特征在于所述的带有乙烯基的聚硅氧烷为聚甲基乙烯基硅氧烷或聚甲基苯基乙烯基硅氧烷中的至少一种。3.如权利要求1所述的金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，其特征在于所述的带有乙烯基的聚硅氧烷中乙烯基硅氧烷链节的摩尔百分含量为0.05～0.50％。4.如权利要求1所述的金属饰品浇注成型用硅橡胶模具材料，其特征在于所述的补强剂为气相二氧化硅、沉淀二氧化硅，也采用一些半补强填料和增量填料，如石英粉、硅藻土、玻璃微球、氧化铁、氧化锌、二氧化钛、氧化镁、滑石粉、硅酸铝、氧化铝、碳酸钙或碳黑中的至少一种。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：申屠宝卿，周晓光，翁志学，陆晓忠，甘滕飞，陶新姚，
申请(专利权)人：浙江新光饰品有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]