新型环氧树脂软模的制备
                        陈秀宇
       （福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建福清350300）
摘要：以聚醚改性硅油为相容剂，硅橡胶和环氧树脂（EP）混合固化制备了具有较高强度和良好脱模性 能的EP软模。红外光谱（FT-IR）分析表明聚醚改性硅油的合成物中含有聚醚与硅油基团，说明反应能够顺 利进行；在聚醚改性硅油作用下，硅橡胶与EP具有良好的相容性，并可通过增减硅橡胶的用量来调节模具 的强度，同时模具的使用寿命显著增加，使用次数至少为硅橡胶模具的100倍；硬脂酸锌的加入使模具的表 面张力降低，脱模性能明显提高，并且已达到菱镁制品的脱模要求。当硅橡胶的质量分数为30%时，加入 20%的硬脂酸锌可使模具的表面张力降至24.83×10-5 N/cm。
关键词：环氧树脂；硅橡胶；模具；硬脂酸锌
前言
室温硫化（RTV）硅橡胶为模具制造业在制模 工艺方面的技术进步奠定了良好的基础。它具有良 好的仿真性、脱模性且制模简单、操作容易，仅需几 小时（室温）即可制成模具。因此，硅橡胶已成为制 模材料的佼佼者[1-3]。将其用于电子器件等场合，可 将元器件（特别是大功率器件）产生的热量通过散 热体及时传递至周围环境中，从而提高了电子产品 的可靠性和使用寿命。此外，该材料在航空航天、化 工仪表、汽车、机械及医疗卫生等领域中得到广泛 应用。
但是，硅橡胶成本高、撕裂强度较低且使用寿命 较短[3]。由于硅橡胶模具强度低，故在制作大型模具 时，需要玻璃纤维的增强和硬模的支撑[4-5]。本文制 备了一种强度可调的环氧树脂（EP）软模，该EP软 模具有较好的强度、仿真性和脱模性。
1实验部分
1.1实验原料
环氧树脂E-44，工业级，上海市树脂有限公司 环氧树脂厂；低分子聚酰胺，工业级，天津市殿龙化 工贸易有限公司；2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚 （DMP-30），化学纯，上海佳辰精细化工；缩合型室 温硫化（RTV）硅橡胶，工业级，溧阳市天禧有机硅材 料有限公司；烯丙醇聚醚，化学纯，南京瑞凡化工有 限公司；含氢硅油，化学纯，济南国邦化工有限公司； 硬脂酸锌、二乙烯三胺，化学纯，国药集团化学试剂 有限公司；甲苯、无水乙醇，分析纯，国药集团化学试 剂有限公司；氯铂酸，分析纯，常熟市常宏贵金属有 限公司。
1.2实验仪器
DF-101B型集热式恒温磁力搅拌器，浙江省乐 清市乐成电器厂；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵， 郑州长城科工贸有限公司；Spectrum 2000型傅里叶 变换红外光谱仪，英国Perkin-Elmer公司；LX-A和 LX-D型硬度计，上海精密仪器仪表有限公司； QC3000型表面张力仪，北京迪索仪器有限公司。
1.3实验制备
1.3.1聚醚改性硅油的制备
在装有搅拌子、温度计和冷凝管的三口烧瓶 中，加入计量的甲苯、硅油和聚醚，边搅拌边升温至 60℃；然后加入氯铂酸-无水乙醇溶液，继续升温至 110℃反应4 h；减压除去甲苯，{zh1}得到浅黄色的 粘油状液体。
1.3.2 EP模具胶的配制及软模的制备
按照配方将计量好的E-44、聚醚改性硅油、硅 橡胶、固化剂、促进剂和润滑剂硬脂酸锌等组分加入 容器中，搅拌均匀后刷在坯件上固化成型。
1.4性能测试
1.4.1红外光谱（FT-IR）表征
采用溴化钾压片法制样，并使用红外光谱仪进 行测定。
1.4.2表面张力测定
将EP模具胶制成平板试片，测定不同浓度的 乙醇水溶液（已测定过表面张力）在该试片上的接触 角θ，以cosθ对液体表面张力作Zisman图，并计算 出样品的临界润湿表面张力。
1.4.3强度和硬度测定
将模具制成长×宽×高×厚为100 cm×50 cm× 50 cm×0.5 cm的空心长方体，待其xx固化后，视其 站立情况来判断强度的大小；采用硬度计测定其邵 氏硬度，当硬度＞90时使用邵尔D进行计量。
2结果与讨论
2.1聚醚改性硅油的FT-IR表征
硅橡胶与EP相容性较差，固化前不易形成均 匀的共混物，利用相容剂可改善两者的相容性及界 面状态，这是提高高分子合金性能的有效手段。经 聚醚改性的硅油具有较高的界面活性，作为硅橡胶 与EP体系的相容剂，可使填充RTV硅橡胶的EP 固化物具有较高的冲击强度和剥离强度。图1为聚 醚改性硅油的FT-IR谱图。

由图1可知，3 417 cm-1为-OH的伸缩振动峰； 2 962、2 858 cm-1分别为-CH3和-CH2中C-H的吸收 峰，1 455、1 373 cm-1分别为-CH3和-CH2中C-H的 弯曲振动峰；1 150 cm-1为Si-O-Si的特征峰，1 260、 803 cm-1分别为Si-CH3和Si-CH2的特征峰。由此表 明试样中存在着聚硅氧烷链段和聚醚基团。而Si-H 的特征吸收峰2 169、925、893 cm-1和C=C的特征吸 收峰1 650 cm-1均未出现在FT-IR谱图中，说明聚 醚改性硅油的合成反应已基本完成。
2.2 EP模具的表面张力和强度
只有表面张力低于模具表面张力的液体或固体 才能在该模具表面上自动铺展或粘附，因此模具表 面张力越小，能在其表面上铺展和粘附的液体与固 体越少，其润湿性能就越差，故脱模性能也就越好。 图2为硅橡胶用量与EP软模表面张力的关系， 表1列出了硅橡胶用量与EP软模的硬度和强度的 关系。由图2和表1可知，随着硅橡胶用量的增大， 模具的表面张力和硬度均下降；当w（硅橡胶）＞60% 时，模具需要硬模的支撑方可站立。硅橡胶的用量可 根据实际需要来确定，一般控制在30%～40%之间， 但此时模具的表面张力仍较大。若将该EP模具用于 制备菱镁制品时，则脱模时容易损坏坯件；若要求坯 件具有较高的强度，则需要延长加工时间。因此，可 借助于内脱模剂来进一步降低模具的表面张力。

在保持其他条件不变的情况下，仅改变硬脂酸 及硬脂酸盐的用量，则硬脂酸及硬脂酸盐对EP软 模表面张力的影响如图3所示。由图3可知，在硅橡 胶用量相同（30%）的条件下，硬脂酸及硬脂酸盐均 能使EP软模的表面张力降低；其中硬脂酸锌的作 用尤为突出，制得的模具表面张力符合菱镁制品的 脱模要求。这是由于硬脂酸锌主要起着内脱模剂 的作用，能够从树脂基体中渗出扩散到固化制品表 面，在模具和制品之间形成一层隔离膜，从而起到脱 模剂的作用。

2.3 EP模具的成本与寿命
缩合型硅橡胶的价格通常为30 000元/t左右， 而E-44的价格为26 500～28 000元/t。菱镁制品所 用的硅橡胶模具使用30～50次后，经常会因受热或 拉扯而报废；而EP软模却经久耐用，使用次数超过 5 000次。综合原料价格和使用寿命等因素，可计算 出EP软模的成本为硅橡胶模具的1/100～1/200。
3结论
（1）硬脂酸锌和硅橡胶的加入，可以明显降低 EP软模的表面张力，脱模性能明显提高，并且已达 到菱镁制品的脱模要求。
（2）采用改性EP软模代替硅橡胶模具，可节省 成本、延长使用寿命且操作更简便。
参考文献
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