[发明专利]一种高强度矿物铸造机床机架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物铸造技术领域，涉及一种高强度矿物铸造机床机架及其制备方法。

背景技术

矿物铸件是以天然石料为骨料、热固性树脂为胶黏剂，经过混合搅拌、振动密实、聚合反应固化而制成的一种高充填的新型复合材料。矿物铸件材料的振动阻尼能力是铸铁的6-8倍，比钢铁的振动阻尼高大约9-10倍，因为材料的阻尼性能越高，其加工精度越高，所以采用矿物铸件床身的机床具有良好的加工性能。由于矿物铸件材料的比热较高，但热传导系数很低，因此材料具有良好的热稳定性。矿物铸件还有密度小、耐腐蚀、尺寸稳定性好，生产周期短、成本低(低于铸铁)、材料来源广泛等优势，因此在实际制造工业中，可以替代铸铁等传统金属材料，能够减少大气污染、降低材料成本。

但是现有技术中的矿物铸件的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度较低，在使用过程中容易造成开裂、断裂等问题。如中国专利申请(CN201610069783.8)公开了一种基于鹅卵石的复材机床床身矿物铸件及其制备方法，以鹅卵石和石英砂为主料，以耐高温环氧树脂为粘结剂，以碳纤维和稀有金属为填料，然而其强度仍有待提高，并且传统的热固性环氧树脂本身交联密度很高，主链段在加热时运动困难，在固化成型后脆性大、韧性小，抗剥离强度极差，因此导致制得的矿物铸件易开裂，强度提高有限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、抗震性能优异、外观好的矿物铸造机床机架。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高强度矿物铸造机床机架，所述机床机架包括以下重量份数的组分：

花岗岩砂 100份，

高岭土 15-33份，

重晶石粉 6-8份，

SEBS颗粒 16-23份，

改性环氧树脂 20-25份，

固化剂 13-21份，

玻璃纤维 15-23份。

本发明的机床机架以花岗岩砂为主料，添加了15-33份的高岭土，高岭土能够提高矿物铸件的强度和韧性，并能提高矿物铸件的耐热、耐腐蚀和耐候性；并且高岭土与SEBS、环氧树脂具有较好的相容性，产生较强的连接力，从而增强矿物铸件的力学性能。但高岭土不能添加过多，否则会导致矿物铸件的脆性。添加的重晶石粉一方面可以作为填料增加矿物铸件的密度和强度，另一方面能够与高岭土协同作用，赋予矿物铸件良好的光学稳定性和光泽度，提高矿物铸件的外观性能；并且能够提高本发明主料与SEBS的结合性能，从而提高矿物铸件的整体性能。本发明中添加的SEBS能够提高矿物铸件的韧性和抗冲击性能，进一步提高其防震性能，避免了矿物铸件容易开裂的问题。

作为优选，所述花岗岩砂包括第一级花岗岩砂和第二级花岗岩砂，第一级花岗岩砂的粒径为500-800μm，第二级花岗岩砂的粒径为30-100μm，所述高岭土的粒径为5-10μm。

常规矿物铸件主料粒径一般为数十毫米，本发明改变传统，将主料制成微米级别粒径的颗粒，显著提高了矿物铸件的强度和韧性；同时本发明将主料花岗岩砂制成两种粒径的颗粒，较大粒径的第一级花岗岩砂作为骨料，较小粒径的第二级花岗岩砂和高岭土作为填料，第二级花岗岩砂和高岭土搭配使用，形成级配关系，进一步提高矿物铸件的密度和力学性能，能够有效保证矿物铸件的强度，而单独使用高岭土作为填料使用时，难以保证矿物铸件的强度。

作为优选，所述第一级花岗岩砂和第二级花岗岩砂的重量比例为(70-85):(15-30)。

作为优选，所述改性环氧树脂为添加有改性纳米SiC的环氧树脂。

纳米SiC活性很强，加入到环氧树脂中能够有效改善其柔韧性、抗冲击性能和耐湿热性，避免固化成型后脆性大、韧性小，抗剥离强度差的问题，从而提高矿物铸件的力学性能，延长其使用寿命。

作为优选，所述改性纳米SiC为接枝有聚乙二醇的纳米SiC。

接枝在纳米SiC的聚乙二醇在催化剂存在下能够与环氧树脂发生化学键接，改善改性环氧树脂的柔韧性，并降低了改性环氧树脂的粘度，增加了改性环氧树脂的流动性，使得改性改性环氧树脂在浇铸时更好地渗透到骨料和填料的内部，延长固化时间，达到更好的胶结效果。同时聚乙二醇在纳米SiC表面建立了空间位阻稳定层，提高了纳米SiC在环氧树脂中的分散稳定性。

作为优选，所述改性纳米SiC的添加量为环氧树脂重量的1.8-2.5％。

作为优选，所述固化剂为聚醚胺和芳香胺中的至少一种。

8、本发明的另一目的在于提供一种高强度矿物铸造机床机架的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：