[发明专利]酚醛树脂组合物及其制备方法和在制备冲压模具中的应用

说明书

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种酚醛树脂组合物及其制备方法和在制备冲压模具中的应用。所述组合物按照质量份包括，改性酚醛树脂10~40份，丁苯橡胶10~40份，铁粉5~12份，碳基材料6~8份，非铁金属粉7~13份，金属氧化物0.2~3份，改性玄武岩纤维10~13份和分散剂2.4~5.3份。本发明提供的酚醛树脂组合物及其制备方法和应用创新性地以多种增强相联合增强聚酰亚胺改性酚醛树脂，综合利用各种增强相的增强特性和协同增强效果，提高高分子复合材料的综合性能。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种酚醛树脂组合物及其制备方法和在制备冲压模具中的应用。

背景技术

随着全球汽车行业的蓬勃发展，众多车企需要不断的创新，整车制造企业推出新车型的周期越短，市场品牌占领越快速。无论是推出新车型还是对原有车型进行改造升级，都需要对汽车产品进行试制，以直观反映整车外观和造型、尺寸合理性和质量是否合格。在设计工程师完成对外观造型和汽车零件设计后，需要根据设计数据制作样车，并通过试验评价挖掘样车的不足之处进而进行设计变更，而后再制备后一版本样车，经过数轮样车试制和试验评价后，才能进行新车型的设计定型和批量生产。在样车试制过程中，需要采用大量冲压模具来完成钣金类零部件（例如，汽车的车身、底盘等零部件）的冲压加工成型，即通过模具和压力机对板材金属施加外力进行压力加工，从而获得所需要的形状与尺寸，因此，冲压模具在样车试制中的重要性不言而喻。为了缩短样车试制的开发周期和成本，提高汽车产品的竞争性和时效性，快速模具技术受到人们的广泛关注。快速模具技术（RapidTooling-RT）是由快速成型技术（Rapid Prototyping-RP）演变发展而来的一类快速制造模具的新方法和新工艺。然而，受限于传统黑色金属（如铸铁、铸钢）体系模具材料价格高、制备过程高污染高耗能、加工周期长等弊端，传统样车试制模具已成为限制汽车行业新车型开发过程中样车试制技术发展的瓶颈，无法满足现有样车试制领域低成本、短周期、节能环保的要求；同时，现有黑色金属模具材料也无法满足中大型企业的高标准、高利用率、高效率、多品类、个性化的模具使用需求，无法与铝合金、镁合金等材料的汽车零部件成型性能相匹配，导致产品冲压成型质量不佳。因此，亟需对样车试制冲压模具及配套技术进行开发，从模具材料、模具设计到模具制造等各方面都紧跟汽车制造业（特别是新能源汽车领域）绿色制造、短周期、多品种、低成本的发展趋势。在此背景下，开发新型高分子复合材料用于样车试制所需的冲压模具不但缩短了模具制造时间、降低了模具制造成本、提高了模具制造精度，而且具有重量轻、耐腐蚀、抗震耐磨、节能环保等独特优势，与样车试制领域对冲压模具的使用需求高度吻合。

酚醛树脂是以酚类化合物与醛类化合物经加成缩聚反应制得的一类合成树脂，是高分子材料中使用最早、用量最大的品种之一。但酚醛树脂固化所需的温度高、固化时间长，使得其生产效率低，而且酚醛树脂脆性大、韧性差、力学性能不佳，严重制约了酚醛树脂更广泛的应用。因此，综合性能不佳的酚醛树脂不能直接应用于样车试制冲压模具材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种酚醛树脂组合物及其制备方法和在制备冲压模具中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种酚醛树脂组合物，所述组合物按照质量份包括，改性酚醛树脂 10~40份，丁苯橡胶 10~40份，铁粉 5~12份，碳基材料 6~8份，非铁金属粉7~13份，金属氧化物 0.2~3份，改性玄武岩纤维 10~13份和分散剂 2.4~5.3份。

可选实施方式中，所述碳基材料选自碳纳米管和/或碳纤维；所述非铁金属粉选自Zr、Ni或Cu中至少一种；所述金属氧化物为Al₂O₃、TiO₂、Ni₂O₃、Fe₃O₂或CoO中至少一种。