[发明专利]用于制造准等静压软模的原料组合物、准等静压软模及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具制造技术领域，具体的，本发明涉及用于制造准等静压软模的原料组合物、准等静压软模及其制造方法。

背景技术

目前，粉末冶金中常用的准等静压用模具包括塑料软模、橡胶软模、硬脂酸锌粉末填充料等。这些准等静压用模具都具有传力介质的工作压力范围大、操作简便、可以制造形状复杂且密度均匀的压坯等优点。其中，硅橡胶具有较好的弹性、抗老化性能好、无毒或低毒、成型操作条件易于实现等特点，是比较理想的软模用材料。

我国球床式高温气冷堆所使用的球形燃料元件直径为60mm，整体为石墨基体，外层为厚约5mm左右的无燃料区，内部为球形包覆颗粒(TRISO)弥散在石墨基体的燃料区。为保证元件球具有尽量小的热力学各向异性，上述的球形燃料元件所采用的就是软模准等静压工艺制造。其中，进行压制时压力是由液压机冲头压缩钢模内的软模再传递给软模内的粉体，由于软模材料具有流体般特性，能使模内粉末较均匀压缩成型。

因此，所采用的硅橡胶需要承受30MPa左右的压力，对硅橡胶的力学性能具有较高要求，需要有足够的硬度、强度以及良好的传力特性等；另外，考虑软模的制造工艺，需要硅橡胶原料具有适宜的加工性能，如好的流动性、易于脱泡、易于硫化等。市售硅橡胶原材料难以同时适应本软模的制造工艺特性和力学特性。

所以，针对上述特殊的要求，硅橡胶原材料配方及软模制造工艺仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，目前市售的硅橡胶原材料无法同时满足用于制造球形燃料元件的准等静压软模的力学特性和制造工艺特性。所以，发明人经过长期的研究，在本申请中的硅橡胶中，进一步添加特定配比的、且种类合适的粉末填料、增塑剂、硫化剂及其分散剂、催化剂，能够提高利用该原料组合物制造出的准等静压软模的力学特性和制造工艺特性。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种高硬度、良好传力特性或适宜加工特性的准等静压软模。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种用于制造准等静压软模的原料组合物。

根据本发明的实施例，所述原料组合物包括：基础聚合物，100重量份；填料，18～26重量份；增塑剂，60～80重量份；硫化剂，20～30重量份；硫化剂分散剂，40～50重量份；催化剂，0.5～3重量份。

发明人经过长期地研究过程发现，本发明实施例的原料组合物，在5～10摄氏度下混合后具有良好的稳定性、无挥发性且粘度较低，满足制造准等静压软模的真空浇注的加工要求，且无有害物质分解挥发、环保安全，并能使制造出的准等静压软模的强度高、传力特性好，进而使采用准等静压软模制造的元件球具有较小的热力学各向异性。

另外，根据本发明上述实施例的原料组合物，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述基础聚合物为α,ω-二羟基聚硅氧烷；所述填料包括脱水白炭黑粉末、碳酸钙粉末和石英粉的至少之一；所述增塑剂为聚二甲基硅氧烷；所述硫化剂为包括氧化二苯甲酰和二氯过氧化苯甲酰的至少之一；所述硫化剂分散剂为二甲基硅油；以及所述催化剂为铂催化剂。

根据本发明的实施例，所述填料为脱水白炭黑粉末、碳酸钙粉末和石英粉的组合，其中，所述脱水白炭黑粉末的用量为8～10重量份、所述碳酸钙粉末的用量为5～8重量份、所述石英粉的用量为5～8重量份。

根据本发明的实施例，所述硫化剂为氧化二苯甲酰和二氯过氧化苯甲酰的组合，所述氧化二苯甲酰和所述二氯过氧化苯甲酰的质量比为1:1。

根据本发明的实施例，所述基础聚合物α,ω-二羟基聚硅氧烷在常温下的粘度为20～25Pa·s，所述聚二甲基硅氧烷在常温下的粘度为1～3Pa·s。

根据本发明的实施例，所述脱水白炭黑粉末的粒径为10～50nm，比表面积不小于350m²/g；所述碳酸钙粉末的粒径为40～80nm，比表面不小于25m²/g。

根据本发明的实施例，所述原料组合物在5～10摄氏度下的粘度不高于50Pa·s。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种制造准等静压软模的方法。