本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種人造花崗巖復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國航空航天、天文觀測、激光核聚變、軍工業(yè)、現(xiàn)代醫(yī)療、汽車制造等國家高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與需求，迫使對機床設(shè)備提出越來越高的要求。為了這些高新行業(yè)的發(fā)展需要，高精度、智能化、高效率、綠色循環(huán)已成為先進制造裝備技術(shù)的發(fā)展趨勢。為了降低加工時間，提高加工效率，必然要增大切削量、提高切削速度，但是也會引起機床的振動，過大振動對機床加工是及其不利的，尤其是對超精密加工而言，甚至?xí)霈F(xiàn)崩刃現(xiàn)象，嚴重影響機床的正常工作和工作壽命。機床振動會直接影響到加工的形狀輪廓精度和表面粗糙度和加工尺寸精度，而且產(chǎn)生的噪聲也會影響操作人員的工作環(huán)境。床身作為機床核心基礎(chǔ)件之一，除了承擔(dān)其他單元部件的重量以外，其主要作用就是減振功能。
為了減低機床的振動，提高床身性能通常通過以下兩種方式來改善：(1)通過優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)；(2)采用新型性能優(yōu)良材料。傳統(tǒng)床身的制造多采用鑄鐵材料，之所以較多采用鑄鐵材料，主要是因為鑄鐵材料抗壓強度高、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定、良好的流動性、易加工性、加工工藝成熟，但是材料的阻尼特性達到了極限，無法消除在機械加工過程產(chǎn)生的振動，影響加工精度和表面粗糙度，而且鑄鐵材料也存在其他缺點：如制造工藝復(fù)雜、制造成本高、耐腐蝕性差、能耗消耗大，污染嚴重，加工周期長、殘余熱應(yīng)力無法完全消除，熱穩(wěn)定差，吸振性差，這些缺點嚴重背離了綠色發(fā)展趨勢。由于天然花崗巖表面內(nèi)部本身存在裂紋和氣孔，經(jīng)過礦山設(shè)備切割、破碎處理后，骨料表面難免會產(chǎn)生微裂紋和缺陷，這些裂紋和缺陷在常溫攪拌過程中，粘結(jié)劑很難浸入到微裂縫中，骨料與粘結(jié)劑粘結(jié)不充分，影響材料的抗壓強度。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種人造花崗巖復(fù)合材料及其制備方法，將粗骨料浸入經(jīng)過水浴加熱的粘結(jié)劑預(yù)處理，通過加熱粘結(jié)劑使得粘結(jié)劑的流動性更佳容易填補、修復(fù)骨料表面的微裂縫和缺陷，使得骨料與粘結(jié)劑粘結(jié)更加牢固，提高材料的抗壓強度，能夠滿足超精密床身的性能要求。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種人造花崗巖復(fù)合材料，它是由下述重量百分比的原料制成：骨料89.9%、樹脂5.4%、固化劑3.6%和稀釋劑1.1%。
所述骨料為濟南青花崗巖骨料，按照尺寸大小分為5個等級，5個等級的重量配比如下：粒徑<0.18mm：10%~15%，粒徑0.18mm~2.36mm：10%~15%，粒徑2.36mm~5mm：35%~40%，粒徑5mm~10mm：20%~25%，粒徑10mm~15mm：15%。
所述樹脂為雙酚a型環(huán)氧樹脂e44，固化劑為650型聚酰胺樹脂，稀釋劑為丙酮。
所述的人造花崗巖復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將骨料清洗、破碎、篩分、烘干，得到粗骨料和細骨料，其中粗骨料為粒徑大于2.36mm的骨料，細骨料為粒徑小于2.36mm的骨料；
（2）按照重量配比稱取樹脂、固化劑和稀釋劑，混合攪勻得到粘接劑；
（3）骨料預(yù)處理；將步驟（2）得到粘接劑進行水浴加熱，然后將步驟（1）中的粗骨料加入經(jīng)過水浴加熱的粘結(jié)劑中，攪拌，待粘結(jié)劑完全浸入骨料表面缺陷，取出骨料，篩分，恒溫烘干處理；
（4）按照步驟（2）的方法重新制備粘結(jié)劑，將步驟（3）預(yù)處理后的粗骨料和步驟（1）得到的細骨料按照配比稱重，混勻，并與該重新制備的粘結(jié)劑混合攪拌均勻，注入到涂有脫模劑的模具中，模具固定在振動臺上振動成型；
（5）室溫固化、養(yǎng)護，成品。
所述步驟（3）中水浴加熱后的粘結(jié)劑溫度為40~45℃，攪拌時間為20min。
所述步驟（3）中的恒溫烘干處理時的溫度為20~40℃，烘干時間為8~12h。
所述步驟（4）中振動臺的振動頻率為100~125hz，振幅0.14~0.25mm，振動時間30min。
所述步驟（5）中室溫固化24h，室溫養(yǎng)護10天。
本發(fā)明的有益效果：人造花崗巖復(fù)合材料制備所用的骨料是天然石料經(jīng)過切割、破碎、篩分而得，花崗巖表面內(nèi)部本身存在裂紋和氣孔，經(jīng)過礦山設(shè)備切割、破碎處理后，骨料表面難免會產(chǎn)生微裂紋和缺陷，這些裂紋和缺陷在常溫攪拌過程中，常溫下粘結(jié)劑難浸入到微裂縫中，骨料與粘結(jié)劑粘結(jié)不充分，影響材料的抗壓強度、抗彎強度、抗沖擊性能等。
本發(fā)明采用人造花崗巖復(fù)合材料水浴加熱粘結(jié)劑浸入骨料預(yù)處理方法，與常規(guī)方法制備的人造花崗巖復(fù)合材料，粘結(jié)劑經(jīng)過水浴加熱后，更加容易浸入骨料表面微裂痕和缺陷，對骨料表面進行填補、修復(fù)，使得骨料與粘結(jié)劑粘結(jié)更加牢固，提高材料的抗壓強度。人造花崗巖復(fù)合材料骨料水浴加熱攪拌預(yù)處理技術(shù)能夠減少因骨料表面微裂痕和缺陷造成的抗壓強度低現(xiàn)象，提高了人造花崗巖復(fù)合材料的抗壓強度。經(jīng)過實驗得知，采用骨料水浴加熱粘結(jié)劑攪拌預(yù)處理技術(shù)制備的人造花崗巖復(fù)合材料，比常規(guī)方法制備的人造花崗巖復(fù)合材料抗壓強度提高了10%～15%。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明做進一步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
實施例1
本實施例的人造花崗巖復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將骨料清洗、破碎、篩分、烘干，得到粗骨料和細骨料，其中粗骨料為粒徑大于2.36mm的骨料，細骨料為粒徑小于2.36mm的骨料；骨料選用“濟南青”天然花崗巖5000g，其中：
粒徑<0.18mm，500g，占骨料總量10%；
粒徑0.18mm~2.36mm，750g，占骨料總量15%；
粒徑2.36mm~5mm，1750g，占骨料總量35%；
粒徑5mm~10mm，1250g，占骨料總量25%；
粒徑10mm~15mm，750g，占骨料總量15%；
（2）按照重量配比稱取雙酚a型環(huán)氧樹脂e44300g、650型聚酰胺樹脂200g和丙酮60g，混合攪勻得到粘接劑；
（3）骨料預(yù)處理；將步驟（2）得到粘接劑進行水浴加熱至40℃，然后將步驟（1）中的粗骨料加入經(jīng)過水浴加熱的粘結(jié)劑中，攪拌20min，待粘結(jié)劑完全浸入骨料表面缺陷，取出骨料，篩分，在20℃的條件下烘干12h；
（4）按照步驟（2）的方法重新制備粘結(jié)劑，將步驟（3）預(yù)處理后的粗骨料和步驟（1）得到的細骨料按照配比稱重，混勻，并與該重新制備的粘結(jié)劑混合后注入強制攪拌機攪拌5min，攪拌均勻后，注入到涂有脫模劑的模具中，模具固定在振動臺上振動成型，振動臺的振動頻率為100~125hz，振幅0.14~0.25mm，振動時間30min；
（5）室溫固化24h、室溫養(yǎng)護10天，成品。
通過上述制備方法和骨料配比獲得人造花崗巖復(fù)合材料，其抗壓強度為125.5mpa。
實施例2
本實施例的人造花崗巖復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將骨料清洗、破碎、篩分、烘干，得到粗骨料和細骨料，其中粗骨料為粒徑大于2.36mm的骨料，細骨料為粒徑小于2.36mm的骨料；骨料選用“濟南青”天然花崗巖5000g，其中：
粒徑<0.18mm，500g，占骨料總量10%；
粒徑0.18mm~2.36mm，750g，占骨料總量15%；
粒徑2.36mm~5mm，1750g，占骨料總量35%；
粒徑5mm~10mm，1250g，占骨料總量25%；
粒徑10mm~15mm，750g，占骨料總量15%；
（2）按照重量配比稱取雙酚a型環(huán)氧樹脂e44300g、650型聚酰胺樹脂200g和丙酮60g，混合攪勻得到粘接劑；
（3）骨料預(yù)處理；將步驟（2）得到粘接劑進行水浴加熱至45℃，然后將步驟（1）中的粗骨料加入經(jīng)過水浴加熱的粘結(jié)劑中，攪拌20min，待粘結(jié)劑完全浸入骨料表面缺陷，取出骨料，篩分，在40℃的條件下烘干8h；
（4）按照步驟（2）的方法重新制備粘結(jié)劑，將步驟（3）預(yù)處理后的粗骨料和步驟（1）得到的細骨料按照配比稱重，混勻，并與該重新制備的粘結(jié)劑混合后注入強制攪拌機攪拌5min，攪拌均勻后，注入到涂有脫模劑的模具中，模具固定在振動臺上振動成型，振動臺的振動頻率為100~125hz，振幅0.14~0.25mm，振動時間30min；
（5）室溫固化24h、室溫養(yǎng)護10天，成品。
通過上述制備方法和骨料配比獲得人造花崗巖復(fù)合材料，其抗壓強度為116.7mpa。
實施例3
本實施例的人造花崗巖復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將骨料清洗、破碎、篩分、烘干，得到粗骨料和細骨料，其中粗骨料為粒徑大于2.36mm的骨料，細骨料為粒徑小于2.36mm的骨料；骨料選用“濟南青”天然花崗巖5000g，其中：
粒徑<0.18mm，750g，占骨料總量15%；
粒徑0.18mm~2.36mm，500g，占骨料總量10%；
粒徑2.36mm~5mm，2000g，占骨料總量40%；
粒徑5mm~10mm，1000g，占骨料總量20%；
粒徑10mm~15mm，750g，占骨料總量15%；
（2）按照重量配比稱取雙酚a型環(huán)氧樹脂e44300g、650型聚酰胺樹脂200g和丙酮60g，混合攪勻得到粘接劑；
（3）骨料預(yù)處理；將步驟（2）得到粘接劑進行水浴加熱至42℃，然后將步驟（1）中的粗骨料加入經(jīng)過水浴加熱的粘結(jié)劑中，攪拌20min，待粘結(jié)劑完全浸入骨料表面缺陷，取出骨料，篩分，在30℃的條件下烘干10h；
（4）按照步驟（2）的方法重新制備粘結(jié)劑，將步驟（3）預(yù)處理后的粗骨料和步驟（1）得到的細骨料按照配比稱重，混勻，并與該重新制備的粘結(jié)劑混合后注入強制攪拌機攪拌5min，攪拌均勻后，注入到涂有脫模劑的模具中，模具固定在振動臺上振動成型，振動臺的振動頻率為100~125hz，振幅0.14~0.25mm，振動時間30min；
（5）室溫固化24h、室溫養(yǎng)護10天，成品。
通過上述制備方法和骨料配比獲得人造花崗巖復(fù)合材料，其抗壓強度為120.8mpa。
對比例
骨料：天然濟南青花崗巖5000g，所有粒徑骨料均未預(yù)處理，其中：
粒徑<0.18mm，500g，占骨料總量10%；
粒徑0.18mm~2.36mm，750g，占骨料總量15%
粒徑2.36mm~5mm，1750g，占骨料總量35%；
粒徑5mm~10mm，1250g，占骨料總量25%；
粒徑10mm~15mm，750g，占骨料總量15%；
將骨料清洗、破碎、篩分、烘干。
稱取雙酚a型環(huán)氧樹脂300g，650型聚酰胺樹脂200g，丙酮60g，混合攪勻，按照級配要求稱取骨料，混合攪勻，將骨料混合物與粘結(jié)劑混合物混合注入強制攪拌機，攪勻，攪拌時間5min；將攪勻后的混合物注入已涂有脫模劑的模具中，模具固定在振動臺上，振動密實，振動頻率為100~125hz，振幅0.14~0.25mm，振動時間30min；室溫固化24h，室溫養(yǎng)護10天，成品。
通過上述制備方法和骨料配比獲得人造花崗巖復(fù)合材料，其抗壓強度為100.2mpa。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。