一种用于制作假肢模具的低温塑形材料及其制备方法与应用与流程
1.本发明属于高分子材料的技术领域，具体涉及一种用于制作假肢模具的低温塑形材料及其制备方法与应用。
背景技术：
2.假肢模具是一般用于加工成型仿真手或脚的模子。仿真手或脚主要是应用于残疾人康复的辅具，也可应用于仿真机器人等。本新材料制作的模具主要用于常温固化的硅胶等材料的成型。
3.现有制作假肢模具使用的材料通常是石膏、环氧树脂、金属等，都是一次性固化成型的方法或者切削刻等二次加工的方法进行制备模具；模具不能重复修改，材料不能重复利用，表达的假肢皮肤纹路不够精确清晰，限制了模型的应用。为此有必要开发出一种可在较低温度下熔融、塑形、可重复使用且可精确印制仿真皮肤纹路线条等细节的低温塑形材料，用于假肢模具的制作中。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种制备方法简单、可在较低温度下熔融、塑形、可重复使用且可精确印制仿真皮肤纹路线条等细节的低温塑形材料，并提供该低温塑形材料的制备方法以及应用。
5.本发明的目的通过如下技术方案实现：
6.一种用于制作假肢模具的低温塑形材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：
7.步骤(1)称量按重量份数比计的以下原料：
8.聚己内酯30-40份、聚己二酸丁二醇酯二醇20-30份、硬脂酸10-30份、六甲基二硅氮烷1.2-1.5份、气相白炭黑3-5份、铝酸酯偶联剂dl-411 0.6-1份、纳米碳酸钙20-30份、石蜡3-10份、稀碱水溶液1-3份、稀硫酸(质量分数为1-2％)1-3份、二甲苯10-15份、稀盐酸(质量分数为1-2％)0.2-0.5份、水200-300份；
9.步骤(2)制备改性气相白炭黑：将六甲基二硅氮烷加入二甲苯中，搅拌均匀后滴入稀盐酸，再在转速为180-220rpm/min的条件下搅拌15-20min；接着加入气相白炭黑，在温度为110℃、转速为200rpm/min的条件下搅拌7h，之后冷却至室温，真空抽滤，再于55℃下真空干燥24h，得改性气相白炭黑；
10.步骤(3)制备铝酸酯纳米碳酸钙：将纳米碳酸钙与水混合，形成纳米碳酸钙浆料，将纳米碳酸钙浆料转移至乳化机，将乳化机温度升温至85℃，转速控制为5000r/min，滴入铝酸酯偶联剂dl-411，再在相同温度和转速的条件下持续反应60min，之后冷却至室温，真空抽滤，再于110℃下真空干燥24h，得所述铝酸酯纳米碳酸钙；
11.步骤(4)制备硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯：将聚己二酸丁二醇酯二醇与硬脂酸混合，在110-130℃下搅拌酯化6-10h，得到硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯；
12.具体反应方程式为：
[0013][0014]
步骤(5)混炼：将步骤(4)所得的硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯与聚己内酯、稀硫酸在70-90℃条件下充分混合均匀，然后在此温度下，每3h重新搅拌均匀一次，36h后取出，再加入一定量的稀碱水溶液搅拌均匀，调节ph值在7-7.5之间；之后加入铝酸酯纳米碳酸钙、改性气相白炭黑、石蜡，用双辊开炼机，于常温混炼均匀，即得所述低温塑形材料。
[0015]
硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯与聚己内酯反应的方程式为：
[0016][0017]
所述聚己二酸丁二醇酯二醇的分子量为3-8万。
[0018]
所述硬脂酸为酸值在200-210之间的18烷酸。
[0019]
所述聚己内酯的分子量为2万-8万。
[0020]
所述石蜡熔点为50-60℃。
[0021]
所述稀碱水溶液为氢氧化钠水溶液，且氢氧化钠水溶液的质量分数为1-2％。
[0022]
本发明还提供一种所述制备方法制得的低温塑形材料以及所述低温塑形材料在制作假肢模具中的应用。
[0023]
较之现有技术而言，本发明的优点在于：
[0024]
本发明采用硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯和聚己内酯原材料，在酸性条件下，通过长时间加温，让聚己二酸丁二醇酯和聚己内酯的部分有机分子发生阳离子酯交换反应，获得一种新型聚酯材料，该材料对于制作模型有如下优点：
[0025]
1.减缓了聚己内酯高分子结晶过快问题，使材料硬化变慢，从而留给塑模操作的时间延长一倍。
[0026]
2.减小了聚己内酯结晶硬化后收缩率，材料印模精确率提高，表达纹理更清晰。
[0027]
3.材料软化温度降低，能够在更接近常温下塑模。
[0028]
4.本发明制得的低温塑形材料在低温(60℃)就可软化呈现粘稠状态，可随意塑造成各种形状的模型，冷却到常温就会固化呈坚硬状态形成坚硬模具，强度高，表面光滑不粘模，容易塑造成各种模型制品，精确度高，收缩率小，容易脱模。
[0029]
5.本发明的低温塑形材料除可在较低温度下熔融，塑形，制成各种形状的模型外，其还可精确印制仿真皮肤的纹路线条等细节，若须修改只要稍加温就可进行，方便又简单。在加工成型后只需加热到熔融温度即可让成型的样品软化，便可重新改造、修正或者彻底重新制作，具备多次反复使用的特性，降低了制作失败的风险，提高了容错率。
[0030]
6.本材料可回收重复加热再使用，不污染环境，经济环保。
[0031]
7.另外，在仿真假肢制作行业还未见使用类似本发明的低温塑形材料及制作方法
制作的模具。
具体实施方式
[0032]
下面结合实施例对本发明内容进行详细说明：
[0033]
实施例一：
[0034]
一种用于制作假肢模具的低温塑形材料的制备方法，它包括以下工艺步骤：步骤(1)称量按重量份数比计的以下原料：
[0035]
聚己内酯35份、聚己二酸丁二醇酯二醇25份、硬脂酸20份、六甲基二硅氮烷1.3份、气相白炭黑4份、铝酸酯偶联剂dl-411 0.8份、纳米碳酸钙25份、石蜡8份、稀碱水溶液2份、质量分数为1-2％的稀硫酸2份、二甲苯15份、质量分数为1-2％的稀盐酸0.3份、水200份；
[0036]
步骤(2)制备改性气相白炭黑：将六甲基二硅氮烷加入二甲苯中，搅拌均匀后滴入稀盐酸，再在转速为200rpm/min的条件下搅拌18min；接着加入气相白炭黑，在温度为110℃、转速为200rpm/min的条件下搅拌7h，之后冷却至室温，真空抽滤，再于55℃下真空干燥24h，得改性气相白炭黑；
[0037]
步骤(3)制备铝酸酯纳米碳酸钙：将纳米碳酸钙与水混合，形成纳米碳酸钙浆料，将纳米碳酸钙浆料转移至乳化机，将乳化机温度升温至85℃，转速控制为5000r/min，滴入铝酸酯偶联剂dl-411，再在相同温度和转速的条件下持续反应60min，之后冷却至室温，真空抽滤，再于110℃下真空干燥24h，得所述铝酸酯纳米碳酸钙；
[0038]
步骤(4)制备硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯：将聚己二酸丁二醇酯二醇与硬脂酸混合，在120℃下搅拌酯化8h，得到硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯；
[0039]
步骤(5)混炼：将步骤(4)所得的硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯与聚己内酯、稀硫酸在80℃条件下充分混合均匀，然后在此温度下，每3h重新搅拌均匀一次，36h后取出，再加入一定量的稀碱水溶液搅拌均匀，调节ph值在7-7.5之间；之后加入铝酸酯纳米碳酸钙、改性气相白炭黑、石蜡，用双辊开炼机，于常温混炼均匀，即得所述低温塑形材料。
[0040]
所述聚己二酸丁二醇酯二醇的分子量为3-8万。
[0041]
所述硬脂酸为酸值在200-210之间的18烷酸。
[0042]
所述聚己内酯的分子量为2万-8万。
[0043]
所述石蜡熔点为50-60℃。
[0044]
所述稀碱水溶液为氢氧化钠水溶液，且氢氧化钠水溶液的质量分数为1-2％。
[0045]
实施例二至实施例七：实施例二至实施例七参考实施例一所述方法通过调整各原料的重量份数比制得对应的低温塑形材料，其中各实施例中对应的原料重量份数比以及所得的各低温塑形材料的性能如表1所示：
[0046]
表1
[0047][0048]
实施例八：将本发明实施例一所得的低温塑形材料加热到60℃后熔融，塑形，制成相应的假肢模具，观察模具外观，模具表达的假肢皮肤纹路精确清晰。而传统石膏假肢模具，其纹路不够精确清晰。对比石膏制成的假肢模具与本发明制成的假肢模具，由本发明低温塑形材料制得的假肢模具较传统石膏制成的假肢模具而言，能精确清晰的表达假肢皮肤纹路，可精确印制仿真皮肤的纹路线条等细节，因此本发明的低温塑形材料有望成为制作假肢模具的优质材料。
[0049]
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明比并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
技术特征：
1.一种用于制作假肢模具的低温塑形材料的制备方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：步骤(1)称量按重量份数比计的以下原料：聚己内酯30-40份、聚己二酸丁二醇酯二醇20-30份、硬脂酸10-30份、六甲基二硅氮烷1.2-1.5份、气相白炭黑3-5份、铝酸酯偶联剂dl-411 0.6-1份、纳米碳酸钙20-30份、石蜡3-10份、稀碱水溶液1-3份、质量分数为1-2％的稀硫酸1-3份、二甲苯10-15份、质量分数为1-2％的稀盐酸0.2-0.5份、水200-300份；步骤(2)制备改性气相白炭黑：将六甲基二硅氮烷加入二甲苯中，搅拌均匀后滴入稀盐酸，再在转速为180-220rpm/min的条件下搅拌15-20min；接着加入气相白炭黑，在温度为110℃、转速为200rpm/min的条件下搅拌7h，之后冷却至室温，真空抽滤，再于55℃下真空干燥24h，得改性气相白炭黑；步骤(3)制备铝酸酯纳米碳酸钙：将纳米碳酸钙与水混合，形成纳米碳酸钙浆料，将纳米碳酸钙浆料转移至乳化机，将乳化机温度升温至85℃，转速控制为5000r/min，滴入铝酸酯偶联剂dl-411，再在相同温度和转速的条件下持续反应60min，之后冷却至室温，真空抽滤，再于110℃下真空干燥24h，得所述铝酸酯纳米碳酸钙；步骤(4)制备硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯：将聚己二酸丁二醇酯二醇与硬脂酸混合，在110-130℃下搅拌酯化6-10h，得到硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯；步骤(5)混炼：将步骤(4)所得的硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯与聚己内酯、稀硫酸在70-90℃条件下充分混合均匀，然后在此温度下，每3h重新搅拌均匀一次，36h后取出，再加入一定量的稀碱水溶液搅拌均匀，调节ph值在7-7.5之间；之后加入铝酸酯纳米碳酸钙、改性气相白炭黑、石蜡，用双辊开炼机，于常温混炼均匀，即得所述低温塑形材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚己二酸丁二醇酯二醇的分子量为3-8万。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硬脂酸为酸值在200-210之间的18烷酸。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚己内酯的分子量为2万-8万。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述石蜡熔点为50-60℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述稀碱水溶液为氢氧化钠水溶液，且氢氧化钠水溶液的质量分数为1-2％。7.一种如权利要求1-6任意一项所述制备方法制得的低温塑形材料。8.如权利要求7所述低温塑形材料在制作假肢模具中的应用。
技术总结
本发明涉及一种用于制作假肢模具的低温塑形材料及其制备方法与应用，所述用于制作假肢模具的低温塑形材料包括以下原料：聚己内酯、聚己二酸丁二醇酯二醇、硬脂酸、六甲基二硅氮烷、气相白炭黑、铝酸酯偶联剂DL-411、纳米碳酸钙、石蜡、稀碱水溶液、稀硫酸(质量分数为1-2％)、二甲苯、稀盐酸(质量分数为1-2％)、水；该材料的制备方法包括称量原料、制备改性气相白炭黑、制备铝酸酯纳米碳酸钙、制备硬脂酸封端的聚己二酸丁二醇酯以及混炼。本发明的低温塑形材料除可在较低温度下熔融，塑形，制成各种形状的模型外，其还可精确印制仿真皮肤的纹路线条等细节。线条等细节。
