本发明涉及一种热稳定型陶瓷模具的制备方法，属于模具材料制备技术领域。
背景技术：
模具是现代工业中不可缺少的重要装备。模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，模具的好坏直接影响到后期铸件的质量。
模具的种类繁多，材质也各不相同。目前生产中普遍应用的模具材料主要是模具钢、硬质合金和金属陶瓷等，由于它们在使用过程中存在着易变形，导致产品尺寸稳定性和表面质量下降，且其硬度、耐磨性能已很难满足实际生产的需要。新型陶瓷模具材料的研制开发是当前模具研究领域的重要内容。
陶瓷模具在磨具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和模具种类的提高，陶瓷模具产量在模具总产量中呈下降趋势，但其在模具总量中仍占有较大比例。陶瓷模具具有强度高、硬度高、防潮、耐磨、耐污、耐腐蚀、耐高温、易清洗、变形小、绝缘性好等优点，在耐磨损、耐高温、抗氧化和耐腐蚀等方面具有模具钢和硬质合金无法比拟的优点。
高压注浆成型工艺的出现，对陶瓷模具提出了更高的要求。要求陶瓷模具具有一定的强度和很好的吸水性。传统的陶瓷模具吸水分离性能差，强度低，已经难以满足高压注浆生产的需要。现有技术制备的陶瓷模具光滑度和密度也较低，而且容易产生气孔和气泡，且韧性不够，热稳定性欠佳，在改性过程中热膨胀系数较高，导致其使用过程中尺寸不稳，力学性能较差的问题。此外，现有的陶瓷模具的制备原料成本高，制备过程采用的工艺相对复杂，成本较高，且制得的陶瓷模具表面易磨损、尺寸不精确。
随着生产的飞速发展，塑性加工对模具材料提出了更高的要求。现有的陶瓷模具材料已难于满足高温拉拔、高速冲压等工作条件。因此，亟需提供一种光滑度高、韧性好及热稳定性佳的陶瓷模具及其制备方法具有重要意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前市面上存在的陶瓷模具的热稳定性差、热膨胀系数高，从而易导致其使用过程中尺寸不稳的缺陷，提供了一种热稳定型陶瓷模具的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
热稳定型陶瓷模具的具体制备步骤为：
将改性无机物、耐热粘结剂混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1100～1300℃的条件下，烧结1～2h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具；
改性无机物具体制备步骤为：
（1）将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40～50℃，搅拌反应30～40min，得到改性玻璃纤维；
（2）收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1～2h后，再放入研磨机中，研磨1～2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、改性玻璃纤维混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入河底淤泥以及蒸馏水，密封发酵1～2周，得到改性无机物；
耐热粘结剂具体制备步骤为：
（1）将高粱杆放入粉碎机中，以600～700r/min的转速，粉碎20～30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1～2h后，得到碱浸物，将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1︰8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，蒸煮反应3～4h，出料，过滤，收集滤渣；
（2）将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2︰1︰9混合后，放入反应釜中，加热升温至90～100℃后，放入减压蒸馏装置中，减压蒸馏1～2h，出料，得到耐热粘结剂。
改性无机物、耐热粘结剂混合质量比为2︰1。
烧结温度可进一步优选为1100～1150℃。
改性无机物具体制备步骤（1）中玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液混合质量比为7︰3︰4︰1。
改性无机物具体制备步骤（2）中高岭土粉末、改性玻璃纤维混合质量比为2︰1。
改性无机物具体制备步骤（2）中发酵罐中所加入的河底淤泥以及蒸馏水的量分别限定为发酵底物质量的7～8%和5～6%。
耐热粘结剂具体制备步骤（1）中碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液混合质量比为1︰8，高温高压蒸煮罐中控制压力为1.6～1.8mpa，温度为180～200℃。
耐热粘结剂具体制备步骤（2）中滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液混合质量比为2︰1︰9，控制减压蒸馏在温度70～80℃，压力为800～900pa的条件下进行。
本发明的有益效果是：
本发明首先以玻璃纤维为原料，玻璃纤维的尺寸稳定、拉伸强度高、抗冲击能力大、耐热性好、抗腐蚀性好、机械强度高，将其与氯乙酸溶液、异丙醇在碱性条件下反应生成羧甲基纤维素，羧甲基纤维素的分子结构稳定、抗盐抗酸性好、耐高温性好，本发明再以高岭土为原料，高岭土具有良好的可塑性和耐火性，将其粉碎后再研磨，得到高岭土粉末，将高岭土粉末与改性玻璃纤维共混发酵，使得改性玻璃纤维结合到高岭土粉末的表面，得到改性无机物，使得本发明制得的陶瓷模具的热稳定性提升，再以高粱杆为原料，将粉碎后的高粱杆粉碎物进行碱浸处理，使得高粱杆中的木质素分解，纤维素、半纤维素互相分离，将碱浸物与枸橼酸混合，高温高压蒸煮，枸橼酸是一种有机羧酸，可以促进高粱杆的水解，在高温高压蒸煮的过程中，高粱杆水解产生糠醛，并且高粱杆中含有的氮元素与碳元素反应生成氮化硅，氮化硅耐磨损性好，高温时抗氧化，并且能抵抗冷热冲击，即使在急剧冷却和极具加热的条件下，也不会碎裂，热稳定性好，热膨胀系数低、导热性好，水解产生的糠醛与后续加入的苯酚反应生成酚醛树脂，酚醛树脂的粘接性好，可作为粘接剂，将本发明制得的陶瓷模具中的各个组分牢牢地粘接在一起，并且其耐高温性好，即使在非常高的温度下，也能保持结构的整体性和尺寸的稳定性，将酚醛树脂与氮化硅混合在一起，使得粘接剂的耐高温性大大提升，进而使得本发明制得的陶瓷模具具有较好的热稳定性和低热膨胀系数，将改性无机物和含有酚醛树脂混合后放入模具中烧结，即得热稳定型陶瓷模具，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比为7：3：4：1混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40～50℃，搅拌反应30～40min，得到改性玻璃纤维；收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1～2h后，再放入研磨机中，研磨1～2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、上述改性玻璃纤维按质量比为2：1混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量7～8%的河底淤泥以及发酵底物质量5～6%的蒸馏水，密封发酵1～2周，得到改性无机物，备用；将高粱杆放入粉碎机中，以600～700r/min的转速，粉碎20～30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1～2h后，得到碱浸物；将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1：8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在压力为1.6～1.8mpa，温度为180～200℃的条件下，蒸煮反应3～4h，出料，过滤，收集滤渣；将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2：1：9混合后，放入反应釜中，加热升温至90～100℃后，放入减压蒸馏装置中，在温度为70～80℃，压力为800～900pa的条件下，减压蒸馏1～2h，出料，得到耐热粘结剂；将备用改性无机物、上述耐热粘结剂按质量比为2：1混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1100～1300℃的条件下，烧结1～2h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具。
改性玻璃纤维的制备：将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比为7：3：4：1混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至40℃，搅拌反应30min，得到改性玻璃纤维。
改性无机物的制备：收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1h后，再放入研磨机中，研磨1h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、上述改性玻璃纤维按质量比为2：1混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量7%的河底淤泥以及发酵底物质量5%的蒸馏水，密封发酵1周，得到改性无机物，备用。
碱浸物的制备：将高粱杆放入粉碎机中，以600r/min的转速，粉碎20min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1h后，得到碱浸物。
滤渣的制备：将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1：8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在压力为1.6mpa，温度为180℃的条件下，蒸煮反应3h，出料，过滤，收集滤渣。
耐热粘结剂的制备：将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2：1：9混合后，放入反应釜中，加热升温至90℃后，放入减压蒸馏装置中，在温度为70℃，压力为800pa的条件下，减压蒸馏1h，出料，得到耐热粘结剂。
热稳定型陶瓷模具的制备：将备用改性无机物、上述耐热粘结剂按质量比为2：1混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1100℃的条件下，烧结1h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具。
改性玻璃纤维的制备：将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比为7：3：4：1混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至45℃，搅拌反应35min，得到改性玻璃纤维。
改性无机物的制备：收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎1h后，再放入研磨机中，研磨1h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、上述改性玻璃纤维按质量比为2：1混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量7%的河底淤泥以及发酵底物质量5%的蒸馏水，密封发酵1周，得到改性无机物，备用。
碱浸物的制备：将高粱杆放入粉碎机中，以650r/min的转速，粉碎25min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡1h后，得到碱浸物。
滤渣的制备：将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1：8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在压力为1.7mpa，温度为190℃的条件下，蒸煮反应3h，出料，过滤，收集滤渣。
耐热粘结剂的制备：将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2：1：9混合后，放入反应釜中，加热升温至95℃后，放入减压蒸馏装置中，在温度为75℃，压力为850pa的条件下，减压蒸馏1h，出料，得到耐热粘结剂。
热稳定型陶瓷模具的制备：将备用改性无机物、上述耐热粘结剂按质量比为2：1混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1200℃的条件下，烧结1h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具。
改性玻璃纤维的制备：将玻璃纤维、质量分数为25%的氯乙酸溶液、异丙醇、质量分数为10%的氢氧化钠溶液按质量比为7：3：4：1混合后，放入烧杯中，并向烧杯中通入氮气直至置换出所有空气，在氮气保护下，加热升温至50℃，搅拌反应40min，得到改性玻璃纤维。
改性无机物的制备：收集高岭土，将其放入粉碎机中，粉碎2h后，再放入研磨机中，研磨2h，得到高岭土粉末，将高岭土粉末、上述改性玻璃纤维按质量比为2：1混合，得到发酵底物，将发酵底物放入发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量8%的河底淤泥以及发酵底物质量6%的蒸馏水，密封发酵2周，得到改性无机物，备用。
碱浸物的制备：将高粱杆放入粉碎机中，以700r/min的转速，粉碎30min，得到高粱杆粉碎物，将高粱杆粉碎物放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中浸泡2h后，得到碱浸物。
滤渣的制备：将上述碱浸物、质量分数为5%的枸橼酸溶液按质量比为1：8混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在压力为1.8mpa，温度为200℃的条件下，蒸煮反应4h，出料，过滤，收集滤渣。
耐热粘结剂的制备：将上述滤渣、苯酚、质量分数为2%的氢氧化钠溶液按质量比为2：1：9混合后，放入反应釜中，加热升温至100℃后，放入减压蒸馏装置中，在温度为80℃，压力为900pa的条件下，减压蒸馏2h，出料，得到耐热粘结剂。
热稳定型陶瓷模具的制备：将备用改性无机物、上述耐热粘结剂按质量比为2：1混合后，放入模具中，将模具放入马弗炉中，在温度为1300℃的条件下，烧结2h后，自然冷却至室温，即得热稳定型陶瓷模具。
对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入改性玻璃纤维。
对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入碱浸物。
对比例3：苏州市某公司生产的陶瓷模具。对本发明制得的热稳定型陶瓷模具和对比例中的陶瓷模具进行检测，检测结果如表1所示：
热膨胀系数测试
采用热膨胀系数测试仪进行测试。
表1性能测定结果
根据表1中数据可知，本发明制得的热稳定型陶瓷模具，具有优异的热稳定性和较高的力学强度，且硬度高，耐高温性好，具有广阔的前景。