一种利于PDMS脱模的卡具及利用该卡具制备PDMS层的方法与流程

本发明涉及一种利于pdms脱模的卡具及利用该卡具制备pdms层的方法，属于聚合物薄膜技术领域。

背景技术：

摩擦纳米发电机(teng)是一种新型自供电装置，其原理基于摩擦起电效应和静电感应效应，它能够从环境中直接获得各种能够造成摩擦的能量。摩擦起电效应是一种接触起电效应，是指两种材料接触并产生摩擦后，由于两种材料得失电子的能力不同，在接触表面会产生等量的异种电荷，得电子能力强的材料表面会分布有负电荷，失去电子的材料表面则带有正电荷。通常选用聚二甲基硅氧烷(pdms)作为摩擦纳米发电机的阴极摩擦层和中间间隔物，一方面可以保持摩擦纳米发电机的柔性，另一方面又由于聚二甲基硅氧烷的优良弹性使摩擦纳米发电机具有一定变型后回复的能力。

现有pdms膜主要是通过将pdms主剂与固化剂混合后直接灌注进模具中，固化后从模具中脱模而成，现有的pdms模具通常由底板和间隔物模具构成，间隔物模具放在底板内用于将pdms与底板表面隔开，而该种结构存在间隔物模具与底板之间契合不够紧密，在固化过程中，液态的pdms容易渗入到底板和间隔物模具之间，使得固化好的pdms层会将间隔物模具包裹在内，导致pdms成型效果不好，并且在将间隔物模具与pdms分离的过程中还极容易出现pdms破碎的情况，此外，现有结构的pdms模具还存在不易脱模的问题，在脱模过程中pdms经常会出现破碎的问题，如图1就是采用现有pdms模具制备的pdms层，该pdms层形成效果不好，并且出现了破裂，成膜成功率低。此外，在将pdms主剂与固化剂混合的过程中会产生大量的小气泡，单纯的静置很难气泡都去除，从而固化后的pdms的内容生成了很多气孔，影响了pdms的品质。

技术实现要素：

为解决现有pdms模具的结构存在液态pdms易渗入间隔物模具与底板之间导致成型效果不好、以及难以从模具中取出灌装好的pdms层，脱模过程中容易破裂的问题，本发明提供了一种利于pdms脱模的卡具及利用该卡具制备pdms层的方法，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种利于pdms脱模的卡具，该卡具包括底板、中间板和永磁体；所述底板由顺磁性金属制作而成；所述底板的上表面设有凹槽，凹槽的深度大于中间板的厚度；所述凹槽向底板内壁中还延伸有多个沿凹槽周边均匀排布的脱模孔，每个所述脱模孔均与凹槽内部连通，且每个所述脱模孔均贯穿底板上表面并向底板底部延伸，；所述中间板的形状与底板凹槽的形状相配合，中间板放置在底板的凹槽内，且能够覆盖凹槽底面并能从凹槽中取出；所述中间板由铁磁性物质制作而成；所述永磁体放置在底板的背部，用于吸引中间板将中间板的板面与底板的凹槽底面紧密贴合。

优选地，所述底板由铝合金或奥氏体不锈钢制作而成。

优选地，所述中间板由马氏体不锈钢制作而成。

优选地，所述中间板上设有多个长方形孔；所述多个长方形孔规则地排列成网格状。

优选地，所述底板和凹槽均呈长方体形；所述中间板呈长方形；所述底板在凹槽的四个角处分别设有一个脱模孔。

优选地，所述中间板放置在底板的凹槽内正中间，中间板距离凹槽内壁的距离为0.5mm-1mm。

本方面还提供了一种利用上述任意一项权利要求所述的卡具制备pdms层的方法，该方法包括如下步骤：

1)将pdms主剂和固化剂混合均匀后在真空条件下静置，除去气泡，获得无气泡混合液；

2)将卡具的中间板放入底板中，然后在底板背部放置永磁体，将中间板吸引并固定在底板的凹槽中，然后将步骤1)获得的无气泡混合液倒入凹槽中进行固化处理，获得固化的pdms；

3)在脱模孔的辅助下将固化的pdms从凹槽中取出，获得pdms层。

优选地，步骤1)所述真空条件为1pa-10pa。

优选地，步骤1)所述静置的时间为10min-60min。

优选地，步骤1)所述固化处理是在80℃-120℃下加热0.5h，然后保温0.5h-4h。

本发明的卡具在使用过程中是先将中间板放置在底板的凹槽中，并在底板的背部放置一块永磁体，永磁体吸引中间板将中间板的板面与底板的凹槽底面紧密贴合，然后将事先经过真空静置除去气泡后的无气泡pdms混合液灌注进卡具的凹槽中，由于中间板的板面与底板的凹槽底面紧密贴合因此可以大大减少无气泡pdms混合液流入中间板和底板之间，进而使得成型效果更好，此外由于脱模孔是由凹槽向底板内壁延伸而成，因此脱模孔与凹槽是相互连通的，当无气泡pdms混合液灌注进卡具的凹槽中后也会流入脱模孔中，当进行固化处理时，凹槽内和脱模孔中的无气泡pdms混合液都会固化，因此固化完成后将永磁体从底板背部拿下来，通过取脱模孔内的pdms层将固化的pdms层从模具的凹槽中取出，不仅利于脱模，而且还可以大大减少脱模过程中的破裂，将pdms层取出后可以将脱模孔形成的部分割除后使用。

本发明有益效果：

本发明获得的pdms层无气泡，且固化后的pdms层易于取出，pdms层不易破碎，提高了成品率，并且薄膜均匀度增加，气泡含量少使得pdms层的透光度增强、强度增加。本发明的模具可以使得pdms层一次灌注成型。

本发明通过在底板背部放置一永磁体，且中间板采用铁磁性物质制作而成，使得永磁体可以吸引中间板，并且将中间板紧密契合在底板的凹槽内，使得中间板与底板间隙显著减小，固化过程中液态的pdms不易渗入其中，固化好的pdms就完全能处在整个模具表面，获得的pdms成型效果好，并且不容易破碎，进而解决了表面张力作用下液态pdms渗入间隔物模具与底板之间，浪费材料且成型效果不好的问题。本发明中间板优选采用马氏体不锈钢材料制作。

现有pdms层的卡具结构存在灌装好的pdms层难以从模具中取出的问题，本发明通过在底板的凹槽边角处设置脱模孔利于脱模，此外还在底板内长边留有余量用于取出和放置中间板、使得中间板放置与取出的过程中受到凹槽侧壁阻力较小，进而使得固化好的pdms层易于取出。

本发明通过在pdms混合液灌注前进行真空处理，以解决聚二甲基硅氧烷(pdms)存在气泡的问题，使得经过真空处理后的聚二甲基硅氧烷(pdms)无气泡。

附图说明

图1为采用现有pdms卡具脱模后的pdms层图。

图2为采用本发明卡具脱模后的pdms层图。

图3为本发明卡具的底板的前视图、左视图、俯视图。

图4为本发明卡具的中间板的俯视图和前视图。

图5为本发明卡具的底板立体结构示意图。

图6为本发明卡具的中间板立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

实施例1：

如图1-6所示，本实施例提供了一种利于pdms脱模的卡具，该卡具包括底板、中间板和永磁体；所述底板由顺磁性金属制作而成；所述底板的上表面设有凹槽，凹槽的深度大于中间板的厚度；所述凹槽向底板内壁中还延伸有多个沿凹槽周边均匀排布的脱模孔，每个所述脱模孔均与凹槽内部连通，且每个所述脱模孔均贯穿底板上表面并向底板底部延伸，；所述中间板的形状与底板凹槽的形状相配合，中间板放置在底板的凹槽内，且能够覆盖凹槽底面并能从凹槽中取出；所述中间板由铁磁性物质制作而成；所述永磁体放置在底板的背部，用于吸引中间板将中间板的板面与底板的凹槽底面紧密贴合。

本实施例还提供了一种利用上述卡具制备pdms层的方法，按照步骤进行：

1)将pdms主剂和固化剂混合均匀后在5pa真空条件下静置30min，除去气泡，获得无气泡混合液；

2)将卡具的中间板放入底板中，然后在底板背部放置永磁体，将中间板吸引并固定在底板的凹槽中，然后将步骤1)获得的无气泡混合液倒入凹槽中进行固化处理，固化处理是在100℃下加热0.5h，然后保温1h，获得固化的pdms；

3)在脱模孔的辅助下将固化的pdms从凹槽中取出，获得pdms层。

采用现有pdms卡具脱模后的pdms层图如图1所示，采用本发明卡具脱模后的pdms层图如图2所示。由图1和图2比较可知，本发明卡具可以获得成型效果好，脱模不易破裂，且pdms层没有气泡。

实施例2

本实施例是在实施例1或2的基础上对中间板进一步限定，本实施例中的中间板上设有多个长方形孔；多个长方形孔规则地排列成网格状。长方形孔用于使得固化的pdms层表面具有长方体间隔物结构。该方案使得该模具使得pdms层一次灌注成型，无需在得到的pdms层上再成型长方体间隔物阵列的结构。

实施例3

本实施例是在实施例1或2的基础上对底板进一步限定，本实施例中的中间板放置在底板的凹槽内正中间，中间板距离凹槽内壁的距离为0.5mm。余量用于取出和放置中间板。

实施例4

本实施例是在实施例1或2的基础上对底板进一步限定，本实施例中的中间板放置在底板的凹槽内正中间，中间板距离凹槽内壁的距离为1mm。余量用于取出和放置中间板。

实施例5

如图3-6所示，本实施例是在实施例1至实施例4中任一项实施例的基础上对底板进一步限定，本实施例中底板和凹槽均呈长方体形；所述中间板呈长方形；底板在凹槽的四个角处分别设有一个脱模孔。4个脱模孔用于将固化的pdms从凹槽中取出，更利于脱模，还减少脱模过程中的破裂。

实施例6

本实施例是在实施例1至实施例5中的任意一项实施例的基础上对底板进一步限定，本实施例中底板由铝合金或奥氏体不锈钢制作而成。防止反复使用及贮藏引发的锈蚀，同时也避免在永磁体作用下发生磁化。

实施例7

本实施例是在实施例1至实施例6中的任意一项实施例的基础上对中间板进一步限定，本实施例中中间板由马氏体不锈钢制作而成，可以与永磁体配合使用，二者相互吸引，通过永磁体将中间板固定在底板的凹槽内。

实施例8

本实施例与实施例1至实施例7中的任意一项实施例的区别在于，真空条件为1pa，静止时间为60min，固化处理是在80℃下加热0.5h，然后保温4h。

实施例9

本实施例与实施例1至实施例7中的任意一项实施例的区别在于，真空条件为10pa，静止时间为10min，固化处理是在120℃下加热0.5h，然后保温0.5h。

实施例10

本实施例是在实施例2的基础上进一步限定了卡具的尺寸，提供了一种具有较好脱模效果的卡具尺寸，如图2和图3所示，其中底板的尺寸：长110mm，宽60mm，高8mm；底板上凹槽的尺寸：长101.5mm，宽50mm，深度2mm；中间板的尺寸：长100mm，宽50mm，厚度1mm；中间板长方形孔的尺寸为：长6mm，宽2mm。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。