一种硅胶雕塑及其制备工艺的制作方法

本发明涉及雕塑加工技术领域，更具体地说，它涉及一种硅胶雕塑及其制备工艺。

背景技术：

硅胶雕塑即高分子有机硅橡胶雕塑，是近几年兴起的一种仿真人雕塑，它借鉴了蜡像的造型艺术，但又具有蜡像所没有的优点，作品具有高仿真，高质感，易于上色，易于保存的又是，人物效果更逼真于蜡质材料，其表面的弹性皮肤质感更强，越来越受纪念馆和博物馆所喜爱。

在公开号为cn109835099a的中国发明专利中公开了一种生产仿真人物头部雕塑的方法，包括以下步骤：将需要生产的人物头部雕塑先制成头部模型；然后在头部模型外使用材料制成可拆卸的头部模型外模；将外模组合后向内部填充材料制成空心内模；将可固化液态硅胶均匀的涂覆在已剃成光头的真人的整个头部上，得到带有真人头部皮肤纹理的硅胶头套；将带有硅胶头套套在空心内模上，使用真空吸气装置使硅胶头套吸附在空心内模上；在硅胶头套外表面涂覆硅胶，然后使用可固化材料进行定型，得到产品外模；向产品外模内注入硅胶，得到仿真人物头部雕塑半成品，进行相应的修整，即可。

上述申请文件中，仿真人物头部雕塑的方法可以非常方便快速地在人物头部硅胶雕塑上得到和真人皮肤差不多的纹理，看起来更加真实，且工艺简单、成本相对较低、缩短了雕塑的成型周期，但硅胶的质地较软，不适用于一些硬质雕塑的需求，而将硅胶的质地变强，又会导致其整体弹性不佳，不利于使用，且被破坏，现有技术中很难将硅胶雕塑的结构强度和弹性能保持相对完美的平衡状态，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中因具有良好弹性能的硅胶雕塑，其整体结构强度不佳，而导致其整体应用效果不佳的问题，本发明的目的一在于提供一种硅胶雕塑，以解决上述技术问题，其不仅具有良好的弹性能，且整体结构强度较高，整体具有良好的应用效果。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种硅胶雕塑，包括如下重量份数的组分：

聚氨酯20-30份；

硅橡胶30-50份；

聚醚多元醇35-55份；

甲苯二异氰酸酯15-25份；

表面活性剂0.1-0.5份；

阻燃剂6-8份；

增强填料12-18份；

硅烷偶联剂0.3-0.5份；

玻璃纤维2-6份；

水镁石纤维4-9份；

粉煤灰5-10份。

通过采用上述技术方案，聚氨酯具有良好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，能够保证硅胶雕塑具有良好的稳定的弹性性，并具有耐油，耐磨，耐低温，耐老化和硬度高等优点。硅橡胶具有良好的耐温性和耐候性，不易被紫外光和臭氧所分解，其作为硅胶雕塑的主要成分，还能够使硅胶雕塑保持较长的使用寿命。聚醚多元醇是一种良好的分散剂和抗静电剂，不仅有利于使各组分原料充分混合，还能够使聚氨酯和硅橡胶之间具有良好的结合性。甲苯二异氰酸酯主要起到良好的固化交联作用，以保证硅胶雕塑整体的稳定性。

玻璃纤维本身具有很高的强度，能够提高硅胶雕塑整体的结构强度，而水镁石纤维具有优良的力学性能和抗碱性能，且器械分散性好，其能够与玻璃纤维共同作用，使硅胶雕塑整体的抗压和抗折强度大大提高。粉煤灰中含有大量的活性二氧化硅和活性氧化铝，其能够与其他各组分原料混合制成的水硬性胶凝材料，提高硅胶雕塑的抗硫酸盐性能、耐化学侵蚀性能、减轻颗粒分离以及减少其收缩和开裂。同时，玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰之间能够起到良好的配合效果，并在硅胶雕像的内部形成相互穿插的增强网络，进而使硅胶雕像整体具有良好的结构强度。

进一步优选为，所述硅胶雕塑的组分中还加入有重量份数为3-7份的功能助剂，功能助剂为气相白炭黑和硅氮烷的混合物，且气相白炭黑和硅氮烷的重量份数比为(2-5):1。

通过采用上述技术方案，气相白炭黑的表面含有活性氢氧键，在常温条件下，即可以与硅橡胶分子链的硅醇端基发生缩合反应，又可以与硅橡胶分子煮炼中的氧原子形成氢键，使白炭黑与硅橡胶之间产生结构化，进而使硅胶雕塑整体具有良好的结构强度。而硅氮烷作为良好的结构控制剂，可有效控制硅胶雕塑的硬化程度，使硅胶雕塑不仅具有良好的弹性和加工性能，还能保持其内部的结构强度。因此，加入由气相白炭黑和硅氮烷混合组成的功能助剂，可以大大提高硅胶雕塑的整体品质。

进一步优选为，所述硅胶雕塑的组分中还加入有重量份数为2-8份的强化剂，强化剂为乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂的混合物，且烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂的重量份数比为(2-5):1:1。

通过采用上述技术方案，乙烯基mq硅树脂具有良好的耐温性，成膜性和粘附性能，其可以有效的增强硅橡胶，而锂瓷石粉和硼砂会吸收混合料固化反应放出的热而瓷化，进而能够提高硅胶雕塑整体的结构强度，因此，加入由乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂混合而成的强化剂，不仅在一定程度上增强了硅胶雕塑的弹性能，还使其内部的结构强度有所提高，有利于使硅胶雕塑整体的品质。

进一步优选为，所述表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯和木质素磺酸钠中的任意一种。

通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯和木质素磺酸钠均为良好的表面活性剂，能够很好的提高的各组分间的结合强度，防止硅胶雕塑内固体颗粒的聚集和沉降，并有利于保证硅胶雕塑整体的应用效果和品质。

进一步优选为，所述阻燃剂选用磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯和二溴甲烷中的任意一种。

通过采用上述技术方案，上述种类的阻燃剂均可以使硅胶雕塑具有良好的耐燃性，且在受到外界火源攻击时，能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播，并使硅胶雕塑在加工中不产生有毒气体，且其分散性、物理、机械性能、热稳定性及阻燃性能均有提高和改善。

进一步优选为，所述增强填料选用硅酸钙、硅藻土、膨润土、珍珠岩粉和玄武石粉中的任意一种或多种。

通过采用上述技术方案，酸钙、硅藻土、膨润土、珍珠岩粉和玄武石粉均为良好的增强填料，其具有耐高温、阻燃及抗压强度大等优点，且在硅胶雕塑的内部具有良好的填充性和分散性，并与其他各组分原料之间具有良好的结合性，进而能够使硅胶雕塑具有良好稳定的结构强度。

进一步优选为，所述硅烷偶联剂选用乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的任意一种。

通过采用上述技术方案，上述种类的硅烷偶联剂可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用，并使硅胶雕塑整体的机械性能、抗静电性能和抗老化性能得到很大的提高。

本发明的目的二在于提供一种硅胶雕塑的制备工艺，采用该方法制备的硅胶雕塑不仅具有良好的弹性能，且整体结构强度较高，整体具有良好的应用效果。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的聚氨酯、硅橡胶和聚醚多元醇加入搅拌机中，控制搅拌速度为600-900rpm，时间为20-30min；

步骤二，然后再加入相应重量份数的玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，制搅拌速度为1200-1500rpm，时间为10-20min；

步骤三，继续再加入相应重量份数的表面活性剂、阻燃剂、增强填料和硅烷偶联剂，控制搅拌速度为800-1000rpm，时间为15-25min；

步骤四，最后加入相应重量份数的甲苯二异氰酸酯，混合均匀后，注入雕塑模具内，固化后在10℃-15℃下冷却后，进行相应的修整，即可得到硅胶雕塑。

通过采用上述技术方案，先将聚氨酯、硅橡胶和聚醚多元醇进行混合搅拌，形成均匀稳定的基础材料后，再加入相应重量份数的玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，并使其相互之间充分作用，继续再加入相应重量份数的表面活性剂、阻燃剂、增强填料和硅烷偶联剂，以保证硅胶雕塑的整体品质，最后加入甲苯二异氰酸酯，注模固化且经冷却后，进行相应的修整，即可得到硅胶雕塑。同时，该工艺操作简单，生产效率较高，且不会对环境产生较大污染，在实际使用过程中具有良好的应用性。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)加入玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，并使其相互之间能够起到良好的配合效果，进而能够在硅胶雕像的内部形成相互穿插的增强网络，不仅使硅胶雕像整体具有良好的结构强度、耐候性能和耐化学性嗯呢该，还能使其能够保持良好的弹性能，且整体具有良好的应用效果；

(2)加入由气相白炭黑和硅氮烷混合组成的功能助剂，不仅使白炭黑与硅橡胶之间产生结构化，使硅胶雕塑整体具有良好的结构强度，还可有效控制硅胶雕塑的硬化程度，使硅胶雕塑不仅具有良好的弹性和加工性能，进而可以大大提高硅胶雕塑的整体品质；

(3)加入由乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂混合而成的强化剂，不仅在一定程度上增强了硅胶雕塑的弹性能，还使其内部的结构强度有所提高，有利于使硅胶雕塑整体的品质。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种硅胶雕塑，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的聚氨酯、硅橡胶和聚醚多元醇加入搅拌机中，控制搅拌速度为750rpm，时间为25min；

步骤二，然后再加入相应重量份数的玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，制搅拌速度为1350rpm，时间为15min；

步骤三，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙和乙烯基三乙氧基硅烷，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min；

步骤四，最后加入相应重量份数的甲苯二异氰酸酯，混合均匀后，注入雕塑模具内，固化后在12.5℃下冷却后，进行相应的修整，即可得到硅胶雕塑。

注：上述步骤中的聚醚多元醇购自南通德瑞克化工有限公司，牌号为n204；硅橡胶购自东莞市天桉硅胶科技有限公司，牌号为lsr。

实施例2：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，其通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的聚氨酯、硅橡胶和聚醚多元醇加入搅拌机中，控制搅拌速度为600rpm，时间为30min；

步骤二，然后再加入相应重量份数的玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，制搅拌速度为1200rpm，时间为20min；

步骤三，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙和乙烯基三乙氧基硅烷，控制搅拌速度为800rpm，时间为25min；

步骤四，最后加入相应重量份数的甲苯二异氰酸酯，混合均匀后，注入雕塑模具内，固化后在10℃下冷却后，进行相应的修整，即可得到硅胶雕塑。

实施例3：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的聚氨酯、硅橡胶和聚醚多元醇加入搅拌机中，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min；

步骤二，然后再加入相应重量份数的玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，制搅拌速度为1500rpm，时间为10min；

步骤三，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙和乙烯基三乙氧基硅烷，控制搅拌速度为1000rpm，时间为15min；

步骤四，最后加入相应重量份数的甲苯二异氰酸酯，混合均匀后，注入雕塑模具内，固化后在15℃下冷却后，进行相应的修整，即可得到硅胶雕塑。

实施例4-8：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分及其重量份数

实施例9：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的十二烷基苯磺酸钠替换为等质量的脂肪酸甘油酯。

实施例10：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的十二烷基苯磺酸钠替换为等质量的木质素磺酸钠。

实施例11：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的磷酸三甲苯酯替换为等质量的磷酸三丁酯。

实施例12：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的磷酸三甲苯酯替换为等质量的二溴甲烷。

实施例13：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的硅酸钙替换为等质量的珍珠岩粉。

实施例14：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中重量份数为12份的硅酸钙替换为4份的硅藻土和8份的玄武石粉。

实施例15：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中重量份数为12份的硅酸钙替换为3份的硅酸钙、5份的膨润土和4份的珍珠岩粉。

实施例16：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的乙烯基三乙氧基硅烷替换为等质量的乙烯基三甲氧基硅烷。

实施例17：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，上述步骤三中的乙烯基三乙氧基硅烷替换为等质量的乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。

实施例18：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷和5份的功能助剂，功能助剂由重量份数比为3.5:1的气相白炭黑和硅氮烷混合而得，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min。

实施例19：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷和3份的功能助剂，功能助剂由重量份数比为2:1的气相白炭黑和硅氮烷混合而得，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min。

实施例20：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷和7份的功能助剂，功能助剂由重量份数比为5:1的气相白炭黑和硅氮烷混合而得，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min。

实施例21：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷和5份的强化剂，强化剂由重量份数比为3.5:1:1的乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂混合而得，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min。

实施例22：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷和2份的强化剂，强化剂由重量份数比为2:1:1的乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂混合而得，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min。

实施例23：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷和8份的强化剂，强化剂由重量份数比为5:1:1的乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂混合而得，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min。

对比例1：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，然后再加入相应重量份数的水镁石纤维和粉煤灰，制搅拌速度为1350rpm，时间为15min。

对比例2：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，然后再加入相应重量份数的玻璃纤维和粉煤灰，制搅拌速度为1350rpm，时间为15min。

对比例3：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，然后再加入相应重量份数的玻璃纤维和水镁石纤维，制搅拌速度为1350rpm，时间为15min。

对比例4：一种硅胶雕塑，与实施例1的不同之处在于，其通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的聚氨酯、硅橡胶和聚醚多元醇加入搅拌机中，控制搅拌速度为750rpm，时间为25min；

步骤二，继续再加入相应重量份数的十二烷基苯磺酸钠、磷酸三甲苯酯、硅酸钙和乙烯基三乙氧基硅烷，控制搅拌速度为900rpm，时间为20min；

步骤三，最后加入相应重量份数的甲苯二异氰酸酯，混合均匀后，注入雕塑模具内，固化后在12.5℃下冷却后，进行相应的修整，即可得到硅胶雕塑。

性能测试

试验样品：采用实施例1-23中获得的硅胶雕塑作为试验样品1-23，采用对比例1-4中获得的硅胶雕塑作为对照样品1-4。

试验方法：截取相同大小的试验样品1-23和对照样品1-4作为标准试样，用ctm8000系列万能拉力机，测量各标准试样的撕裂强度，并用ysml-2015型引伸计法杨氏模量测定仪，测量各标准试样的弹性模量。

试验结果：试验样品1-23和对照样品1-4的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-8和对照样品1-4的测试结果对照可得，加入玻璃纤维、水镁石纤维和粉煤灰，并使其相互之间能够起到良好的配合效果，能够大大提高硅胶雕塑的撕裂强度和弹性模量。由试验样品9-17和试验样品1-8的测试结果对照可得，本发明所公开的表面活性剂、阻燃剂、增强填料和硅烷偶联剂均适用于硅胶雕塑的制备，并使其保持良好稳定的撕裂强度和弹性模量。由试验样品18-20、试验样品21-23和试验样品1的测试结果分别对照可得，加入由气相白炭黑和硅氮烷混合组成的功能助剂，以及加入由乙烯基mq硅树脂、锂瓷石粉和硼砂混合而成的强化剂，均可以提高硅胶雕塑的撕裂强度和弹性模量。

表2试验样品1-23和对照样品1-4的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。