CN101319069A - 超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘及其制备方法，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料按重量份计由以下组分组成：超高分子量聚乙烯50份－150份，聚乙烯蜡2份－6份，石墨1份－3份，玻璃空心微珠5份－15份，阻燃剂2.5份－7.5份，偶联剂0.3－1.9份，成核剂0.1－0.5份，抗氧剂0.5－3.2份；其制备方法包括如下步骤：配料、混合、加热、液压压制、冷却和脱模成型。该材料具有极高的耐磨性、优良的自润滑性、超强的抗冲击强度、优异的阻燃性、极强的不粘性，且能够耐老化、耐腐蚀；其主要应用于摩擦调心托辊防偏摩擦盘的制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩擦调心托辊的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘及其制备方法，属于聚合物加工应用领域。
背景技术
托辊广泛应用于露天、粉尘大、腐蚀性高的恶劣环境中，如采矿业、化工行业、焦化行业、钢铁行业、电力行业、洗煤行业、粮食加工行业、冶金行业、水泥生产行业等。摩擦调心托辊可防止运送带损伤和跑偏，其利用摩擦阻力和摩擦轮弧度的调偏机理达到防止和纠正运送带跑偏。钢制摩擦调心托辊的防偏摩擦盘生产成本高、笨重、能耗高、不耐腐蚀、不耐磨，这些不利因素严重影响着输送机的正常运转和输送效率。为弥补这一缺陷，以适应市场需求，人们试图使用超高分子量聚乙烯原料进行改性加工生产摩擦调心托辊防偏摩擦盘。
超高分子量聚乙烯是一种线性结构的热塑性工程塑料，分子量在100万-500万以上。与普通聚乙烯具有相同的分子结构，但它的线形分子链比常规高密度聚乙烯长10倍，使其具有一些普通PE、其它工程塑料和一些金属材料所不及的优异综合性能。正是这一独特的结构，使超高分子量聚乙烯具有理想的材料综合性能， 除耐热性外，耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自身润滑、抗冲击性能在所有塑料中为最高值，并可长期在-169℃至+80℃条件下工作，可广泛应用于冶金、电力、石油、采矿、纺织、造纸、食品、化工、机械、建筑、电气等行业；
由于超高分子量聚乙烯表面硬度较低，机械强度不高，热变形温度较低，耐高温性能较差，粘度较高，流动性较差，所以，加工起来较困难，需对摩擦调心托辊防偏摩擦盘所采用的材料进行相应的改性，以便于适应市场需求的不断变化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯50份-150份，聚乙烯腊2份-6份，石墨1份-3份，玻璃空心微珠5份-15份，阻燃剂2.5份-7.5份。
一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯100份，聚乙烯腊4份，石墨2份，玻璃空心微珠10份，阻燃剂5份。
基于上述的防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料还包括以下按重量份计的组分：偶联剂0.3-1.9份，成核剂0.1-0.5份，抗氧剂0.5-3.2份。
基于上述，所述超高分子量聚乙烯是基体粘均分子量为150～500万的超高分子量聚乙烯。
基于上述，所述阻燃剂是三氧化二锑、磷酸酯、锡酸盐和/或十溴联苯醚中的至少一种。
基于上述，所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和/或锆类偶联剂中的至少一种。
基于上述，所述成核剂是苯甲酸、热解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸盐中的至少一种。
一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤1、配料：将下述组分按重量份计进行配料：超高分子量聚乙烯50份-150份，聚乙烯腊2份-6份，石墨1份-3份，玻璃空心微珠5份-15份，阻燃剂2.5份-7.5份；
步骤2、混合：把步骤1的配料放入高速混料机内，充分混合均匀；
步骤3、加热：把混合好的配料装入模具中，放入电加热箱内进行连续加热，使温度达到220～260度，加热时间为3～5个小时，待配料充分液化；
步骤4、液压压制：把充分液化后的材料由液压压力机进行压制，时间为25～35分钟；
步骤5、冷却：压制后，用25～40度的水冷却，时间为15～20分钟；
步骤6、脱膜成型：冷却后从模具中取出，即可得到所述超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘。
基于上述，在步骤1中，还包括以下按重量份计的组分：偶联剂0.3-1.9份，成核剂0.1-0.5份，抗氧剂0.5-3.2份。
本发明在现有技术的基础上经过多年不断的改进，具备优良的综合性能，其相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体的说，其有益效果具体表现在以下几点：
1、耐磨性：超高分子量聚乙烯的摩擦系数最小，而经过多年不断改进的本发明尤其更甚，其所采用材料的摩擦系数小于等于0.12，耐磨性优于很多金属材料，选用该材料作为设备的摩擦部件，尤其特具有的高自润滑性对输送机皮带有更好的保护性，与钢制材料相比，可延长托辊和皮带的使用寿命1-2倍。
2、腐蚀性：该材料是一种饱合分子团，其化学稳定性极高，在一定温度和浓度范围内能耐各种高腐蚀性介质(酸、碱、盐)及有机溶剂的侵蚀，而本发明的材质可以在80℃的盐酸中应用，而且在浓度小于75％的浓硫酸、浓度小于20％的硝酸中保持稳定的性能；
3、机械性：超高分子量聚乙烯改性材料的抗冲击性和吸收冲击能极强，无论是外力强冲击，还是内部压力波动都难以使其开裂，其抗冲击力强度为尼龙66的10-14倍，聚氯乙烯的20-24倍，聚乙烯的4-6倍，特别是在低温环境，其冲击强度反而达到更高值，超高分子量聚乙烯改性材料的这种柔韧性为输送系统提供了安全可靠的保障；
4、耐候性和抗老化性：本发明采用的超高分子量聚乙烯改性材料抗老化性好，按ASTM(负荷4.8kg/cm2)，热变形温度为85℃，特殊情况下，能够在更高的温度下使用，而且韧性极好，它的耐低温性能也非常优异，在-296℃低温下，仍具有一定的延展性；
5、电性能：本发明采用的材料具有很优良的绝缘性能，它的体积电阻达1×1017，体积电阻大，击穿电压达50KV/mm，介电常数为2.3，在较宽的温度及频率范围内，它的电性能变化极小；
6、卫生无毒：本发明采用的材料无味、无毒、无臭，本身无腐蚀性，具有生理惰性和生理适应性；
7、阻燃性：本发明克服了超高分子量聚乙烯本身的可燃性，具有很好的阻燃性能，适合于特殊环境下使用；
8、重量轻、安装方便：本发明的产品重要轻、安装快捷、简便。
9、本发明采用的材料制备工艺简单，成本低，应用范围广，是非常有竞争力的“以塑代钢”产品；
具体实施方式
为了能够更好的说明本发明的优点和进步性，现给出本发明的具体实施方式，但，需要说明的是，本实施例仅仅是对本发明作出的进一步说明，并不能够理解为对本发明保护范围的限制，对于本领域的技术人员而言，可根据上述本发明内容进行一些非实质性的技术改进和调整。
实施例1
一种摩擦调心托辊的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯100份，聚乙烯腊4份，石墨2份，玻璃空心微珠10份，阻燃剂5份，偶联剂0.9份，成核剂0.3份，抗氧剂1.5份。
基于上述，所述超高分子量聚乙烯是基体粘均分子量为150～500万的超高分子量聚乙烯。
基于上述，所述阻燃剂是三氧化二锑、磷酸酯、锡酸盐和/或十溴联苯醚中的至少一种。
基于上述，所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和/或锆类偶联剂中的至少一种。
基于上述，所述成核剂是苯甲酸、热解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸盐中的至少一种。
一种摩擦调心托辊的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤1、配料：将下述组分按重量份计进行配料：超高分子量聚乙烯100份，聚乙烯腊4份，石墨2份，玻璃空心微珠10份，阻燃剂5份，偶联剂0.9份，成核剂0.3份，抗氧剂1.5份；
步骤2、混合：把步骤1的配料放入高速混料机内，充分混合均匀；
步骤3、加热：把混合好的配料装入模具中，放入电加热箱内进行连续加热，使温度达到220～260度，加热时间为3～5个小时，待配料充分液化；
步骤4、液压压制：把充分液化后的材料由液压压力机进行压制，时间为25～35分钟；
步骤5、冷却：压制后，用25～40度的水冷却，时间为15～20分钟；
步骤6、脱膜成型：冷却后从模具中取出，即可得到所述超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘。
实施例2
本实施例同实施例1的不同主要在于：
一种摩擦调心托辊的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯70份，聚乙烯腊6份，石墨3份，玻璃空心微珠10份，阻燃剂5.5份，偶联剂1.2份，成核剂0.4份，抗氧剂2.2份。
实施例3
本实施例同实施例1的不同主要在于：
一种摩擦调心托辊的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯150份，聚乙烯腊4份，石墨2份，玻璃空心微珠12份，阻燃剂6.5份，偶联剂1.5份，成核剂0.5份，抗氧剂3.2份。
Claims (9)
1、一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯50份-150份，聚乙烯腊2份-6份，石墨1份-3份，玻璃空心微珠5份-15份，阻燃剂2.5份-7.5份。
2、根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于，按重量份计，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料由以下组分组成：超高分子量聚乙烯100份，聚乙烯腊4份，石墨2份，玻璃空心微珠10份，阻燃剂5份。
3、根据权利要求1或2所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于，该防偏摩擦盘所采用的超高分子量聚乙烯材料还包括以下按重量份计的组分：偶联剂0.3-1.9份，成核剂0.1-0.5份，抗氧剂0.5-3.2份。
4、根据权利要求1或2所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯是基体粘均分子量为150～500万的超高分子量聚乙烯。
5、根据权利要求1或2所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于：所述阻燃剂是三氧化二锑、磷酸酯、锡酸盐和/或十溴联苯醚中的至少一种。
6、根据权利要求3所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于：所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和/或锆类偶联剂中的至少一种。
7、根据权利要求3所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘，其特征在于：所述成核剂是苯甲酸、热解硅石、二氧化硅和/或硬酯酸盐中的至少一种。
8、一种超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1、配料：将下述组分按重量份计进行配料：超高分子量聚乙烯50份-150份，聚乙烯腊2份-6份，石墨1份-3份，玻璃空心微珠5份-15份，阻燃剂2.5份-7.5份；
步骤2、混合：把步骤1的配料放入高速混料机内，充分混合均匀；
步骤3、加热：把混合好的配料装入模具中，放入电加热箱内进行连续加热，使温度达到220～260度，加热时间为3～5个小时，待配料充分液化；
步骤4、液压压制：把充分液化后的材料由液压压力机进行压制，时间为25～35分钟；
步骤5、冷却：压制后，用25～40度的水冷却，时间为15～20分钟；
步骤6、脱膜成型：冷却后从模具中取出，即可得到所述超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘。
9、根据权利要求8所述的超高分子量聚乙烯材料防偏摩擦盘的制备方法，其特征在于：在步骤1中，还包括以下按重量份计的组分：偶联剂0.3-1.9份，成核剂0.1-0.5份，抗氧剂0.5-3.2份。
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