CN101614220A

CN101614220A - 一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方及制作方法

Info

Publication number: CN101614220A
Application number: CN200910104318A
Authority: CN
Inventors: 赵冰
Original assignee: CHONGQING TABER MC NYLON Co Ltd
Current assignee: CHONGQING TABER MC NYLON Co Ltd
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: CN101614220B

Abstract

本发明提供一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方及制作方法，配方基料为己内酰胺和十二内酰胺，另加入经活化处理的玻璃微珠，以提高耐磨性，同时加入一定量的增塑剂，分散剂，润滑剂，缓冲剂，抗氧化剂和催化剂及助催化剂，并在浇铸成型时均衡加压，进而改善物化性能。本发明一次浇铸成型，易于批量生产，成本较低，且重量轻，节省能耗。叶轮为一整体，部件不需要焊接，耐磨性强，安全性好，能够取代钢、铝等金属材料制作鼓风机叶轮。

Description

一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方及制作方法

技术领域

本发明涉及一种固体高分子材料，特别涉及一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方及制作方法。

背景技术

铸型尼龙是一种通用的固体高分子工程塑料，具有密度小，重量轻，韧性好，耐腐蚀性强，易于一次性浇铸成型等优点，作为零部件，在机械行业得到广泛应用。但与某些性能优良的金属材料比较，其理化性能略逊一筹。研发新的尼龙配方，探索合理的工艺技术条件，寻求适宜的制备方法，是本发明的宗旨。

针对本发明，提请重庆市科学技术信息中心查新检索，检出相关的14种文献资料。如文献1报道的《一种改性尼龙的制备方法》CN10185918，其方法与本发明大相径庭。如文献2报道的《一种风机整体叶轮及其制造方法》CN101235827，其配方与本发明大不相同。再如文献11报道的《一种高强度改性尼龙复合辊》CN2687428，是本企业先前的发明创造，与本发明在研制配方和制作方法以及产品用途上面，均有很大的区别。

正如查新报告得出的结论：“涉及综合具备该项目所述的技术特征，《用于鼓风机的高强度改性尼龙整体叶轮的配方和制作方法》的研究，在所检索的范围内，国内未见相同报道。”

从检索的已有技术不难看出，铸型尼龙在机械行业应用广泛，品种繁多。由于浇铸的产品用途各异，对化学和物理性能的要求也就不同，其研制的新配方和制作方法更是多种多样，而且各有各的特征和长处。众所周知，铸型尼龙的基料大多选用己内酰胺，但加入的偶联剂、分散剂，增塑剂、抗氧化剂、催化剂等化学助剂，其用量和种类各不相同，在制作方法上的工艺技术条件也不一样，故在此不一一赘述。

据查，现有的鼓风机叶轮，尚无用尼龙一次性浇铸成型的，通常选用金属材料加工制作，如钢、铝及其合金等，前者耐磨性差，耐腐蚀性弱，使用寿命短；后者价格昂贵，加工困难，成本偏高。又因金属材料制作鼓风机叶轮时，前盘、后盘和若干叶片的组装一般采取焊接方式连接，在焊缝处易于产生气泡、裂纹和夹渣，造成叶轮在高速运转时，潜伏着事故隐患。加之金属材料较之尼龙材料，比重大、质量重，同型号叶轮在同等条件下运转时，必然消耗较多的电能。

因此，金属材料制作叶轮的若干叶片时，为了减轻重量，不得不采取2-4mm的金属薄板折叠焊接，形成叶片断面为空腔。由于薄板厚度不大，当叶轮工作高速旋转时，叶片与其输送介质及其夹带的尘埃、泥沙摩擦剧烈，磨损厉害，导致叶片出现穿孔、缺口甚至变形，从而打破叶片运行的动态平衡，造成紊流干扰，振动加剧，严重时风机解体，酿成设备事故。

发明内容

本发明的目的是寻求一种新的尼龙配方和制作方法，以及可行的技术条件和工艺流程，研制出一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙，保证叶轮的前盘、后盘和若干叶片等组件一次性浇铸成型，使其叶轮产品是一个完整的构件，弥补金属叶轮因焊接带来的天生缺陷，同时，批量制作方便，降低生产成本。

本发明比之一般金属材料耐磨性好，耐腐蚀性强，叶片断面形状改空腔为实芯，能够防止高速旋转的叶片因冲刷磨损而出现穿孔、缺口或变形，延长使用寿命，消除事故隐患。加之铸型尼龙密度小，比重轻，仅为金属材料的几分之一，当叶轮运转时，有效达到节约能耗之目的。

综上所述，本发明的最终目的在提高铸型尼龙的物化性能的基础上，比钢质叶轮成本降低50％，比铝质叶轮成本降低25％，完全能够取代已有金属材料制作的鼓风机叶轮。

为了克服已有技术之不足，改进并提高现有尼龙的物理、化学性能，并使产品一次性浇铸成型，取代金属材料制作的鼓风机叶轮，本发明提供一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方及制作方法。

本发明是通过以下途径实现的。

首先，在尼龙基料己内酰胺中，加入一定量的十二内酰胺，使其二者充分共聚，改善尼龙基料的抗弯、抗压、抗拉伸等物理性能。为了确保铸型尼龙叶轮在高速旋转时具备良好的耐磨性，在通常加入炭黑的基础上，再加入经活化处理的玻璃微珠，选用六磷胺作为增塑剂，酞菁兰作为抗氧化剂，二硫化钼作为润滑剂，同时加入一定量的三聚氰胺和聚四氟乙烯，进一步提高新材料的物化性能。以作用良好的DNPD为缓冲剂，严格控制反应速度，保证在最高温度条件下反应完全。以常用的NaOH作催化剂，但在助催化剂的选用上，经反复对比，选择三笨甲烷多异氰酸酯取代常用的甲苯二异氰酸酯，前者比后者多一个官能团，催化反应的效果更为良好。

本发明提供一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方，其特征在于：铸型尼龙配方的基料按重量百分比组成，基料：己内酰胺80-90％，十二内酰胺10-20％；另加化工辅料：玻璃微珠3-10％，炭黑0.15-0.45％，NaOH 0.15-0.5％，三笨甲烷多异氰酸酯3-5％，HPT 1-5％，DNPD 0.1-0.3％，聚四氟乙烯3-5％，三聚氰胺1-5％，二硫化钼0.3-0.5％，按上述化学成分配制后一次浇铸成型。

本发明所述的用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方的制作方法，其特征在于：先将两种基料己内酰胺和十二内酰胺搅拌混合，放入第一反应釜中加热至130-150℃；然后在1300Pa真空条件下，保持10-20分钟进行脱水；经解除真空后，将混合基料输入第二反应釜，加入催化剂NaOH，在真空条件下进行反应，反应时间控制在20-30分钟；将混合基料减压至蒸馏状态，送入第三反应釜，分别加入缓冲剂、分散剂、润滑剂、增塑剂、抗氧化剂等化学助剂，重新在真空条件下，进行开环、改性、融合，反应时间控制在10-20分钟；解除真空后，将改性后的原料送入第四反应釜，及时加入助催化剂，保证反应到底；最后，将配制齐备、改性完全的新材料迅速灌注到叶轮模具中。

本发明所述的用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方，其特征在于：玻璃微珠经过活化处理，并通过800目筛孔。

本发明所述的用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方的制作方法，其特征在于：新配方材料一次浇铸灌入模具成型时，在模具内均衡加压0.2-0.4MPa，并保持15-30分钟。这样可以彻底清除新材料中的气泡，使其链分子排列细微紧密，聚合度达到50-60％，最终脱模成型，得到本发明产品。

综上所述，本发明的效果显著，铸型尼龙新配方经一次浇铸成型后，鼓风机叶轮的前盘、后盘和若干叶片构成一个整体，三种部件不需要焊接或其他方式连接，加工制作简便，生产成本低廉，比之金属叶轮降低成本25-50％，其物理、化学性能得到改善，特别是耐磨性能优良，叶轮断面形状改空腔为实芯，防止叶轮因高速运行而磨损带来穿孔、缺口、变形等缺陷，避免紊流干扰和剧烈振动，安全性好，从而清除事故隐患。加之本发明铸型尼龙新材料比重小，重量轻，密度仅为1.16，只有金属材料的几分之一，节省能耗也十分显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工艺技术条件及其制作方法的流程图。

具体实施方式

实施例1：经过反复试验比对，筛选出本发明的最佳配方实施方案为：

基料：己内酰胺 80-82％，十二内酰胺 18-20％

辅料：玻璃微珠 4％炭黑 0.3％

NaOH 0.2％三苯甲烷多异氰酸醋 3.6％

HPT 3％ DNPD 0.16％

聚四氟乙烯 7％三聚氰胺 2.5％

二硫化钼 0.4％酞菁兰 0.04％

本发明最佳配方配制的铸型尼龙，物化性能和机械性能优良，各项指标均能满足鼓风机叶轮的需要。

检测结果如下：

拉伸强度 87-95MPa 弯曲强度 96-110MPa

剪切强度 72-79MPa 缺口冲击强度 880kg/m²以上

压缩强度屈服点 96-103MPa 洛氏硬度 115-120

实施例2：

前面已经详述本发明工艺流程技术条件及其制作方法，此处不再赘述。

本发明制作的鼓风机叶轮，耐磨性能特别突出，与金属和其材料的叶轮比较，在温度20℃±2℃，湿度60±5％，磨轮CS-17，荷重9.8N，转速3000转/分的测试条件下，测试结果如下：

本发明铸型尼龙磨损量基数为1.0

现有材料钢材磨损量为1.8

铝材磨损量为14.7

聚氨酯磨损量为1.5

聚丙烯磨损量为3.3

Claims

1、一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方，其特征在于：铸型尼龙配方的基料按重量百分比组成，基料：己内酰胺80-90％，十二内酰胺10-20％；另加化工辅料：玻璃微珠3-10％，炭黑0.15-0.45％，NaOH 0.15-0.5％，三笨甲烷多异氰酸酯3-5％，HPT 1-5％，DNPD 0.1-0.3％，聚四氟乙烯3-5％，三聚氰胺1-5％，二硫化钼0.3-0.5％，按上述化学成分配制后一次浇铸成型。

2、根据权利要求1所述的用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方的制作方法，其特征在于：先将两种基料己内酰胺和十二内酰胺搅拌混合，放入第一反应釜中加热至130-150℃；然后在1300Pa真空条件下，保持10-20分钟进行脱水；经解除真空后，将混合基料输入第二反应釜，加入催化剂NaOH，在真空条件下进行反应，反应时间控制在20-30分钟；将混合基料减压至蒸馏状态，送入第三反应釜，分别加入缓冲剂、分散剂、润滑剂、增塑剂、抗氧化剂等化学助剂，重新在真空条件下，进行开环、改性、融合，反应时间控制在10-20分钟；解除真空后，将改性后的原料送入第四反应釜，及时加入助催化剂，保证反应到底；最后，将配制齐备、改性完全的新材料迅速灌注到叶轮模具中。

3、根据权利要求1所述的用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方，其特征在于：玻璃微珠经过活化处理，并通过800目筛孔。

4、根据权利要求2所述的用于鼓风机叶轮的高强度尼龙配方的制作方法，其特征在于：新配方材料一次浇铸灌入模具成型时，在模具内均衡加压0.2-0.4MPa，并保持15-30分钟。