CN101614220B

CN101614220B - 一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙及制作鼓风机叶轮的方法

Info

Publication number: CN101614220B
Application number: CN2009101043183A
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: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: CN101614220A

Abstract

本发明提供一种用于鼓风机叶轮的高强度尼龙及制作鼓风机叶轮的方法，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HPT，分散剂炭黑，润滑剂二硫化钼，缓冲剂DNPD，抗氧化剂酞菁兰和催化剂NaOH及助催化剂三苯甲烷多异氰酸酯，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及制作鼓风机叶轮的方法

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及制作鼓风机叶轮的方法。

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及制作鼓风机叶轮的方法。

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，在通常加入分散剂炭黑的基础上，再加入经活化处理的玻璃微珠，选用HPT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，选择三苯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，其特征在于：尼龙配方由基料和化工辅料组成；其中基料由己内酰胺和十二内酰胺组成，两种基料各占整个基料的重量百分比为：己内酰胺80-90％，十二内酰胺10-20％；另加化工辅料，各辅料占整个尼龙配方的重量百分比为：玻璃微珠3-10％，炭黑0.15-0.45％，NaOH 0.15-0.5％，三苯甲烷多异氰酸酯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，其特征在于：玻璃微珠经过活化处理，并通过800目筛孔。

本发明所述的尼龙制作鼓风机叶轮的方法，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DNPD、分散剂炭黑、经活化处理的玻璃微珠、润滑剂二硫化钼、增塑剂HPT、抗氧化剂酞菁兰，同时加入三聚氰胺和聚四氟乙烯，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，将开环、改性、融合后的原料送入第四反应釜，及时加入助催化剂三苯甲烷多异氰酸酯，保证反应到底；最后，将配制齐备、改性完全的配方材料迅速灌注到叶轮模具中。

本发明所述的制作鼓风机叶轮的方法，其特征在于：将配制齐备、改性完全的配方材料一次浇铸灌入模具成型，同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：

两种基料各占整个基料的重量百分比为：

己内酰胺80-82％，十二内酰胺18-20％

各辅料占整个尼龙配方的重量百分比为：

玻璃微珠4％炭黑0.3％

NaOH 0.2％三苯甲烷多异氰酸酯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，其特征在于：尼龙配方由基料和化工辅料组成；其中基料由己内酰胺和十二内酰胺组成，两种基料各占整个基料的重量百分比为：己内酰胺80-90％，十二内酰胺10-20％；另加化工辅料，各辅料占整个尼龙配方的重量百分比为：玻璃微珠3-10％，炭黑0.15-0.45％，NaOH 0.15-0.5％，三苯甲烷多异氰酸酯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所述的鼓风机叶轮的高强度尼龙，其特征在于：玻璃微珠经过活化处理，并通过800目筛孔。

3.根据权利要求1所述的尼龙制作鼓风机叶轮的方法，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DNPD、分散剂炭黑、经活化处理的玻璃微珠、润滑剂二硫化钼、增塑剂HPT、抗氧化剂酞菁兰，同时加入三聚氰胺和聚四氟乙烯，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，将开环、改性、融合后的原料送入第四反应釜，及时加入助催化剂三苯甲烷多异氰酸酯，保证反应到底；最后，将配制齐备、改性完全的配方材料迅速灌注到叶轮模具中。

4.根据权利要求3所述的制作鼓风机叶轮的方法，其特征在于：将配制齐备、改性完全的配方材料一次浇铸灌入模具成型，同时在模具内均衡加压0.2-0.4MPa，并保持15-30分钟。