CN102588334A - 用于气动水泵的叶片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气动水泵的叶片，所述叶片的原料成分包括：碳纤维50%-60%，工程塑料40%-50%；叶片的制备方法包括：首先将碳纤维进行大于等于2000℃的高温处理，制得石墨碳纤维；然后将石墨碳纤维与所述工程塑料合成制备工程塑料合金；最后将其工程塑料合金加工成叶片。通过上述方式，本发明采用石墨碳纤维材料作为主原料，工程塑料为辅助原料合成制备出的叶片具有高自润滑、高耐磨、耐低温和耐冲击等性能，使用寿命延长至普通叶片使用寿命的30倍。

Description

用于气动水泵的叶片及其制备方法

技术领域

本发明涉及气动机械领域，特别是涉及一种用于气动水泵的叶片及其制备方法。

背景技术

气动水泵是一种采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。

气动水泵的工作特点包括：泵不会过热，压缩空气作动力，在排气时是一个膨胀吸热的过程，气动泵工作时温度是降低的，无有害气体排出；不会产生电火花，气动水泵不用电力作动力，接地后又防止了静电火花；可以通过含颗粒液体，不容易被堵；对物料的剪切力极低，工作时是怎么吸进怎么吐出，所以对物料的搅动最小，适用于不稳定物质的输送；流量可调节，可以在物料出口处加装节流阀来调节流量；具有自吸的功能等优点。

但目前市场上气动水泵仍然存在一些缺憾，例如的在压缩空气作用于气动水泵时，气缸内部转子上装配的叶片运转时，叶片与气缸内壁的摩擦，会导致叶片加速磨损，同时损耗气缸内壁，并产生大量的热量，使整个气动水泵的使用寿命短，整体质量不稳定。为了解决这个问题，操作人员在叶片与气缸之间加入润滑油用于避免上述情况发生，但润滑油的作用时间短暂而且效果不佳，还存在二次污染被抽液体的问题。此外，由于气缸长期不使用，气缸内壁产生凹凸不平的锈层，降低了气缸内壁的光滑度，影响整个气动水泵的运行。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种高自润滑、高耐磨、耐低温和耐冲击的用于气动水泵的叶片及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于气动水泵的叶片，所述叶片的原料成分包括：碳纤维50%-60%，工程塑料40%-50%。

在本发明一个较佳实施例中，所述碳纤维包括聚丙烯腈纤维50%-60%、沥青纤维30%-40%、酚醛纤维小于等于10%。

在本发明一个较佳实施例中，所述工程塑料采用尼龙66。

在本发明一个较佳实施例中，所述尼龙66是由尼龙66盐熔体与第二主族金属的化合物混合后经聚合和后缩聚反应制得，其中，基于尼龙66盐的重量计，第二主族金属的化合物的重量为0.01%-1.0%。

在本发明一个较佳实施例中，所述叶片的原料成分包括：碳纤维55%，工程塑料45%。

在本发明一个较佳实施例中，所述叶片的原料成分包括：碳纤维60%，工程塑料40%。

本发明采用的另一个技术方案是：提供一种用于气动水泵的叶片的制备方法，叶片的制备方法包括：将碳纤维进行大于等于2000℃的高温碳化处理，制得石墨碳纤维；

将石墨碳纤维与所述工程塑料均匀混合；

混合完成后，在压力为0.5-2.0MPa下将物料挤出并造粒；

造粒完成后，将物料粒制备成工程塑料合金，再将所述工程塑料合金加工成所述叶片。

在本发明一个较佳实施例中，所述石墨碳纤维的含碳量大于等于99%。

在本发明一个较佳实施例中，所述混合物料时的温度包括前部阶段、中部阶段、后部阶段，所述前部阶段的温度范围为255-285℃，中部阶段的温度范围为240-280℃，后部阶段的温度范围为220-275℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述造粒时的温度包括第一阶段250-270℃，第二阶段260-280℃，第三阶段260-290℃。

本发明的有益效果是：本发明用于气动水泵的叶片及其制备方法采用石墨碳纤维材料作为主原料，工程塑料为辅助原料合成制备出的叶片具有高自润滑、高耐磨、耐低温和耐冲击等性能，使用寿命延长至普通叶片使用寿命的30倍。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

优选实施例1：一种用于气动水泵的叶片，所述叶片的原料成分包括：碳纤维55%，工程塑料45%。

所述碳纤维包括聚丙烯腈纤维55%、沥青纤维35%、酚醛纤维10%制成，碳纤维的拉伸强度为4000MPa，模量为240GPa，密度为1.6g/cm3。

该叶片的制备方法包括：

（1）将55%的碳纤维进行大于等于2000℃的高温碳化处理，制得石墨碳纤维，所述石墨碳纤维的含碳量大于等于99%；

（2）将石墨碳纤维与45%的所述工程塑料和少许助剂均匀混合；

（3）混合完成后，在压力为0.5-2.0MPa下将物料挤出并造粒；

（4）造粒完成后，将物料粒制备成工程塑料合金，再将所述工程塑料合金加工成多个尺寸公差一致、表里分子结构一致、尺寸稳定性好、零变形、耐磨耐用的叶片。

所述混合物料时的温度包括前部阶段、中部阶段、后部阶段，所述前部阶段的温度范围为275℃，中部阶段的温度范围为265℃，后部阶段的温度范围为255℃。

所述造粒时的温度包括第一阶段260℃，第二阶段275℃，第三阶段270℃。

优选实施例2：一种用于气动水泵的叶片，所述叶片的原料成分包括：碳纤维60%，工程塑料40%。

所述碳纤维包括聚丙烯腈纤维58%、沥青纤维40%、酚醛纤维2%制成，碳纤维的拉伸强度为4000MPa，模量为240GPa，密度为1.6g/cm3。

该叶片的制备方法包括：

（1）将60%的碳纤维进行大于等于2000℃的高温碳化处理，制得石墨碳纤维，所述石墨碳纤维的含碳量大于等于99%；

（2）将石墨碳纤维与40%的所述工程塑料和少许助剂均匀混合；

（3）混合完成后，在压力为0.5-2.0MPa下将物料挤出并造粒；

（4）造粒完成后，将物料粒制备成工程塑料合金，再将所述工程塑料合金加工成多个尺寸公差一致、表里分子结构一致、尺寸稳定性好、零变形、耐磨耐用的叶片。

所述混合物料时的温度包括前部阶段、中部阶段、后部阶段，所述前部阶段的温度范围为285℃，中部阶段的温度范围为280℃，后部阶段的温度范围为275℃。

所述造粒时的温度包括第一阶段270℃，第二阶段280℃，第三阶段290℃。

其中，优选实施例1与优选实施例2中的工程塑料采用尼龙66。所述尼龙66是由尼龙66盐熔体与第二主族金属的化合物混合后经聚合和后缩聚反应制得，其中，基于尼龙66盐的重量计，第二主族金属的化合物的重量为0.01%-1.0%。

尼龙66的工程塑料为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。密度1.15g/cm3，熔点252℃，脆化温度-30℃，热分解温度大于350℃，连续耐热80-120℃，平衡吸水率2.5%。能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀，但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。

本发明优选碳纤维作为主要原材料，因为碳纤维具有钢铁5倍的高强度，可以耐受2000℃以上的高温的出色的耐热性。出色的抗热冲击性；低热膨胀系数，热容量小，较节能；比重小，重量是钢的1/5，优秀的抗腐蚀与辐射性能，有助于提高制成叶片的综合性能。

用本发明制备的工程塑料合金经过各种连续不间断的反复测试，测试数据包括：

1、高耐磨性测试，采用砂浆磨耗测试装置测试，木材的磨损率为45%，黄铜的磨损率为27%，酚醛树脂板的磨损率为18%，聚甲醛塑料POM的磨损率为6%，聚四氟乙烯PTFE的磨损率为5%，尼龙66的磨损率为4%，本发明合成制备的工程塑料合金的磨损率为1.2%。明显比较出本发明合成制备的工程塑料合金的耐磨性能高于其他材质的耐磨性能。

2、自润滑性测试，测试得本发明合成制备的工程塑料合金的动摩擦系数为自润滑时0.1-0.22；水润滑时为0.05-0.1；油润滑时为0.05-0.08。其他材料的摩擦系数如下表所示，

材料	橡皮-固体	石墨-石墨	玻璃-玻璃	钢-钢	玻璃-金属	冰-冰
							摩擦系数	1-4	0.1	0.9-1	0.58	0.5-0.7	0.05-0.15

通过比较表明，本发明合成制备的工程塑料合金具有较高的自润滑性能。

3、耐低温性检测，将本发明合成制备的工程塑料合金在液氮中（-196℃），该工程塑料合金仍然保持优异的冲击强度，表明该工程塑料合金具有较强的耐低温性能。

4、耐冲击性，当将本发明合成制备的工程塑料合金以滑动或转动形式工作时，在反复冲击后表面硬度会更高，体现了超强的耐冲击性。

本发明用于气动水泵的叶片及其制备方法采用石墨碳纤维材料作为主原料，工程塑料为辅助原料合成制备出的叶片具有高自润滑、高耐磨、耐低温和耐冲击等性能，使用寿命延长至普通叶片使用寿命的30倍。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于气动水泵的叶片，其特征在于，所述叶片的原料成分包括：碳纤维50%-60%，工程塑料40%-50%。

2.根据权利要求1所述的用于气动水泵的叶片，其特征在于，所述碳纤维包括聚丙烯腈纤维50%-60%、沥青纤维30%-40%、酚醛纤维小于等于10%。

3.根据权利要求1所述的用于气动水泵的叶片，其特征在于，所述工程塑料采用尼龙66。

4.根据权利要求3所述的用于气动水泵的叶片，其特征在于，所述尼龙66是由尼龙66盐熔体与第二主族金属的化合物混合后经聚合和后缩聚反应制得，其中，基于尼龙66盐的重量计，第二主族金属的化合物的重量为0.01%-1.0%。

5.根据权利要求1所述的用于气动水泵的叶片，其特征在于，所述叶片的原料成分包括：碳纤维55%，工程塑料45%。

6.根据权利要求1所述的用于气动水泵的叶片，其特征在于，所述叶片的原料成分包括：碳纤维60%，工程塑料40%。

7.根据权利要求1所述的用于气动水泵的叶片的制备方法，其特征在于，叶片的制备方法包括：

将碳纤维进行大于等于2000℃的高温碳化处理，制得石墨碳纤维；

将石墨碳纤维与所述工程塑料均匀混合；

混合完成后，在压力为0.5-2.0MPa下将物料挤出并造粒；

造粒完成后，将物料粒制备成工程塑料合金，再将所述工程塑料合金加工成所述叶片。

8.根据权利要求7所述的用于气动水泵的叶片的制备方法，其特征在于，所述石墨碳纤维的含碳量大于等于99%。

9.根据权利要求7所述的用于气动水泵的叶片的制备方法，其特征在于，所述混合物料时的温度包括前部阶段、中部阶段、后部阶段，所述前部阶段的温度范围为255-285℃，中部阶段的温度范围为240-280℃，后部阶段的温度范围为220-275℃。

10.根据权利要求7所述的用于气动水泵的叶片的制备方法，其特征在于，所述造粒时的温度包括第一阶段250-270℃，第二阶段260-280℃，第三阶段260-290℃。