CN102604364A

CN102604364A - 一种滑轮外套用复合材料以及滑轮外套的制备方法

Info

Publication number: CN102604364A
Application number: CN2012100593525A
Authority: CN
Inventors: 王珂; 郭玉昆; 杨琳; 焦艳艳; 雷浩
Original assignee: Baoding Yitong Pv Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Baoding Yitong Pv Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明提供一种滑轮外套用复合材料及其制备方法，包括重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油。热塑性聚氨酯弹性体具有硬度范围广、良好的弹性和耐磨性、机械强度高、耐寒性突出和加工性能好等特点；石墨粉剂具有良好的耐高温性、导电导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性和抗热震性等；白油具有良好的氧化安定性，化学稳定性和润滑作用。本发明通过调节热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油的比例，提高了滑轮外套用复合材料的耐磨性能，保证了该滑轮外套用复合材料同时具有良好的硬度和力学性能，从而提高了钢线传动性能，降低切割过程中的硅材料消耗量，提高光伏产品的竞争力。

Description

一种滑轮外套用复合材料以及滑轮外套的制备方法

技术领域

本发明涉及滑轮外套技术领域，更具体地说，涉及一种滑轮外套用复合材料以及滑轮外套的制备方法。

背景技术

硅片切割技术是太阳能光伏电池制造工艺中的关键工艺，用于处理单晶硅或者多晶硅的固体硅锭，该工艺具体为：利用线锯将单晶硅或者多晶硅硅锭切成方块，然后切成硅片，从而得到制造光伏电池的基板。由于基板是晶体硅光伏组件中最昂贵的部分，因此，降低切割过程中的硅材料消耗量可以降低基板的制造成本，降低太阳能转化电能的每瓦成本，从而提高光伏产品的竞争力。

钢线传动是线锯生产中不可缺少的传动方式，其传动的安全性、耐用性和可靠性对线锯工作性能的发挥有着重要影响。滑轮外套是钢线传动中承受载荷、传力和改变力的方向的重要部件，在线锯切割机中又是数量大、分布广的易损部位。因此，提高滑轮外套的品质即增强滑轮外套的耐磨性、绝缘强度和运动精度，对提高钢线传动性能具有重要意义。

滑轮外套在工作时，线槽与钢线之间的磨损速度主要取决于线槽与钢线两者接触部位的相对运动关系、接触状态及应力大小、材料的机械特性及组织结构等因素。钢线绕过滑轮外套时，侧壁起导向作用，使钢线顺利地进入槽内防止发生跳槽，槽底的圆弧曲面则起到支承钢线并改变其传力方向的作用。由于槽底与侧壁的工作性质不同，在钢丝绳与滑轮槽的偏角小于允许偏角5°时，其磨损和疲劳损伤主要发生于钢线与滑轮槽底的接触部位。为了改善滑轮外套的耐磨性，现有技术报道了一种滑轮外套用复合材料，以热塑性聚氨酯弹性体和白油为主要原料。但是，该复合材料的耐磨性仍较差，易造成钢线的断裂，复合材料的使用寿命较短，降低了生产效率。因此，本发明人考虑，提供一种具有良好的耐磨性性能的滑轮外套用复合材料以及滑轮外套的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有良好的耐磨性能的滑轮外套用复合材料，本发明还提供一种滑轮外套的制备方法，该方法制备的滑轮外套耐磨性能良好。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种滑轮外套用复合材料，包括重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油。

优选的，所述热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油的重量比为(199～202)∶(8～10)∶(1～1.2)。

优选的，所述热塑性聚氨酯弹性体为拜耳材料科技有限公司生产的型号为8798A的热塑性聚氨酯弹性体。

优选的，所述石墨粉剂的粒径为1～20μm。

优选的，所述白油为10号白油。

相应的，本发明还提供一种滑轮外套的制备方法，包括以下步骤：

步骤a)将重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油混合后，加热至液态；

步骤b)将步骤a)得到的液体原料在60～135bar的压力下注射至模具内，保压后冷却，得到滑轮外套。

优选的，所述步骤a)的加热温度为190～230℃。

优选的，所述步骤b)的注射方式为三级注射，由一阶段注射、二阶段注射和三阶段注射组成。

优选的，所述一阶段注射、一阶段注射和三阶段注射的注射压力分别为60～110bar、60～135bar和60～135bar，一阶段注射、二阶段注射和三阶段注射的注射速度分别为1～15％，1～10％和1～5％。

优选的，所述步骤b)的保压时间为5～15秒。

本发明提供一种滑轮外套用复合材料，包括重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油。热塑性聚氨酯弹性体(简称TPU)具有硬度范围广、良好的弹性和耐磨性、机械强度高、耐寒性突出和加工性能好等特点；石墨粉剂具有良好的耐高温性、导电导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性和抗热震性等；白油为主要成分为C16～C31的正异构烷烃的混合物，具有良好的氧化安定性，化学稳定性和润滑作用。本发明通过调节热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油的比例，提高了滑轮外套用复合材料的耐磨性能，保证了该滑轮外套用复合材料同时具有良好的硬度和力学性能。

相应的，本发明还提供一种滑轮外套的制备方法，包括以下步骤：将重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油混合后，加热至液态；将上述得到的液体原料在60～135bar的压力下注射至模具内，保压后冷却，得到滑轮外套。与现有技术相比，本发明以热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油为原料，通过调节各个原料的比例，采用注塑成型工艺得到了滑轮外套。本发明提高了滑轮外套的耐磨性能，制备的滑轮外套具有良好的硬度和力学性能，从而提高了钢线传动性能，降低切割过程中的硅材料消耗量，提高光伏产品的竞争力。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种滑轮外套用复合材料，包括重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油。

热塑性聚氨酯弹性体简称TPU，具有硬度范围广、良好的弹性和耐磨性、机械强度高、耐寒性突出和加工性能好等特点。(1)通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，产品仍保持良好的弹性和耐磨性；(2)TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出；(3)TPU的玻璃态转变温度比较低，在-35℃下仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能；(4)TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等；(5)耐油、耐水、耐霉菌；(6)再生利用性好。本发明采用的TPU的型号优选为8798A，更优选采用拜耳材料科技有限公司生产的型号为8798A的TPU。

石墨由于其特殊结构而具有如下特殊性质：(1)耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数很小；(2)导电、导热性良好：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍，导热性超过钢、铁、铅等金属材料；(3)润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好；(4)化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀；(5)可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片；(5)抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。本发明采用的石墨粉剂的粒径优选为1～20μm，更优选为5～15μm。同时，本发明对采用的石墨粉剂的生产厂家并无特别要求，优选采用上海华谊集团华原化工有限公司生产的石墨粉剂，更优选采用上海华谊集团华原化工有限公司生产的3号石墨粉剂。

白油为主要成分为C16～C31的正异构烷烃的混合物，具有良好的氧化安定性，化学稳定性和润滑作用。白油的牌号划分通常以40℃运动粘度的大小来划分，白油的粘度等级通常都会符合ISO标准的粘度等级。本发明优选采用10号白油，同时，本发明对白油生产厂家并无特别限制，可以采用本领域技术人员熟知的生产厂家的产品。

在本发明中，热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油之间的重量比是影响滑轮外套用复合材料性能的重要因素。其中，石墨粉剂的配比过高则导致复合材料的硬度过高，从而使复合材料与设备的配合困难；石墨粉剂料的配比较低，会影响产品的耐磨性，降低产品的使用寿命。另外，白油的配比较高，影响产品的外观，触摸时有严重的油渍；白油的配比过低则导致复合材料在使用过程中没有润滑作用。因此，本发明通过控制热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油之间的重量比例，提高了该滑轮外套用复合材料的耐磨性能。所述热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油的重量比优选为(199～202)∶(8～10)∶(1～1.2)，更优选为(199～201)∶(9～10)∶(1～1.1)。

在上述制备过程中，本发明以热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油为制备滑轮外套的原料，优选采用上述技术方案所述的牌号和生产厂家。热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油之间的重量比是影响制备的滑轮外套性能的重要因素。其中，石墨粉剂的配比过高则导致制备的滑轮外套的硬度过高，从而与设备的配合困难；石墨粉剂料的配比较低，会影响制备的滑轮外套的耐磨性，降低滑轮外套的使用寿命。另外，白油的配比较高，影响滑轮外套的外观，触摸时有严重的油渍；白油的配比过低则导致滑轮外套在使用过程中没有润滑作用。因此，本发明通过控制热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油之间的重量比例，提高了制备的滑轮外套的耐磨性能。所述热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油的重量比优选为(199～202)∶(8～10)∶(1～1.2)，更优选为(199～201)∶(9～10)∶(1～1.1)。

在步骤a)中，本发明通过采用加热的方式使各个原料呈液态，所述加热温度优选为190～230℃，更优选为200～230℃，更优选为210～220℃。同时，对混合后的原料进行加热之前，还优选包括烘干的步骤，所述烘干采用的装置优选为烘干料筒，烘干温度优选为80～110℃，更优选为80～100℃，从而排除原料中的水分。

得到液态原料后，本发明将步骤a)得到的液体原料进行注塑成型，注射时间优选为15～30秒。注塑成型可以用一次注射来完成，也可以采用多级注射来完成。本发明的注射方式优选为三级注射，由一阶段注射、一阶段注射和三阶段注射组成。所述一阶段注射、一阶段注射和三阶段注射的注射压力分别为60～110bar、60～135bar和60～135bar，一阶段注射、一阶段注射和三阶段注射的注射速度分别为1～15％，1～10％和1～5％。本发明采用不同的压力速度进行多阶段注射，先充满模腔的大体再慢慢进行细微的填充，从而减少制品毛边和模具排气引起的烧焦问题。

步骤b)中，注射完成之后进行保压处理，所述保压的压力优选为60～135bar，更优选为60～130bar；保压时间优选为5～15秒，更优选为10～15秒，有利于滑轮外套的定性，防止制品变形。然后，本发明将已经定型的融料经冷却步骤使滑轮外套制品成型，防止滑轮外套制品出现收缩和变形等缺陷。由于冷却时间受滑轮外套制品形状、环境、气温、模具温度和冷却水温的影响，所述冷却时间优选为15～40秒，更优选为20～40秒，更优选为30～40秒。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明采用的化学试剂均为市购。

本发明采用注塑装置为海天注塑机

原料及来源：

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)：拜耳材料科技有限公司、型号8798A；

石墨粉剂：上海华谊集团华原化工有限公司、3号石墨粉剂；

10号白油

1、将重量比为200∶10∶1的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油混合后放入烘干料筒，在80～110℃的条件下进行烘干，加热至200℃至液态；

2、将上述得到的液体原料进行三级注射成型，由一阶段注射、一阶段注射和三阶段注射组成，所述一阶段注射、二阶段注射和三阶段注射的注射压力分别为60～110bar、60～135bar和60～135bar，一阶段注射、二阶段注射和三阶段注射的注射速度分别为1～15％，1～10％和1～5％；然后在100bar下保压5～15秒，冷却15～30秒后得到滑轮外套。

对本实施例制备的滑轮外套进行性能测定，结果如表1所示。

表1实施例1制备的滑轮外套的性能结果

实施例2～4

利用实施例1的制备方法，采用如表2所示的原料和配比制备得到滑轮外套。

表2实施例2～4采用的原料配比

分别对实施例2～4制备的滑轮外套进行性能测定，结果显示，实施例2～4制备的滑轮外套均具有良好的硬度、断裂延伸率，从而具有良好的耐磨损性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种滑轮外套用复合材料，包括重量比为(198～203)∶(7～10)∶(0.8～1.2)的热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油。

2.根据权利要求1所述的滑轮外套用复合材料，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体、石墨粉剂和白油的重量比为(199～202)∶(8～10)∶(1～1.2)。

3.根据权利要求1所述的滑轮外套用复合材料，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体为拜耳材料科技有限公司生产的型号为8798A的热塑性聚氨酯弹性体。

4.根据权利要求1所述的滑轮外套用复合材料，其特征在于，所述石墨粉剂的粒径为1～20μm。

5.根据权利要求1所述的滑轮外套用复合材料，其特征在于，所述白油为10号白油。

6.一种滑轮外套的制备方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)的加热温度为190～230℃。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)的注射方式为三级注射，由一阶段注射、二阶段注射和三阶段注射组成。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述一阶段注射、一阶段注射和三阶段注射的注射压力分别为60～110bar、60～135bar和60～135bar，一阶段注射、二阶段注射和三阶段注射的注射速度分别为1～15％，1～10％和1～5％。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)的保压时间为5～15秒。