CN103086693B - 一种低成本高性能复合材料托辊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本高性能复合材料托辊及其制备方法，属于复合材料技术领域。该托辊包含如下重量份的组分：玻纤网布30～50份，石墨5～20份，碳酸钙10～15份，碳酸锌5～20份，石英粉10～20份，金刚砂10～20份，其中，所述的玻纤网布浸泡过酚醛树脂。满足以上配比的原料经过混合，在130～160℃的温度下，20～30MPa的压力下，保温5～10分钟压制成半成品，再经粘合组装而成。该托辊采用废弃的酚醛玻璃钢或玻璃纤维增强砂轮网片中的废弃玻纤网片为原料制作复合材料托辊，不仅节约了成本，而且利用了废弃资源。合理的配方设计及工艺，使得托辊具有强度高、耐腐蚀、抗高低温且使用寿命长等优点。

Description

一种低成本高性能复合材料托辊及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种低成本高性能复合材料托辊及其制备方法。

背景技术

目前，带式输送机是矿山、粮储、建材、港口、电力等行业普遍采用的输送设备，而托辊是其重要的配件之一，对输送带起到支撑作用，提高货物的输送量、缓冲货物对输送带的冲击作用，托辊的性能直接影响到输送带的寿命及输送量。 

现有技术中普遍采用钢制托辊，钢制托辊不仅重，增加了更换时的劳动强度，而且，耐磨性差，易损伤皮带。据不完全统计，我国现有的带式输送机皮带总长80多万公里，每年消耗钢材不少于700万吨。可见，钢制托辊成本太高。

目前市场上出现的陶瓷托辊虽然耐磨，但是韧性差、性脆，而且制造工艺复杂，成本很高；塑料托辊虽然质轻、价廉，但是耐候、耐磨等性能较差。

申请号为200510119814.8的中国发明专利申请文件中记载了一种高分子新型复合材料托辊，该发明采用不饱和聚酯树脂30%、钢纤维10%、玻璃纤维10%、尼龙纤维10%、石墨10%、碳酸钙10%、氢氧化铝10%、石英砂10%制成。

申请号为200810143801.8的中国发明专利申请文件中记载了一种托辊用高性能聚合物基复合材料及其制备方法，该复合材料的组分和配比如下：聚己内酰胺50-80%，玻璃纤维5-30%，陶瓷粉体0-30%，润滑剂2-10%，阻燃剂1-15%，抗静电剂0.05-1%，抗老化剂0.05-0.5%；表面改性剂5%。

上述两项发明公开的托辊虽然在性能上有所提高，但是，由于用材上均采用新原料，价格上依然很高。

玻璃钢，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。玻璃钢的制作如按工艺特点来分，有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。无论哪一种方法，在制作过程中都会产生大量的浸泡了树脂的玻璃纤维网布，尤其是当玻璃钢废弃时，会产生大量的不可回收的废弃物。至少目前还没有一种好的方法对废弃玻璃钢进行回收再利用。

玻璃纤维增强砂轮网片是采用玻璃纤维网布（简称玻纤网布）涂以酚醛树脂、环氧改性树脂烘干后冲切而成，需要时覆合无纺布、黑纸和塑料薄膜，具有优异的抗拉强度和抗挠曲性能，与磨料结合性能好、磨削切割时耐热性能好，是各种树脂砂轮最佳的增强基材。砂轮废弃后会产生大量的废旧玻纤网布，此外，在网片的制作过程中也会产生不少的废弃料。这些网布或废料上均浸泡过酚醛树脂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低成本高性能复合材料托辊及其制备方法，该方法利用浸泡过酚醛树脂的玻璃纤维废弃网布制备出高性能的复合材料托辊。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低成本高性能复合材料托辊，其特征在于，包含如下重量份的组分：

玻纤网布     30～50份

石  墨    　 5～20份

碳酸钙    　 10～20份

碳酸锌   　  5～20份

石英粉  　   10～20份

金刚砂       10～20份

其中，所述的玻纤网布为浸泡过酚醛树脂的废弃玻纤制品。

  优选的，所述的玻纤网布为废弃的酚醛玻璃钢或者玻璃纤维增强砂轮网片中的废弃网片。

  优选的，所述组分中还包含0.5～2重量份的耐磨剂。

  优选的，所述组分中还包含0.3～0.5重量份的乌洛托品，0.1～1重量份的缩丁醛和0.1～1重量份的二缩三乙二醇。  　　　　　    

    一种制备低成本高性能复合材料托辊，包含以下工艺步骤：

1）备料，将废弃的玻纤网布清洗、烘干并粗碎；

2）混料，按照所述组分分别称量出相应的重量份，混合并搅拌均匀；

3）模压成型，将步骤2）中搅拌均匀的混合料装入模具，模压冷却后得半成品；

4）组装，将步骤3）中制得的半成品进行粘合组装，制得低成本高性能复合材料托辊。

优选的，所述的模压温度为130～160℃，模压保温时间为5～10分钟。

优选的，所述的模压压力为20～30MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 采用废弃的酚醛玻璃钢或玻璃纤维增强砂轮网片中的废弃玻纤网片为原料制作复合材料托辊，不仅节约了成本，而且使得废弃资源得以再利用。

2. 合理的配方设计及二次模压工艺，使制作出的托辊具有强度高、耐腐蚀、抗高低温且使用寿命长等优点。

具体实施方式

 下面结合实施例，对本发明做进一步描述。

实施例1

一种低成本高性能复合材料托辊，由表1中的起始材料按照以下方法制备：

1）备料，捡取玻璃纤维增强砂轮网片中的废弃网片，清洗后置于烘箱内加温至120℃，烘干60分钟后取出，进行粗碎；

2）混料，按照表1中的组成分别称取出相应的重量份，混合并搅拌均匀，制成团料，其中，玻纤网布的重量是指烘干粗碎后的重量；

3）模压成型，根据制件大小，称取步骤2）中搅拌均匀的团料适量，装入模具，在150℃下保温8分钟，经二次固化压制成型，出模冷却后得半成品；

4）组装，将步骤3）中制得的半成品进行粘合组装，制得低成本高性能复合材料托辊。

550N负荷及粉尘情况下，1650r/min运转900小时折算寿命为60600小时。对托辊加压100吨无任何损伤；将托辊置于20米高度自由下落至水泥地面，托辊无任何损伤。

表1 不同实施例的原料及重量百分比组成

    

实施例2

采用表1中的起始材料及重量百分比，按照实施例1的方法制备。与实施例1的不同在于：

1. 玻纤网布选用废弃的酚醛玻璃钢制品；

2. 模压温度为160℃，保温5分钟；

3. 模压压力为20MPa。

550N负荷及粉尘情况下，1650r/min运转900小时折算寿命为53600小时。对托辊加压100吨无任何损伤；将托辊置于20米高度自由下落至水泥地面，托辊无任何损伤。

实施例3

采用表1中的起始材料及重量百分比，按照实施例1的方法制备。与实施例1的不同在于：

1. 模压温度为130℃，保温10分钟；

2. 模压压力为30MPa。

550N负荷及粉尘情况下，1650r/min运转900小时折算寿命为46200小时。对托辊加压100吨无任何损伤；将托辊置于20米高度自由下落至水泥地面，托辊无任何损伤。

实施例4～8

采用表1中的起始材料及重量百分比，按照实施例1的方法制备。550N负荷及粉尘情况下，1650r/min运转900小时折算寿命分别为68300小时、60230小时、49100小时、50820小时和56200小时。对托辊加压100吨均无任何损伤；将托辊置于20米高度自由下落至水泥地面，托辊均无任何损伤。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种低成本高性能复合材料托辊，其特征在于，包含如下重量份的组分：

其中，所述的玻纤网布为浸泡过酚醛树脂的废弃玻纤制品。

2.根据权利要求1所述的低成本高性能复合材料托辊，其特征在于：所述的玻纤网布为废弃的酚醛玻璃钢或者玻璃纤维增强砂轮网片中的废弃网片。

3.根据权利要求2所述的低成本高性能复合材料托辊，其特征在于：所述组分中还包含0.5～2重量份的耐磨剂。

4.根据权利要求1至3任一所述的低成本高性能复合材料托辊，其特征在于：所述组分中还包含0.3～0.5重量份的乌洛托品，0.1～1重量份的缩丁醛和0.1～1重量份的二缩三乙二醇。

5.一种制备权利要求1至4任一所述的复合材料托辊的方法，其特征在于：包含以下工艺步骤：

1）备料，将废弃的玻纤网布清洗、烘干并粗碎；

2）混料，按照权利要求1至4任一所述组分分别称量出相应的重量份，混合并搅拌均匀；

3）模压成型，将步骤2）中搅拌均匀的混合料装入模具，模压冷却后得半成品；

4）组装，将步骤3）中制得的半成品进行粘合组装，制得低成本高性能复合材料托辊。

6.根据权利要求5所述的复合材料托辊的制备方法，其特征在于：所述的模压温度为130～160℃，模压保温时间为5～10分钟。

7.根据权利要求6所述的复合材料托辊的制备方法，其特征在于：所述的模压压力为20～30MPa。