CN103589149B - 用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法 - Google Patents

用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法，由以下原料按照各重量百分比组成：60%～90%尼龙树脂，5%～20%二氧化硅，5%～20%石墨，5%～15%铝粉和0.1%～1%钛酸酯。本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料以尼龙为基材，并填充有无机材料二氧化硅和石墨。尼龙具有良好的自润滑性能，摩擦系数低，因此本发明托辊轴承座具有良好的耐磨性能；在铝酸酯的作用下，尼龙基材与无机填料之间具有良好的界面相容性，从而使复合材料保持了尼龙良好的机械强度；高导热无机物在尼龙基材中均匀分散，给复合材料提供了一种优良的导热通道，显著提高了复合材料的导热系数。

Description

用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及托辊技术领域，特别是涉及一种用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法。
背景技术
目前，带式输送机托辊使用的聚合物轴承座主要以尼龙材料为主，为了降低生产成本，也有些厂家选择聚乙烯和聚丙烯来制作托辊轴承座。专利号为ZL200820069791.3的发明专利，公开了一种尼龙托辊轴承座，专利号为200520128250.X的发明专利公开了一种工程塑料轴承座。无论是传统的尼龙轴承座、聚乙烯轴承座、聚丙烯轴承座，还是其他工程塑料轴承座都存在一个共同的缺陷：导热系数低（尼龙为0.25W(m·K)-1、聚乙烯为0.35W(m·K)-1、聚丙烯为0.2W(m·K)-1），托辊在高负荷、高转速的环境下，很容易产生热量堆积，造成润滑油干枯，轴承座软化，从而导致托辊的使用寿命较短。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于托辊轴承座的复合材料及其制作方法，以提高轴承座的耐磨性和导热性，从而延长托辊的使用寿命。
基于上述目的，本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料由以下原料按照各重量百分比组成：60%～90%尼龙树脂，5%～20%二氧化硅，5%～20%石墨，5%～15%铝粉和0.1%～1%钛酸酯。
较佳地，所述复合材料由以下原料按照各重量百分比组成：80%尼龙树脂，10%二氧化硅，4%石墨，5.8%铝粉和0.2%钛酸酯。
可选地，所述尼龙树脂选自尼龙6和尼龙66中的至少一种。
可选地，所述石墨为鳞片结构的石墨粉，其导热系数为115～140W(m·K)-1。
较佳地，所述复合材料的导热系数为1.0～3.0W(m·K)-1。
本发明还提供了一种制作所述用于托辊轴承座的复合材料的方法，包括以下步骤：
采用钛酸酯对二氧化硅和铝粉进行表面接枝处理，然后将改性后的二氧化硅和铝粉、尼龙树脂、石墨在高速混合机中搅拌均匀，接着将其在240～280℃的加工温度下通过双螺杆挤出机挤出造粒，然后在90～120℃的烘箱中干燥4～8小时，最后通过注塑机将干燥后的粒料在220～270℃的成型温度下加工成所述用于托辊轴承座的复合材料。
可选地，所述二氧化硅和铝粉的表面接枝处理过程包括以下步骤：
将二氧化硅和铝粉混合得到无机粉末，用铝酸酯浸润所述无机粉末，接着将所述浸润了铝酸酯的无机粉末在温度为100～150℃的烘箱内反应1～3小时，即得改性后的二氧化硅和铝粉。
从上面所述可以看出，本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料以尼龙为基材，并填充有无机材料二氧化硅和石墨。尼龙具有良好的自润滑性能，摩擦系数低，因此本发明托辊轴承座具有良好的耐磨性能；在铝酸酯的作用下，尼龙基材与无机填料之间具有良好的界面相容性，从而使复合材料保持了尼龙良好的机械强度；高导热无机物在尼龙基材中均匀分散，给复合材料提供了一种优良的导热通道，显著提高了复合材料的导热系数。本发明通过高导热无机材料对尼龙进行填充改性制作的高导热复合材料很好地解决了现有技术中的缺陷，延长了托辊的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
作为本发明的一个实施例，本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料由以下原料按照各重量百分比组成：80%尼龙树脂，10%二氧化硅，4%石墨，5.8%铝粉和0.2%钛酸酯。
其中，所述尼龙树脂为尼龙6，所述石墨为鳞片结构的石墨粉，其导热系数为125W(m·K)-1，该复合材料的导热系数为2.5W(m·K)-1。
作为本发明的又一个实施例，本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料由以下原料按照各重量百分比组成：70%尼龙树脂，16%二氧化硅，4%石墨，9.5%铝粉和0.5%钛酸酯。
其中，所述尼龙树脂为尼龙66，所述石墨为鳞片结构的石墨粉，其导热系数为115W(m·K)-1，该复合材料的导热系数为2.2W(m·K)-1。
作为本发明的又一个实施例，本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料由以下原料按照各重量百分比组成：76%尼龙树脂，10%二氧化硅，5%石墨，8.6%铝粉和0.4%钛酸酯。
其中，所述尼龙树脂为尼龙66，所述石墨为鳞片结构的石墨粉，其导热系数为135W(m·K)-1，该复合材料的导热系数为3.0W(m·K)-1。
本发明还提供了一种制作用于托辊轴承座的复合材料的方法，作为本发明的一个实施例，所述用于托辊轴承座的复合材料的具体制作方法如下：
首先将二氧化硅和铝粉置于带喷雾器的高速混合机的桶体内，铝酸酯置于喷雾器的瓶腔内；接着启动高速混合机将二氧化硅和铝粉进行初步均化；然后打开喷雾器开关，让铝酸酯均匀地喷洒在无机粉末（二氧化硅和铝粉）的表面；最后将表面浸润了铝酸酯的无机粉末在温度为120℃的烘箱内反应2小时，即得改性后的二氧化硅、铝粉混合物。
将改性后的二氧化硅、铝粉混合物，尼龙树脂和石墨在高速混合机中搅拌20分钟至宏观均匀体，接着将其在260℃的加工温度下通过双螺杆挤出机加工成粒料，然后在100℃的烘箱中干燥6小时，最后通过注塑机将干燥好的粒料在250℃的成型温度下加工成轴承座。
作为本发明的另一个实施例，所述用于托辊轴承座的复合材料的具体制作方法如下：
首先将二氧化硅和铝粉置于带喷雾器的高速混合机的桶体内，铝酸酯置于喷雾器的瓶腔内；接着启动高速混合机将二氧化硅和铝粉进行初步均化；然后打开喷雾器开关，让铝酸酯均匀地喷洒在无机粉末（二氧化硅和铝粉）的表面；最后将表面浸润了铝酸酯的无机粉末在温度为130℃的烘箱内反应1.8小时，即得改性后的二氧化硅、铝粉混合物。
将改性后的二氧化硅、铝粉混合物，尼龙树脂和石墨在高速混合机中搅拌22分钟至宏观均匀体，接着将其在250℃的加工温度下通过双螺杆挤出机加工成粒料，然后在110℃的烘箱中干燥5小时，最后通过注塑机将干燥好的粒料在240℃的成型温度下加工成托辊轴承座。
作为本发明的又一个实施例，所述用于托辊轴承座的复合材料的具体制作方法如下：
首先将二氧化硅和铝粉置于带喷雾器的高速混合机的桶体内，铝酸酯置于喷雾器的瓶腔内；接着启动高速混合机将二氧化硅和铝粉进行初步均化；然后打开喷雾器开关，让铝酸酯均匀地喷洒在无机粉末（二氧化硅和铝粉）的表面；最后将表面浸润了铝酸酯的无机粉末在温度为105℃的烘箱内反应2.5小时，即得改性后的二氧化硅、铝粉混合物。
将改性后的二氧化硅、铝粉混合物，尼龙树脂和石墨在高速混合机中搅拌25分钟至宏观均匀体，接着将其在230℃的加工温度下通过双螺杆挤出机加工成粒料，然后在95℃的烘箱中干燥7.5小时，最后通过注塑机将干燥好的粒料在260℃的成型温度下加工成托辊轴承座。
如上所述，本发明提供的用于托辊轴承座的复合材料以尼龙为基材，并填充有无机材料二氧化硅和石墨。尼龙具有良好的自润滑性能，摩擦系数低，因此本发明托辊轴承座具有良好的耐磨性能；在铝酸酯的作用下，尼龙基材与无机填料之间具有良好的界面相容性，从而使复合材料保持了尼龙良好的机械强度；高导热无机物在尼龙基材中均匀分散，给复合材料提供了一种优良的导热通道，显著提高了复合材料的导热系数。本发明通过高导热无机材料对尼龙进行填充改性制作的高导热复合材料很好地解决了现有技术中的缺陷，延长了托辊的使用寿命。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于托辊轴承座的复合材料，其特征在于，由以下原料按照各重量百分比组成：60％～90％尼龙树脂，5％～20％二氧化硅，5％～20％石墨，5％～15％铝粉和0.1％～1％钛酸酯，所述石墨为鳞片结构的石墨粉，其导热系数为115～140W(m·K)-1，
所述复合材料的制作方法包括以下步骤：
采用钛酸酯对二氧化硅和铝粉进行表面接枝处理，然后将改性后的二氧化硅和铝粉、尼龙树脂、石墨在高速混合机中搅拌均匀，接着将其在240～280℃的加工温度下通过双螺杆挤出机挤出造粒，然后在90～120℃的烘箱中干燥4～8小时，最后通过注塑机将干燥后的粒料在220～270℃的成型温度下加工成所述用于托辊轴承座的复合材料。
2.根据权利要求1所述的用于托辊轴承座的复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下原料按照各重量百分比组成：80％尼龙树脂，10％二氧化硅，4％石墨，5.8％铝粉和0.2％钛酸酯。
3.根据权利要求1所述的用于托辊轴承座的复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂选自尼龙6和尼龙66中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的用于托辊轴承座的复合材料，其特征在于，所述复合材料的导热系数为1.0～3.0W(m·K)-1。
5.一种制作权利要求1～4中任意一项所述的用于托辊轴承座的复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用钛酸酯对二氧化硅和铝粉进行表面接枝处理，然后将改性后的二氧化硅和铝粉、尼龙树脂、石墨在高速混合机中搅拌均匀，接着将其在240～280℃的加工温度下通过双螺杆挤出机挤出造粒，然后在90～120℃的烘箱中干燥4～8小时，最后通过注塑机将干燥后的粒料在220～270℃的成型温度下加工成所述用于托辊轴承座的复合材料。
6.根据权利要求5所述的用于托辊轴承座的复合材料的制作方法，其特征在于，所述二氧化硅和铝粉的表面接枝处理过程包括以下步骤：
将二氧化硅和铝粉混合得到无机粉末，用钛酸酯浸润所述无机粉末，接着将所述浸润了钛酸酯的无机粉末在温度为100～150℃的烘箱内反应1～3小时，即得改性后的二氧化硅和铝粉。
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