CN103804681A - 一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于电梯、起重机技术领域的一种尼龙基梯度复合材料传动轮及其制造方法。该方法首先将己内酰胺热熔，在真空条件下与增色剂，促进剂，充分混合，然后加入增强短纤维，混匀，向熔融釜中加入固化剂，混匀后加入到预热的模具内，将模具置于离心机中旋转，出模，最后将出模的电梯转动轮浸入沸水中浸泡8-24h，取出，经过机械加工制成。本发明采用增强短纤维改性尼龙，提高了产品强度和耐磨等性能，采用离心场制备梯度复合材料，利用离心机的离心场形成了轮子各部位呈现碳纤维梯度排列，从而实现了材料性能的梯度变化，增强轮面强度的同时满足了电梯、起重机等行业对传动轮不同部位的性能要求。
Description
技术领域
本发明属于电梯、起重机技术领域，具体涉及一种尼龙基梯度复合材料传动轮及其制造方法。
背景技术
目前高速电梯和重载起重机械的传动轮仍采用钢铁件，其存在易锈蚀、表面易结冰造成打滑和易磨损钢索等缺陷，严重影响了相应设备的安全运行和使用寿命。
MC尼龙重量轻、耐磨损、自润滑、不易损伤摩擦，已广泛用于制造普通传动轮，但其尺寸稳定性和耐热性不足，承载能力较低，不能满足高速重载要求。
专利200510095054.1公开了一种尼龙6电梯传动轮的制造方法，该方法制造的电梯传动轮用尼龙材质替换了铸铁和铸钢，具有质量轻，耐磨性能高，噪音小，减震性能好等特点，但是该电梯传动轮在制备的过程中由于存在高温蠕性和内应力，制备的电梯传动轮强度低，精度低。在电梯传动轮的过程中，对各部位的强度和韧度要求是不一样的，在外缘要求强度高，在内缘要求韧度高，目前的塑料电梯传动轮均达不到该项要求。
发明内容
本发明针对目前的电梯用传动轮强度低，精度低，不能满足不同部位对韧度和强度的要求的问题，提出一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法。
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，将2000份己内酰胺投入熔融釜，加热至120-130度，启动真空泵抽真空至0.01-0.05Mpa，抽真空3-6min后，关闭真空泵，注入增色剂0.5-2份，促进剂2-5份，抽真空3-7min，熔融釜内温度维持在135-145度；
(2)将20-240份增强短纤维加入熔融釜中，摇晃熔融釜5-20圈；
(3)向熔融釜中加入6-10份固化剂，摇晃3-10圈混匀后加入到预热的模具内；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在800-1000转／min，离心3-10min，保温5-15min，出模；
(5)将出模的传动轮浸入沸水中浸泡8-24h，取出，经过机械加工制成。
步骤(3)所述预热的模具预热温度为170-180度。
所述增强短纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、硼纤维中的一种或一种以上。
所述增色剂为铁蓝、茜素红、靛青、云母粉、铅铬黄、喹吖啶酮、固美透黄颜料、永固黄中的一种或一种以上。
所述促进剂为氢氧化钠或者氢氧化钾。
所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯或列克纳胶。
所述步骤(2)中还加入橡胶树皮提取物1-5份。
所述橡胶树皮提取物的提取方法为：将橡胶树皮粉碎成粉末，加入乙醇浸泡3-7天，过滤除去固体，采用减压蒸馏回收乙醇，得到粘稠状液体，烘干该液体得到橡胶树皮提取物。
本发明的有益效果：本发明采用短纤维改性MC尼龙，提高了尼龙基体异相成核的结晶度和尼龙基体与短纤维结合的紧密度，产品强度、耐磨等性能提高30％以上。本发明实现了短纤维改性MC尼龙活性料的多釜连续制备，实现在线自动控制，改善了短纤维在活性料的分散均匀度，采用离心场制备梯度复合材料，利用离心机的离心场形成了轮子各部位呈现碳纤维梯度排列，从而实现了材料性能的梯度变化，增强轮面强度的同时满足了电梯、起重机等对传动轮不同部位的性能要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)将200kg己内酰胺投入熔融釜，加热至122度，启动真空泵抽真空至0.01Mpa，抽真空5min后，关闭真空泵，注入固美透黄颜料0.05kg，氢氧化钠0.2kg，抽真空8min，熔融釜内温度维持在135度；
(2)将2kg碳纤维加入熔融釜中，摇晃熔融釜8圈；
(3)向熔融釜中加入0.6kg甲苯二异氰酸酯，摇晃6圈混匀后加入到预热的模具内，模具预热温度为173度；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在900转／min，离心5min，保温6min，出模；
(5)将出模的传动轮浸入沸水中浸泡12h，取出，经过机械加工制成。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：140Mpa；弯曲强度：120Mpa；冲击强度(无缺口)：220kJ／m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
实施例2
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)将200kg己内酰胺投入熔融釜，加热至125度，启动真空泵抽真空至0.05Mpa，抽真空6min后，关闭真空泵，注入茜素红0.2kg，氢氧化钾0.5kg，抽真空7min，熔融釜内温度维持在135度；
(2)将24kg硼纤维加入熔融釜中，摇晃熔融釜9圈；
(3)向熔融釜中加入1kg二苯甲烷二异氰酸酯，摇晃6圈混匀后加入到预热的模具内，模具预热温度为175度；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在1000转／min，离心6min，保温6min，出模；
(5)将出模的传动轮浸入沸水中浸泡24h，取出，经过机械加工制成。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：180Mpa；弯曲强度：130Mpa；冲击强度(无缺口)：210kJ／m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
实施例3
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)将200kg己内酰胺投入熔融釜，加热至121度，启动真空泵抽真空至0.03Mpa，抽真空8min后，关闭真空泵，注入喹吖啶酮0.1kg，氢氧化钠0.3kg，抽真空7min，熔融釜内温度维持在134度；
(2)将10kg玻璃纤维加入熔融釜中，摇晃熔融釜8圈；
(3)向熔融釜中加入0.5kg列克纳胶，摇晃6圈混匀后加入到预热的模具内，模具预热温度为178度；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在950转／min，离心4min，保温6min，出模；
(5)将出模的传动轮浸入沸水中浸泡20h，取出，经过机械加工制成。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：130Mpa；弯曲强度：140Mpa；冲击强度(无缺口)：240kJ／m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
实施例4
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)将200kg己内酰胺投入熔融釜，加热至126度，启动真空泵抽真空至0.03Mpa，抽真空5min后，关闭真空泵，注入喹吖啶酮0.1kg，氢氧化钠0.3kg，抽真空6min，熔融釜内温度维持在140度；
(2)将10kg碳纤维和橡胶树皮提取物0.2kg份加入熔融釜中，摇晃熔融釜10圈：
(3)向熔融釜中加入0.5kg甲苯二异氰酸酯，摇晃8圈混匀后加入到预热的模具内，模具预热温度为176度；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在950转／min，离心6min，保温8min，出模；
(5)将出模的电梯转动轮浸入沸水中浸泡20h，取出，经过机械加工制成。
上述橡胶树皮提取物的提取方法为：将橡胶树皮粉碎成粉末，加入乙醇浸泡3-7天，过滤除去固体，采用减压蒸馏回收乙醇，得到粘稠状液体，烘干该液体得到橡胶树皮提取物。加入该提取物后，碳纤维在磨具中分布更加均匀，且其结构不易变形，在离心后朝各个方向梯度均匀分布。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：130Mpa；弯曲强度：140Mpa；冲击强度(无缺口)：240kJ／m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
实施例5
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)将200kg己内酰胺投入熔融釜，加热至125度，启动真空泵抽真空至0.03Mpa，抽真空6min后，关闭真空泵，注入喹吖啶酮0.1kg，氢氧化钠0.3kg，抽真空7min，熔融釜内温度维持在142度；
(2)将10kg碳纤维和橡胶树皮提取物0.3kg份加入熔融釜中，摇晃熔融釜8圈；
(3)向熔融釜中加入0.5kg列克纳胶，摇晃8圈混匀后加入到预热的模具内，模具预热温度为176度；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在950转／min，离心5min，保温7min，出模；
(5)将出模的电梯转动轮浸入沸水中浸泡20h，取出，经过机械加工制成。
上述橡胶树皮提取物的提取方法为：将橡胶树皮粉碎成粉末，加入乙醇浸泡3-7天，过滤除去固体，采用减压蒸馏回收乙醇，得到粘稠状液体，烘干该液体得到橡胶树皮提取物。加入该提取物后，碳纤维在磨具中分布更加均匀，且其结构不易变形，在离心后朝各个方向梯度均匀分布。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：150Mpa；弯曲强度：140Mpa；冲击强度(无缺口)：210kJ／m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
实施例6
一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，按照如下步骤进行：
(1)将200kg己内酰胺投入熔融釜，加热至125度，启动真空泵抽真空至0.03Mpa，抽真空6min后，关闭真空泵，注入喹吖啶酮0.1kg，氢氧化钠0.3kg，抽真空7min，熔融釜内温度维持在142度；
(2)将10kg芳纶纤维份加入熔融釜中，摇晃熔融釜8圈；
(3)向熔融釜中加入0.5kg甲苯二异氰酸酯，摇晃8圈混匀后加入到预热的模具内，模具预热温度为176度；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在950转／min，离心5min，保温7min，出模；
(5)将出模的电梯转动轮浸入沸水中浸泡20h，取出，经过机械加工制成。
上述橡胶树皮提取物的提取方法为：将橡胶树皮粉碎成粉末，加入乙醇浸泡3-7天，过滤除去固体，采用减压蒸馏回收乙醇，得到粘稠状液体，烘干该液体得到橡胶树皮提取物。加入该提取物后，碳纤维在磨具中分布更加均匀，且其结构不易变形，在离心后朝各个方向梯度均匀分布。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：150Mpa；弯曲强度：140Mpa；冲击强度(无缺口)：210kJ／m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
Claims (8)
1.一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)按照重量份数，将2000份己内酰胺投入熔融釜，加热至120-130度，启动真空泵抽真空至0.01-0.05Mpa，抽真空3-10min后，关闭真空泵，注入增色剂0.5-2份，促进剂2-5份，抽真空3-10min，熔融釜内温度维持在135-145度；
(2)将20-240份增强短纤维加入熔融釜中，摇晃熔融釜5-20圈；
(3)向熔融釜中加入6-10份固化剂，摇晃3-10圈混匀后加入到预热的模具内；
(4)将模具置于离心机中旋转，转速控制在800-1000转／min，离心3-10min，保温5-15min，出模；
(5)将出模的转动轮浸入沸水中浸泡8-24h，取出，经过机械加工制成。
2.根据权利要求1所述一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，所述增强短纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、硼纤维中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，步骤(3)所述预热的模具预热温度为170-180度。
4.根据权利要求1所述一种尼龙基梯度复合材料电梯传动轮的制造方法，其特征在于，所述增色剂为铁蓝、茜素红、靛青、云母粉、铅铬黄、喹吖啶酮、固美透黄颜料、永固黄中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，所述促进剂为氢氧化钠或者氢氧化钾。
6.根据权利要求1所述一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯或列克纳胶。
7.根据权利要求1所述一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中还加入橡胶树皮提取物1-5份。
8.根据权利要求7所述一种尼龙基梯度复合材料传动轮的制造方法，其特征在于，所述橡胶树皮提取物的提取方法为：将橡胶树皮粉碎成粉末，加入乙醇浸泡3-7天，过滤除去固体，采用减压蒸馏回收乙醇，得到粘稠状液体，烘干该液体得到橡胶树皮提取物。
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