CN104974512B - 一种阴离子聚合的尼龙托辊及其制造方法 - Google Patents

一种阴离子聚合的尼龙托辊及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阴离子聚合的尼龙托辊及其制造方法，包括下列重量份的组分构成：己内酰胺：400—600、抗氧剂：1—2、固化剂：2—5、碱溶液：2—8、抗静电剂：1.8—2；所述己内酰胺结晶点为68—70℃，所述碱溶液为氢氧化物的水溶液，且氢氧根离子浓度为30%—60%，所述抗静电剂为磷酸酯或硫酸酯。本发明的尼龙托辊具有反应速度快，合成的尼龙的强度高，无需使用玻璃纤维等材料对其进行复合，从而达到使用强度要求。并且，在本发明实用的抗氧剂和抗静电剂都在碱性条件下不会失去活性，能够达到良好的抗老化和抗静电效果。同时，通过被发明制备的尼龙托辊，在长时间使用过程中，其力学强度能得到较好的保持，同时其抗静电能力也能够长时间保持。

Description

一种阴离子聚合的尼龙托辊及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种托辊生产领域，更具体地说，它涉及一种阴离子聚合的尼龙托辊及其制造方法。
背景技术
尼龙托辊，磨擦系数低，耐磨，不易损伤皮带。自润滑性优良，使用过程中，无需注油而能在恶劣的环境条件下运转，不易卡死，有较好的防磁特性。抗腐蚀性，抗老化性强，耐弱酸，弱碱和有机溶剂的腐蚀，不毒不污染能承受反复冲击和震动。尼龙托辊本身重量轻，只有金属件的三分之一，安装方便，维修率低噪音小，运转平稳，节能，可提高使用周期尼龙托辊防尘，防水性能好，在多扬灰环境中使用，不易进水。
目前，市场上的申请号为CN03108127.4的中国专利公开了一种尼龙托辊的制备方法，但是这种方法制造的尼龙托辊其强度较差，使用范围较小。
而为了增强尼龙托辊的强度，因此大多采用玻璃纤维对尼龙托辊进行增强，但是采用玻璃纤维增强的尼龙托辊其加工过程更加繁琐，并且，制备时间过长。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实发明的目的在于提供一种高强度，并且无需玻璃纤维增强的阴离子聚合尼龙托辊及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种阴离子聚合的尼龙托辊，包括下列重量份的组分构成：
己内酰胺：400—600份；
抗氧剂：1—2份；
固化剂：2—5份；
碱溶液：2—8份；
抗静电剂：1—5份；
阻燃剂：1—5份；
所述己内酰胺结晶点为68—70℃，所述碱溶液为氢氧化物的水溶液，且氢氧根离子浓度为30%—60%，所述抗静电剂为磷酸酯或硫酸酯。
所述抗静电剂为脂肪醇硫酸酯、脂肪醇硫酸钠、二月桂基磷酸酯、二月桂基磷酸钠、二磷酸酯中的至少一种。
所述抗氧剂为二苯胺、萘胺中的至少一种。
所述碱溶液为浓度为30%~50%的氢氧化钠溶液。
所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。
一种阴离子聚合的尼龙托辊的制造方法，
步骤一：取结晶点为68℃—70℃的己内酰胺400—500克投入烧瓶内，同时加入抗氧剂、阻燃剂、抗静电剂至烧瓶内；
步骤二：将烧瓶内的混合物搅拌均匀；
步骤三：将烧瓶升温至150—200度，并抽真空，之后进行真空脱氧脱水10—15分钟；
步骤四：在烧瓶中加入碱溶液，继续在150—200度抽真空调节下脱氧脱水5—10分钟；
步骤五：加入2—5g固化剂并注入模具，5—8分钟后出摸。
在现有技术中，己内酰胺大多数都是使用水作为反应的介质，但是在水的反应介质中，其聚合程度较差，因此需要大量的时间对己内酰胺进行聚合，从而影响合成效率。
而在本发明中，完成原料的混合后，对烧瓶进行抽真空并且加热至150—200度，对烧瓶内部的原料先进行一个预聚过程，即己内酰胺的初步并且缓慢聚合成分子量较小的链段。之后再加入碱溶液，通过碱溶液作为催化剂，对经过初步预聚的己内酰胺进行开环聚合，使得分子量叫小的链段迅速进入链增长阶段。以碱溶液作为催化剂，对己内酰胺进行开环聚合，属于阴离子聚合，阴离子开环聚合的己内酰胺其交联速度快，并且交联度高，在短时间内就可以得到强度较大的尼龙聚合物。因此，在本发明中选用碱性溶液作为催化剂，对其进行阴离子开环聚合。在达到反应时间后，再加入固化剂，对分子量较大的己内酰胺聚合物进行固化交联，最终成型完成。
在其他助剂的使用中，由于开环聚合中，由于是碱性条件下进行的，对助剂的反应活性有影响。因此，抗静电剂为磷酸酯或硫酸酯，磷酸酯或者硫酸酯类物质属于阴离子型抗静电剂，在碱性条件下，并不会对其活性造成影响。抗氧剂选用二苯胺或萘胺，这类抗氧剂属于胺类抗氧剂，其中胺类抗氧剂能与氧化反应中形成的自由基作用，最终使自由基小时，使氧化反应终止，属于离子型抗氧剂，在碱性条件下能够保持较好的活性。
镁系阻燃剂中用于阻燃尼龙的主要是氢氧化镁。氢氧化镁:是一种适用于聚酰胺的重要阻燃剂,340 ℃开始吸热分解,430 ℃失重最大,到490 ℃分解反应终止,得到MgO并释出大量水。氢氧化镁分解时大量吸热(0.77 kJ／g),降低了环境温度,同时释出的水起到稀释和屏蔽空气的作用。降解产生的MgO残渣强烈影响聚合物的燃烧性能,限制了热返回到底层聚合物中,并阻止了氧接近聚合物;降解产生大面积氧化表面,吸收炭灰物种,催化其氧化,从而抑制了烟的产生。氢氧化镁起到阻燃、抑烟的双重作用。
同时，氢氧化镁属于碱性物质，在本发明的聚合过程中，本发明中选用碱性溶液作为催化剂，对其进行阴离子开环聚合。氢氧化镁不会影响催化剂在整个反应中的作用，同时因氢氧化镁是碱性，也能够加快聚合反应过程。
综上所述，本发明的尼龙托辊具有反应速度快，合成的尼龙的强度高，无需使用玻璃纤维等材料对其进行复合，从而达到使用强度要求。并且，在本发明实用的抗氧剂和抗静电剂都在碱性条件下不会失去活性，能够达到良好的抗老化和抗静电效果。同时，通过被发明制备的尼龙托辊，在长时间使用过程中，其力学强度能得到较好的保持，同时其抗静电能力也能够长时间保持。
具体实施方式
在本发明中，完成原料的混合后，对烧瓶进行抽真空并且加热至150—200度，对烧瓶内部的原料先进行一个预聚过程，即己内酰胺的初步并且缓慢聚合成分子量较小的链段。之后再加入碱溶液，通过碱溶液作为催化剂，对经过初步预聚的己内酰胺进行开环聚合，使得分子量叫小的链段迅速进入链增长阶段。以碱溶液作为催化剂，对己内酰胺进行开环聚合，属于阴离子聚合，阴离子开环聚合的己内酰胺其交联速度快，并且交联度高，在短时间内就可以得到强度较大的尼龙聚合物。因此，在本发明中选用碱性溶液作为催化剂，对其进行阴离子开环聚合。在达到反应时间后，再加入固化剂，对分子量较大的己内酰胺聚合物进行固化交联，最终成型完成。
在其他助剂的使用中，由于开环聚合中，由于是碱性条件下进行的，对助剂的反应活性有影响。因此，抗静电剂为磷酸酯或硫酸酯，磷酸酯或者硫酸酯类物质属于阴离子型抗静电剂，在碱性条件下，并不会对其活性造成影响。抗氧剂选用二苯胺或萘胺，这类抗氧剂属于胺类抗氧剂，其中胺类抗氧剂能与氧化反应中形成的自由基作用，最终使自由基小时，使氧化反应终止，属于离子型抗氧剂，在碱性条件下能够保持较好的活性。
镁系阻燃剂中用于阻燃尼龙的主要是氢氧化镁。氢氧化镁:是一种适用于聚酰胺的重要阻燃剂,340 ℃开始吸热分解,430 ℃失重最大,到490 ℃分解反应终止,得到MgO并释出大量水。氢氧化镁分解时大量吸热(0.77 kJ／g),降低了环境温度,同时释出的水起到稀释和屏蔽空气的作用。降解产生的MgO残渣强烈影响聚合物的燃烧性能,限制了热返回到底层聚合物中,并阻止了氧接近聚合物;降解产生大面积氧化表面,吸收炭灰物种,催化其氧化,从而抑制了烟的产生。氢氧化镁起到阻燃、抑烟的双重作用。
同时，氢氧化镁属于碱性物质，在本发明的聚合过程中，本发明中选用碱性溶液作为催化剂，对其进行阴离子开环聚合。氢氧化镁不会影响催化剂在整个反应中的作用，同时因氢氧化镁是碱性，也能够加快聚合反应过程。
综上所述，本发明的尼龙托辊具有反应速度快，合成的尼龙的强度高，无需使用玻璃纤维等材料对其进行复合，从而达到使用强度要求。并且，在本发明实用的抗氧剂和抗静电剂都在碱性条件下不会失去活性，能够达到良好的抗老化和抗静电效果。同时，通过被发明制备的尼龙托辊，在长时间使用过程中，其力学强度能得到较好的保持，同时其抗静电能力也能够长时间保持。
实施例一：
步骤一：取结晶点为68℃—70℃的己内酰胺500克投入烧瓶内，同时加入二苯胺1克、脂肪醇硫酸酯1.5克、氢氧化镁2克、阻燃剂2克至烧瓶内，；
步骤二：将烧瓶内的混合物搅拌均匀；
步骤三：将烧瓶升温至180度，并抽真空，之后进行真空脱氧脱水10分钟；
步骤四：在烧瓶中加入6克的40%的氢氧化钠溶液，继续在180度抽真空调节下脱氧脱水10分钟；
步骤五：加入5g甲苯二异氰酸酯并注入模具，5分钟后出摸。
产品主要性能检测数据如下：
出厂时数据：
拉伸强度（MPa）:140；
表面电阻（Ω）：2.3*109；
连续使用24小时后数据：
拉伸强度（MPa）:133；
表面电阻（Ω）：1.8*109；
正常使用30日后数据：
拉伸强度（MPa）:130；
表面电阻（Ω）：7.2*108。
实施例二：
步骤一：取结晶点为68℃—70℃的己内酰胺500克投入烧瓶内，同时加入萘胺1克、二月桂基磷酸酯2克、氢氧化镁2克、阻燃剂2克至烧瓶内；
步骤二：将烧瓶内的混合物搅拌均匀；
步骤三：将烧瓶升温至180度，并抽真空，之后进行真空脱氧脱水10分钟；
步骤四：在烧瓶中加入5克的40%的氢氧化钠溶液，继续在180度抽真空调节下脱氧脱水10分钟；
步骤五：加入5g甲苯二异氰酸酯并注入模具，5分钟后出摸。
产品主要性能检测数据如下：
出厂时数据：
拉伸强度（MPa）:144；
表面电阻（Ω）：3.2*109；
连续使用24小时后数据：
拉伸强度（MPa）:130；
表面电阻（Ω）：2.0*109；
正常使用30日后数据：
拉伸强度（MPa）:128；
表面电阻（Ω）：8.6*108。
实施例三：
步骤一：取结晶点为68℃—70℃的己内酰胺500克、氢氧化镁2克投入烧瓶内，同时加入萘胺0.5克、二苯胺0.5克、二磷酸酯2克、阻燃剂2克至烧瓶内；
步骤二：将烧瓶内的混合物搅拌均匀；
步骤三：将烧瓶升温至180度，并抽真空，之后进行真空脱氧脱水10分钟；
步骤四：在烧瓶中加入5克的40%的氢氧化钠溶液，继续在180度抽真空调节下脱氧脱水10分钟；
步骤五：加入5g甲苯二异氰酸酯并注入模具，5分钟后出摸。
产品主要性能检测数据如下：
出厂时数据：
拉伸强度（MPa）:135；
表面电阻（Ω）：2.8*109；
连续使用24小时后数据：
拉伸强度（MPa）:128；
表面电阻（Ω）：2.3*109；
正常使用30日后数据：
拉伸强度（MPa）:128；
表面电阻（Ω）：9.1*108。
通过上述实施例的检测数据，可以的得出，通过本发明得到的尼龙托辊，在保证了其拉伸强度的情况下，能够提供较好的抗静电性能，同时在长时间使用过程中，其抗静电性能能够长时间保持。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种阴离子聚合的尼龙托辊的制造方法，其特征在于：步骤一：取结晶点为68℃~70℃的己内酰胺500克、氢氧化镁2克投入烧瓶内，同时加入萘胺0.5克、二苯胺0.5克、二磷酸酯2克、阻燃剂2克至烧瓶内；步骤二：将烧瓶内的混合物搅拌均匀；步骤三：将烧瓶升温至180℃，并抽真空，之后进行真空脱氧脱水10分钟；步骤四：在烧瓶中加入5克的40%的氢氧化钠溶液，继续在180℃抽真空调节下脱氧脱水10分钟；步骤五：加入5g甲苯二异氰酸酯并注入模具，5分钟后出模；所述阻燃剂为氢氧化镁。
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Patentee after: Zhejiang Hai Hai transmission equipment Co.,Ltd.

Address before: 325611 Shantou village, Qingjiang Town, Yueqing City, Wenzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: YUEQING GUOHAI TRANSMISSION EQUIPMENT Co.,Ltd.

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