CN105153680A - 一种齿条用耐磨材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种齿条用耐磨材料，包括如下重量百分数的组分：聚氨酯改性环氧树脂：50~70%；聚四氟乙烯：20~30%；固化剂：0.5~8%；偶联剂：0.1~1%；纳米无机填料：10~20%。所述齿条用耐磨材料制备得到的齿条耐磨性好、硬度高、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料工程技术领域，特别是涉及一种齿条用耐磨材料及制备方法。
背景技术
齿轮和齿条是能互相啮合的有齿机械零件，在机械传动及整个机械领域中都具有极其广泛的应用。目前，常用的齿轮和齿条材质为铝合金、钢、不锈钢、铸铁、高分子材料等。由于齿轮和齿条在传动过程中互相摩擦，容易导致齿轮和齿条发生磨损，影响设备的精度，在工业生产中容易出现故障，而更换齿轮和齿条零件费时费物，影响工厂的生产效益。因此，提高齿轮齿条的耐磨性来提高其使用寿命尤为重要。
高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂（助剂）所构成的材料。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
因此，可以发明一种耐磨性好、硬度高的高分子耐磨材料，将其应用于齿轮齿条的生产，能够大大提高零件的耐磨性，增加其使用寿命。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种齿条用耐磨材料，所述材料制备得到的齿条耐磨性好、硬度高、使用寿命长。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种齿条用耐磨材料，包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：50~70%；
聚四氟乙烯：20~30%；
固化剂：0.5~8%；
偶联剂：0.1~1%；
纳米无机填料：10~20%。
进一步的，所述齿条用耐磨材料包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：50~60%；
聚四氟乙烯：20~25%；
固化剂：6~8%；
偶联剂：0.5~1%；
纳米无机填料：12~18%。
另，所述聚氨酯改性环氧树脂包括如下重量百分数的组分：
聚醚二元醇：10~20%；
甲苯二异腈酸酯：5~10%；
环氧树脂：60~80%；
三乙胺：0.1~0.5%；
丙酮：1~10%。
且，所述聚四氟乙烯为高分子量聚四氟乙烯，分子量为5000000~8000000g/mol。
另有，所述固化剂为间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、三甲基己二胺或三甲基六亚甲基二胺中的任一种。
另，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
再，所述纳米无机填料为纳米氧化铝、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的任一种或组合。
且，所述纳米无机填料的粒径为10~100nm。
再有，所述一种齿条用耐磨材料制备方法包括以下步骤：
A：制备聚氨酯改性环氧树脂
将聚醚二元醇真空脱水，加入甲苯二异腈酸酯，加热至65~70℃，反应3~5h得聚氨酯预聚体；再加入环氧树脂，并加入丙酮加热至55℃反应2~3h，降温至室温后加入三乙胺中和，最后减压蒸馏脱除丙酮；
B：制备齿条用耐磨材料
按重量百分数加入聚氨酯改性环氧树脂、聚四氟乙烯、固化剂，升温至50~60℃高速搅拌20~30min；再加入纳米无机填料和偶联剂，恒温高速搅拌5~10min；通过挤出机头模挤出平直状的齿条。
本发明的有益效果在于：
本发明通过将聚四氟乙烯加入聚氨酯改性环氧树脂，不同于现有技术将聚四氟乙烯包覆在材料表面，本发明提高了材料本身的耐磨性和自润滑性能；
本发明通过将无机纳米填料加入材料中，填料粒径为纳米级，分散效果好，提高了材料本身的硬度；
本发明提供一种齿条用耐磨材料，所述齿条用耐磨材料制备得到的齿条耐磨性好、硬度高、使用寿命长，增加了工厂的生产效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例进一步详细说明。
实施例1
一种齿条用耐磨材料包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：60%；
聚四氟乙烯：20%；
固化剂：6%；
偶联剂：0.6%；
纳米无机填料：13.4%。
进一步，所述聚氨酯改性环氧树脂包括如下重量百分数的组分：
聚醚二元醇：18%；
甲苯二异腈酸酯：9%；
环氧树脂：70%；
三乙胺：0.1%；
丙酮：2.9%。
且，所述聚四氟乙烯为高分子量聚四氟乙烯，分子量为5000000g/mol。
另有，所述固化剂为间苯二甲胺。
另，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
再，所述纳米无机填料为纳米氧化铝。
且，所述纳米无机填料的粒径为50nm。
再有，所述一种齿条用耐磨材料制备方法包括以下步骤：
A：制备聚氨酯改性环氧树脂
将聚醚二元醇真空脱水，加入甲苯二异腈酸酯，加热至65℃，反应3.5h得聚氨酯预聚体；再加入环氧树脂，并加入丙酮加热至55℃反应3h，降温至室温后加入三乙胺中和，最后减压蒸馏脱除丙酮；
B：制备齿条用耐磨材料
按重量百分数加入聚氨酯改性环氧树脂、聚四氟乙烯、间苯二甲胺，升温至50℃高速搅拌30min；再加入纳米氧化铝和硅烷偶联剂，恒温高速搅拌10min；通过挤出机头模挤出平直状的齿条。
对制备得到的材料洛氏硬度进行测试，可达HRR130，同时对材料的磨损量进行测试，磨损量＜1.0mm，该材料具有较高的硬度及耐磨性能。
实施例2
一种齿条用耐磨材料包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：50%；
聚四氟乙烯：25%；
固化剂：8%；
偶联剂：1%；
纳米无机填料：16%。
进一步，所述聚氨酯改性环氧树脂包括如下重量百分数的组分：
聚醚二元醇：10%；
甲苯二异腈酸酯：5%；
环氧树脂：80%；
三乙胺：0.5%；
丙酮：4.5%。
且，所述聚四氟乙烯为高分子量聚四氟乙烯，分子量为8000000g/mol。
另有，所述固化剂为二氨基二苯基甲烷。
另，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
再，所述纳米无机填料为纳米二氧化钛。
且，所述纳米无机填料的粒径为10nm。
再有，所述一种齿条用耐磨材料制备方法包括以下步骤：
A：制备聚氨酯改性环氧树脂
将聚醚二元醇真空脱水，加入甲苯二异腈酸酯，加热至70℃，反应3h得聚氨酯预聚体；再加入环氧树脂，并加入丙酮加热至55℃反应3h，降温至室温后加入三乙胺中和，最后减压蒸馏脱除丙酮；
B：制备齿条用耐磨材料
按重量百分数加入聚氨酯改性环氧树脂、聚四氟乙烯、二氨基二苯基甲烷，升温至50℃高速搅拌30min；再加入纳米二氧化钛和硅烷偶联剂，恒温高速搅拌10min；通过挤出机头模挤出平直状的齿条。
对制备得到的材料洛氏硬度进行测试，可达HRR120，同时对材料的磨损量进行测试，磨损量＜1.3mm，该材料具有较高的硬度及耐磨性能。
实施例3
一种齿条用耐磨材料，包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：60%；
聚四氟乙烯：20%；
固化剂：0.5%；
偶联剂：0.8%；
纳米无机填料：18.7%。
另，所述聚氨酯改性环氧树脂包括如下重量百分数的组分：
聚醚二元醇：14%；
甲苯二异腈酸酯：8%；
环氧树脂：70%；
三乙胺：0.4%；
丙酮：7.6%。
且，所述聚四氟乙烯为高分子量聚四氟乙烯，分子量为7500000g/mol。
另有，所述固化剂为三甲基己二胺。
另，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
再，所述纳米无机填料为纳米碳酸钙。
且，所述纳米无机填料的粒径为80nm。
再有，所述一种齿条用耐磨材料制备方法包括以下步骤：
A：制备聚氨酯改性环氧树脂
将聚醚二元醇真空脱水，加入甲苯二异腈酸酯，加热至68℃，反应4h得聚氨酯预聚体；再加入环氧树脂，并加入丙酮加热至55℃反应3h，降温至室温后加入三乙胺中和，最后减压蒸馏脱除丙酮；
B：制备齿条用耐磨材料
按重量百分数加入聚氨酯改性环氧树脂、聚四氟乙烯、三甲基己二胺，升温至60℃高速搅拌20min；再加入纳米碳酸钙和硅烷偶联剂，恒温高速搅拌5min；通过挤出机头模挤出平直状的齿条。
对制备得到的材料洛氏硬度进行测试，可达HRR120，同时对材料的磨损量进行测试，磨损量＜1.1mm，该材料具有较高的硬度及耐磨性能。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (9)
1.一种齿条用耐磨材料，其特征在于，包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：50~70%；
聚四氟乙烯：20~30%；
固化剂：0.5~8%；
偶联剂：0.1~1%；
纳米无机填料：10~20%。
2.根据权利要求1所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，进一步的，包括如下重量百分数的组分：
聚氨酯改性环氧树脂：50~60%；
聚四氟乙烯：20~25%；
固化剂：6~8%；
偶联剂：0.5~1%；
纳米无机填料：12~18%。
3.根据权利要求1或2所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，所述聚氨酯改性环氧树脂包括如下重量百分数的组分：
聚醚二元醇：10~20%；
甲苯二异腈酸酯：5~10%；
环氧树脂：60~80%；
三乙胺：0.1~0.5%；
丙酮：1~10%。
4.根据权利要求1或2所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯为高分子量聚四氟乙烯，分子量为5000000~8000000g/mol。
5.根据权利要求1或2所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，所述固化剂为间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、三甲基己二胺或三甲基六亚甲基二胺中的任一种。
6.根据权利要求1或2所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，所述纳米无机填料为纳米氧化铝、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙中的任一种或组合。
8.根据权利要求7所述的一种齿条用耐磨材料，其特征在于，所述纳米无机填料的粒径为10~100nm。
9.根据权利要求1或2所述的一种齿条用耐磨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：制备聚氨酯改性环氧树脂
将聚醚二元醇真空脱水，加入甲苯二异腈酸酯，加热至65~70℃，反应3~5h得聚氨酯预聚体；再加入环氧树脂，并加入丙酮加热至55℃反应2~3h，降温至室温后加入三乙胺中和，最后减压蒸馏脱除丙酮；
B：制备齿条用耐磨材料
按重量百分数加入聚氨酯改性环氧树脂、聚四氟乙烯、固化剂，升温至50~60℃高速搅拌20~30min；再加入纳米无机填料和偶联剂，恒温高速搅拌5~10min；通过挤出机头模挤出平直状的齿条。
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