CN107286638B - 一种塑料托辊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料托辊及其制备方法，属于大型皮带运输机械配件技术领域。本发明将尼龙树脂、2,4‑二甲苯二异氰酸酯和丙酮进行加热混合反应后，得到产物，将产物干燥，即得改性尼龙树脂，再对羟基苯乙酮、苯酚和乙醚混合加热后，与五氧化二钒进行混合保温反应并过滤，将滤液浓缩，得到浓缩液，接着将氧化锌煅烧后和绢云母粉碎，得到混合粉末，将混合粉末、高锰酸钾和硝酸溶液混合过滤，将滤渣与氯化亚砜混合反应，并加入乙二胺，继续反应过滤，得到滤饼，最后将改性尼龙树脂、浓缩液、滤饼等物质进行混炼和压制成型即可。本发明制备得到的塑料托辊强度高，耐磨性能好，同时具有较好的耐冲击性能。

Description

一种塑料托辊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料托辊及其制备方法，属于大型皮带运输机械配件技术领域。
背景技术
皮带输送机是快捷的物料输送设备，可输送矿石、矿粉、煤炭、焦炭、黄沙、粮食、食盐等物料，托辊是带式输送机的重要部件，托辊的种类多，使用数量大。一般情况下，托辊的作用是支撑输送带和物料重量，因此托辊的质量尤为重要。所以，托辊运转必须灵活可靠，减少输送带同托辊的磨损，对输送带的寿命起着关键作用，虽然托辊在带式输送机中是一个较小部件，结构并不复杂，但制造出高质量的托辊并非易事。
专利号为CN96115855.7的发明专利，公开了一种抗静电、阻燃煤矿井下塑料托辊用组合物及其制造方法。利用本专利所公开的原材料和方法，制备具有抗静电、阻燃的塑料托辊，至少需要14种之多的化学原材料，利用塑料为主要原料制备成型的托辊，由于强度低、不耐冲击、耐磨性能低，故不能在经常连续作业的煤矿输送机上使用。
因此，亟待制备出一种强度高，具有较好的耐磨性能的塑料托辊。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有的以塑料为主要原料制备得到的托辊强度低，耐磨性能低，不能在连续作业的输送机上使用的问题，提供了一种塑料托辊及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种塑料托辊，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
30～40份尼龙树脂、15～20份浓缩液、5～8份滤饼、1～3份偶联剂、1～3份阻燃剂、0.1～0.3份引发剂和1～3份增塑剂；
所述的浓缩液是由以下步骤得到的：将40～50g对羟基苯乙酮、20～30g苯酚和150～200mL乙醚，在150～160℃混合后，再加入1～3g五氧化二钒，保温反应60～90min后过滤，得到滤液，将滤液旋蒸浓缩，得到浓缩液；
所述的滤饼是由以下步骤得到的：
（1）将100～200g氧化锌在1000～1200℃煅烧60～90min，得到氧化锌晶须，将50～60g氧化锌晶须和100～200g绢云母粉碎后，得到混合粉末；
（2）将混合粉末、3～5g高锰酸钾和200～300mL质量分数为68%硝酸溶液，在70～80℃混合2～3h后过滤，得到滤渣，将滤渣与200～300mL氯化亚砜在85～95℃反应1～2h后，再加入20～30mL乙二胺，继续反应3～4h后过滤，得到滤饼。
所述的尼龙树脂为改性尼龙树脂，改性尼龙树脂的制备步骤为：将100～200g尼龙树脂、20～30g2,4-二甲苯二异氰酸酯和250～300mL丙酮，于氮气保护下在240～260℃反应2～3h，得到产物，将产物干燥，即得改性尼龙树脂。
所述的尼龙树脂为尼龙6或尼龙66中的一种或两种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570中的一种或两种。
所述的阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁中的一种或两种。
所述的引发剂为6-氨基己酸。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
一种塑料托辊的制备方法，具体制备步骤为：
（1）按重量份数配比，进行取原料；
（2）将原料加入到混炼机中，在70～80℃、0.3～0.5MPa下混炼8～10min，得到混合物，将混合物置于模具中，在150～160℃下压制10～15min后脱模，得到塑料托辊。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明将尼龙与2,4-二甲苯二异氰酸酯进行反应，利用异氰酸基与尼龙中的酰胺键、羧基、氨基等发生接枝反应，可减少尼龙分子中的吸水基团，同时使尼龙分子内部的交联度增加，有利于尼龙树脂强度与模量的提高，并且改性尼龙树脂中含有的苯基增加了空间位阻，可阻止水分子进入尼龙内部，进而提高尼龙树脂的力学强度，同时对羟基苯乙酮与苯酚反应得到聚对乙烯基苯酚，聚对乙烯基苯酚中含有的酚羟基与尼龙树脂中的羰基形成氢键的趋势较水分子高，添加聚对乙烯基苯酚后，酚基占据尼龙中的羰基和酰胺基，使其吸水率降低，进而力学性能提高； （2）本发明将具有优异耐磨性能的氧化锌晶须和绢云母作为耐磨增强剂，将氧化锌晶须和绢云母经羧酸化、酰氯化处理后，再引入二元胺，然后利用氨基化的氧化锌晶须和绢云母在引发剂作用下与改性尼龙树脂进行引发聚合，进而增加改性尼龙树脂的耐磨性。
具体实施方式
取100～200g尼龙树脂、20～30g2,4-二甲苯二异氰酸酯和250～300mL丙酮加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶，将三口烧瓶置于沙浴锅中，控制沙浴温度为240～260℃，再向三口烧瓶中通入氮气，控制氮气的通入速率为8～12mL/min，在氮气保护下保温搅拌反应2～3h，反应结束后，停止通入氮气，得到产物，将产物移入烘箱中，在95～105℃下干燥5～6h，得到改性尼龙树脂，取40～50g对羟基苯乙酮、20～30g苯酚和150～200mL乙醚加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为150～160℃，转速为200～300r/min的条件下搅拌混合25～30min后，再向三口烧瓶中加入1～3g五氧化二钒，保温反应60～90min，反应结束后过滤，得到滤液，将滤液移入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩20～30min，得到浓缩液，取100～200g氧化锌加入到坩埚中，将坩埚放入马弗炉中，设定马弗炉的升温速率为120℃/h，升温至1000～1200℃后，保温煅烧60～90min，再自然冷却至室温，得到氧化锌晶须，将50～60g氧化锌晶须和100～200g绢云母加入到冷冻粉碎机中粉碎30～40min，得到混合粉末，将混合粉末、3～5g高锰酸钾和200～300mL质量分数为68%硝酸溶液加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制水浴温度为70～80℃，搅拌混合2～3h后过滤，得到滤渣，将滤渣和200～300mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为85～95℃，加热反应1～2h后，再向三口烧瓶中加入20～30mL乙二胺，继续搅拌反应3～4h后过滤，得到滤饼，最后按重量份数计，取30～40份改性尼龙树脂、15～20份浓缩液、5～8份滤饼、1～3份偶联剂、1～3份阻燃剂、0.1～0.3份引发剂和1～3份增塑剂加入到混炼机中，在70～80℃、0.3～0.5MPa下混炼8～10min，得到混合物，将混合物置于模具中，在150～160℃下压制10～15min后脱模，得到塑料托辊。所述的尼龙树脂为尼龙6或尼龙66中的一种或两种。所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570中的一种或两种。所述的阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁中的一种或两种。所述的引发剂为6-氨基己酸。所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
实例1
取200g尼龙树脂6、30g2,4-二甲苯二异氰酸酯和300mL丙酮加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶，将三口烧瓶置于沙浴锅中，控制沙浴温度为260℃，再向三口烧瓶中通入氮气，控制氮气的通入速率为12mL/min，在氮气保护下保温搅拌反应3h，反应结束后，停止通入氮气，得到产物，将产物移入烘箱中，在105℃下干燥6h，得到改性尼龙树脂6，取50g对羟基苯乙酮、30g苯酚和200mL乙醚加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为160℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合30min后，再向三口烧瓶中加入3g五氧化二钒，保温反应90min，反应结束后过滤，得到滤液，将滤液移入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩30min，得到浓缩液，取200g氧化锌加入到坩埚中，将坩埚放入马弗炉中，设定马弗炉的升温速率为120℃/h，升温至1200℃后，保温煅烧90min，再自然冷却至室温，得到氧化锌晶须，将60g氧化锌晶须和200g绢云母加入到冷冻粉碎机中粉碎40min，得到混合粉末，将混合粉末、5g高锰酸钾和300mL质量分数为68%硝酸溶液加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制水浴温度为80℃，搅拌混合3h后过滤，得到滤渣，将滤渣和300mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为95℃，加热反应2h后，再向三口烧瓶中加入30mL乙二胺，继续搅拌反应4h后过滤，得到滤饼，最后按重量份数计，取40份改性尼龙树脂6、20份浓缩液、8份滤饼、3份硅烷偶联剂KH-550、3份三氧化二锑、0.3份6-氨基己酸和3份邻苯二甲酸二丁酯加入到混炼机中，在80℃、0.5MPa下混炼10min，得到混合物，将混合物置于模具中，在160℃下压制15min后脱模，得到塑料托辊。
实例2
取50g对羟基苯乙酮、30g苯酚和200mL乙醚加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为160℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合30min后，再向三口烧瓶中加入3g五氧化二钒，保温反应90min，反应结束后过滤，得到滤液，将滤液移入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩30min，得到浓缩液，取200g氧化锌加入到坩埚中，将坩埚放入马弗炉中，设定马弗炉的升温速率为120℃/h，升温至1200℃后，保温煅烧90min，再自然冷却至室温，得到氧化锌晶须，将60g氧化锌晶须和200g绢云母加入到冷冻粉碎机中粉碎40min，得到混合粉末，将混合粉末、5g高锰酸钾和300mL质量分数为68%硝酸溶液加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制水浴温度为80℃，搅拌混合3h后过滤，得到滤渣，将滤渣和300mL氯化亚砜加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制水浴温度为95℃，加热反应2h后，再向三口烧瓶中加入30mL乙二胺，继续搅拌反应4h后过滤，得到滤饼，最后按重量份数计，取40份尼龙树脂6、20份浓缩液、8份滤饼、3份硅烷偶联剂KH-550、3份三氧化二锑、0.3份6-氨基己酸和3份邻苯二甲酸二丁酯加入到混炼机中，在80℃、0.5MPa下混炼10min，得到混合物，将混合物置于模具中，在160℃下压制15min后脱模，得到塑料托辊。
对照例：河南省某塑料有限公司生产的塑料托辊。
将实例及对照例的塑料托辊进行检测，具体检测如下：
1.拉伸强度：按照GB 13022-1991塑料薄膜拉伸性能试验方法，在电子万能试验机上对塑料托辊进行拉伸性能的测试，拉伸速度为20.0mm/min，测试的环境温度为25℃；
2.缺口强度测试：按照GB 1043-1779的硬质塑料简支梁冲击试验方法，在摆锤冲击试验机上对带缺口的塑料托辊进行测试，测试的环境温度为25℃；
3.摩擦磨损性能的测试：按照GB 3960-1983的塑料滑动摩擦磨损试验方法，在摩擦磨损试验机上测试，测试条件为：试验过程中上转轴保持静止，下转轴以200r/min转速转动，做滑动摩擦，对磨2h，负荷为196N，样品规格为30mm×6mm ×7mm。
具体检测结果如表1。
表1
检测项目 实例1 实例2 对照例
拉伸强度（MPa） 70.5 63.9 65.6
缺口冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） 16.5 13.2 14.8
磨损量（mg） 5.1 6.5 5.8
吸水率（%） 0.8 1.2 1.1
由表1可知，本发明制备的塑料托辊强度高，具有较好的耐冲击性能和耐磨性能。

Claims (7)

1.一种塑料托辊，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
30～40份改性尼龙树脂、15～20份浓缩液、5～8份滤饼、1～3份偶联剂、1～3份阻燃剂、0.1～0.3份引发剂和1～3份增塑剂；
所述改性尼龙树脂的制备步骤为：将100～200g尼龙树脂、20～30g2,4-二甲苯二异氰酸酯和250～300mL丙酮，于氮气保护下在240～260℃反应2～3h，得到产物，将产物干燥，即得改性尼龙树脂；
所述的浓缩液是由以下步骤得到的：将40～50g对羟基苯乙酮、20～30g苯酚和150～200mL乙醚，在150～160℃混合后，再加入1～3g五氧化二钒，保温反应60～90min后过滤，得到滤液，将滤液旋蒸浓缩，得到浓缩液；
所述的滤饼是由以下步骤得到的：
（1）将100～200g氧化锌在1000～1200℃煅烧60～90min，得到氧化锌晶须，将50～60g氧化锌晶须和100～200g绢云母粉碎后，得到混合粉末；
（2）将混合粉末、3～5g高锰酸钾和200～300mL质量分数为68%硝酸溶液，在70～80℃混合2～3h后过滤，得到滤渣，将滤渣与200～300mL氯化亚砜在85～95℃反应1～2h后，再加入20～30mL乙二胺，继续反应3～4h后过滤，得到滤饼。
2.根据权利要求1所述的一种塑料托辊，其特征在于，所述的尼龙树脂为尼龙6或尼龙66中的一种或两种。
3.根据权利要求1中所述的一种塑料托辊，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570中的一种或两种。
4.根据权利要求1中所述的一种塑料托辊，其特征在于，所述的阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁中的一种或两种。
5.根据权利要求1中所述的一种塑料托辊，其特征在于，所述的引发剂为6-氨基己酸。
6.根据权利要求1中所述的一种塑料托辊，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
7.权利要求1～6之一中所述的一种塑料托辊的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）按重量份数配比，进行取原料；
（2）将原料加入到混炼机中，在70～80℃、0.3～0.5MPa下混炼8～10min，得到混合物，将混合物置于模具中，在150～160℃下压制10～15min后脱模，得到塑料托辊。
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