CN107915983A - 导电耐磨防震设备脚垫材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电耐磨防震设备脚垫材料及其制备方法，属于脚垫材料制备技术领域。所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，包括如下原料：TPU、不锈钢粉、石墨粉、抗氧剂、分散剂、纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉，所述材料是经过混合、挤出、冷却、切粒等步骤制成的，采用本发明的工艺，可显著提高材料的抗拉强度、断裂伸长率；本发明的材料可广泛应用于精密仪器脚垫、摩擦产生静电的设备脚垫等材料中。

Description

导电耐磨防震设备脚垫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于脚垫材料制备技术领域，具体涉及一种导电耐磨防震设备脚垫材料及其制备方法。
背景技术
橡胶具有良好的综合性能，与金属粘结性、力学性能、疲劳性能、耐老化、生热低等性能都较高，橡胶脚垫材料被应用于各行各业中，但橡胶脚垫材料脚垫防震效果差，震动设备噪音大，橡塑材料脚垫因绝缘易造成设备静电积累而造成安全隐患，完全靠设备地线传导地线没有双重保险。因此迫切需要一种高性能的导电耐磨防震设备脚垫材料。
中国专利文献“一种高强度耐磨导电材料及其制备方法(授权公告号：CN104371283B)”公开了一种高强度耐磨导电材料及其制备方法，耐磨导电材料包括以下组分：PET、PVC、PPE、酚醛树脂、亚乙基二硬脂酰胺、甲基丙烯酸甲酯、亚硫酸氢钠、己二酸二异壬酯、硬脂酸钙、二氧化钛、铜粉、铝粉、碳纤维、聚氧化乙烯十二烷基醚、硅烷偶联剂。制备方法为先将各组分置于混合搅拌机中，搅拌混合均匀，然后送入双螺杆挤出机中进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到高强度耐磨导电材料。该发明提供的高强度耐磨导电材料具有良好的机械性能以及耐磨性能，同时具有良好的导电性，具有很好的应用价值，但该材料存在着抗拉强度、断裂伸长率较低的问题，而且不适用于精密仪器脚垫、摩擦产生静电的设备脚垫中。
发明内容
本发明的目的是提供一种导电耐磨防震设备脚垫材料及其制备方法，以解决在中国专利文献“一种高强度耐磨导电材料及其制备方法(授权公告号：CN104371283B)”公开的材料配方基础上，如何优化组分、用量等，提高材料的抗拉强度、断裂伸长率，使材料适用于精密仪器脚垫、摩擦产生静电的设备脚垫中。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种导电耐磨防震设备脚垫材料，包括如下原料：TPU、不锈钢粉、石墨粉、抗氧剂、分散剂、纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉；
所述纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉的质量比为(0.6-1.5):(0.5-1):(0.4-0.6):(0.2-0.4)。
优选地，所述纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉的质量比为1:0.8:0.5:0.3。
优选地，包括如下质量百分比的原料：TPU63-76％、不锈钢粉18.3-26.5％、石墨粉3-5％、抗氧剂0.5-1％、分散剂0.5-1％、纳米碳化钛0.6-1.5％、纳米碳化钨0.5-1％、硅化钨0.4-0.6％、钨粉0.2-0.4％。
优选地，包括如下质量百分比的原料：TPU70.5％、不锈钢粉21.2％、石墨粉4.2％、抗氧剂0.8％、分散剂0.7％、纳米碳化钛1％、纳米碳化钨0.8％、硅化钨0.5％、钨粉0.3％。
优选地，所述TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
优选地，所述分散剂为硬脂酸钡。
本发明提供一种导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份称取各组分；
S2：将各组分置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀；
S3：将步骤S2搅拌混合后的物料送入高剪切双螺杆挤出机进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到导电耐磨防震设备脚垫材料。
优选地，步骤S2中搅拌混合均匀的条件为搅拌速度1000-2000r/min，搅拌温度65-68℃，搅拌时间0.2-0.3h。
优选地，步骤S3中挤出条件为分四区，温度分别为一区165-195℃、二区，195-215℃、三区，205-215℃、四区，215-225℃。
本发明具有以下有益效果：
(1)由实施例1-3和对比例6的数据可见，实施例1-3制得的材料的抗拉强度、断裂伸长率显著高于对比例6制得的材料的抗拉强度、断裂伸长率，且否适用于摩擦产生静电的设备脚垫中；同时由实施例1-3的数据可见，实施例2为最优实施例。
(2)由实施例2和对比例1-5的数据可见，纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨和钨粉在制备材料中起到了协同作用，协同提高了材料的抗拉强度、断裂伸长率，这可能是：将材料进行纳米碳化和纳米碳化钨的变质处理，以纳米尺寸与高表面活性颗粒在材料中形成的纳米形核以及纳米碳化钛和纳米碳化钨颗粒弥散均匀分布在基体上，它具有高抗拉强度、断裂伸长率的特点，在制备材料过程中增加形核的核心数量，细化了晶粒，纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨和钨粉的高表面活性及细化晶粒过程中弥散硬化，有效的提高了材料的韧性，从而提高了材料的抗拉强度、断裂伸长率。
(3)纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨和钨粉作为补强体系，通过控制纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉的质量比为(0.6-1.5):(0.5-1):(0.4-0.6):(0.2-0.4)，实现在补强体系中以纳米碳化钛作为体系的主导作用原料，同时利用纳米碳化钨、硅化钨和钨粉的高表面活性及细化晶粒过程中弥散硬化的性能，使得补强体系运用到本发明的导电耐磨防震设备脚垫材料中能够有效提高材料的抗拉强度、断裂伸长率。
(4)本发明的材料可用于注塑，硬度自由调节，可根据制品的形状开模进行注塑，灵活度高。
(5)本发明的材料可广泛应用于精密仪器脚垫、摩擦产生静电的设备(如塑胶行业用于塑料搅拌的不锈钢料斗，高速搅拌机，切粒机)脚垫等材料中。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述导电耐磨防震设备脚垫材料，包括如下质量百分比的原料：TPU63-76％、不锈钢粉18.3-26.5％、石墨粉3-5％、抗氧剂0.5-1％、分散剂0.5-1％、纳米碳化钛0.6-1.5％、纳米碳化钨0.5-1％、硅化钨0.4-0.6％、钨粉0.2-0.4％；
所述TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，具体为TPU德国拜耳2790A；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述分散剂为硬脂酸钡；
所述导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份称取各组分；
S2：将各组分置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀，条件为搅拌速度1000-2000r/min，搅拌温度65-68℃，搅拌时间0.2-0.3h；
S3：将步骤S2搅拌混合后的物料送入高剪切双螺杆挤出机进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到导电耐磨防震设备脚垫材料，其中挤出条件为分四区，温度分别为一区165-195℃、二区，195-215℃、三区，205-215℃、四区，215-225℃。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种导电耐磨防震设备脚垫材料，包括如下质量百分比的原料：TPU65％、不锈钢粉24.5％、石墨粉5％、抗氧剂1％、分散剂1％、纳米碳化钛1.5％、纳米碳化钨1％、硅化钨0.6％、钨粉0.4％；
所述TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，具体为TPU德国拜耳2790A；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述分散剂为硬脂酸钡；
所述导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份称取各组分；
S2：将各组分置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀，条件为搅拌速度1000r/min，搅拌温度65℃，搅拌时间0.3h；
S3：将步骤S2搅拌混合后的物料送入高剪切双螺杆挤出机进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到导电耐磨防震设备脚垫材料，其中挤出条件为分四区，温度分别为一区170℃、二区，195℃、三区，205℃、四区，215℃。
实施例2
一种导电耐磨防震设备脚垫材料，包括如下质量百分比的原料：TPU70.5％、不锈钢粉21.2％、石墨粉4.2％、抗氧剂0.8％、分散剂0.7％、纳米碳化钛1％、纳米碳化钨0.8％、硅化钨0.5％、钨粉0.3％；
所述TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，具体为TPU德国拜耳2790A；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述分散剂为硬脂酸钡；
所述导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份称取各组分；
S2：将各组分置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀，条件为搅拌速度1700r/min，搅拌温度66℃，搅拌时间0.25h；
S3：将步骤S2搅拌混合后的物料送入高剪切双螺杆挤出机进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到导电耐磨防震设备脚垫材料，其中挤出条件为分四区，温度分别为一区185℃、二区，210℃、三区，215℃、四区，220℃。
实施例3
一种导电耐磨防震设备脚垫材料，包括如下质量百分比的原料：TPU74.3％、不锈钢粉20％、石墨粉3％、抗氧剂0.5％、分散剂0.5％、纳米碳化钛0.6％、纳米碳化钨0.5％、硅化钨0.4％、钨粉0.2％；
所述TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，具体为TPU德国拜耳2790A；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述分散剂为硬脂酸钡；
所述导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照重量份称取各组分；
S2：将各组分置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀，条件为搅拌速度2000r/min，搅拌温度68℃，搅拌时间0.2h；
S3：将步骤S2搅拌混合后的物料送入高剪切双螺杆挤出机进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到导电耐磨防震设备脚垫材料，其中挤出条件为分四区，温度分别为一区195℃、二区，215℃、三区，215℃、四区，225℃。
对比例1
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备导电耐磨防震设备脚垫材料的原料中缺少纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉。
对比例2
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备导电耐磨防震设备脚垫材料的原料中缺少纳米碳化钛。
对比例3
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备导电耐磨防震设备脚垫材料的原料中缺少纳米碳化钨。
对比例4
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备导电耐磨防震设备脚垫材料的原料中缺少硅化钨。
对比例5
与实施例2的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备导电耐磨防震设备脚垫材料的原料中缺少钨粉。
对比例6
采用中国专利文献“一种高强度耐磨导电材料及其制备方法(授权公告号：CN104371283B)”效果实施例1-5的工艺制备聚丙烯复合材料。
将实施例1-3和对比例1-6制备的高强度耐磨导电材料通过吹塑成型，对成型材料进行性能测试，结果如下表所示。其中，抗拉强度和断裂伸长率均按标准ISO527/2-93进行性能测试，测试条件为：50mm/min。
由上表可知：(1)由实施例1-3和对比例6的数据可见，实施例1-3制得的材料的抗拉强度、断裂伸长率显著高于对比例6制得的材料的抗拉强度、断裂伸长率，且否适用于摩擦产生静电的设备脚垫中；同时由实施例1-3的数据可见，实施例2为最优实施例。
(2)由实施例2和对比例1-5的数据可见，纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨和钨粉在制备材料中起到了协同作用，协同提高了材料的抗拉强度、断裂伸长率，这可能是：将材料进行纳米碳化和纳米碳化钨的变质处理，以纳米尺寸与高表面活性颗粒在材料中形成的纳米形核以及纳米碳化钛和纳米碳化钨颗粒弥散均匀分布在基体上，它具有高抗拉强度、断裂伸长率的特点，在制备材料过程中增加形核的核心数量，细化了晶粒，纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨和钨粉的高表面活性及细化晶粒过程中弥散硬化，有效的提高了材料的韧性，从而提高了材料的抗拉强度、断裂伸长率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，包括如下原料：TPU、不锈钢粉、石墨粉、抗氧剂、分散剂、纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉；
所述纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉的质量比为(0.6-1.5):(0.5-1):(0.4-0.6):(0.2-0.4)。
2.根据权利要求1所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，所述纳米碳化钛、纳米碳化钨、硅化钨、钨粉的质量比为1:0.8:0.5:0.3。
3.根据权利要求1所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，包括如下质量百分比的原料：TPU 63-76％、不锈钢粉18.3-26.5％、石墨粉3-5％、抗氧剂0.5-1％、分散剂0.5-1％、纳米碳化钛0.6-1.5％、纳米碳化钨0.5-1％、硅化钨0.4-0.6％、钨粉0.2-0.4％。
4.根据权利要求3所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，包括如下质量百分比的原料：TPU 70.5％、不锈钢粉21.2％、石墨粉4.2％、抗氧剂0.8％、分散剂0.7％、纳米碳化钛1％、纳米碳化钨0.8％、硅化钨0.5％、钨粉0.3％。
5.根据权利要求1、3、4任一项所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，所述TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
6.根据权利要求1、3、4任一项所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
7.根据权利要求1、3、4任一项所述的导电耐磨防震设备脚垫材料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸钡。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照重量份称取各组分；
S2：将各组分置于高速搅拌机中，搅拌混合均匀；
S3：将步骤S2搅拌混合后的物料送入高剪切双螺杆挤出机进行挤出，挤出后冷却，切粒，得到导电耐磨防震设备脚垫材料。
9.根据权利要求8所述的导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中搅拌混合均匀的条件为搅拌速度1000-2000r/min，搅拌温度65-68℃，搅拌时间0.2-0.3h。
10.根据权利要求8所述的导电耐磨防震设备脚垫材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中挤出条件为分四区，温度分别为一区165-195℃、二区，195-215℃、三区，205-215℃、四区，215-225℃。
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