CN108623987A - 一种辅助导向轮磨耗件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助导向轮磨耗件，所述辅助导向轮磨耗件是由改性热塑性材料注射成型或模压成型得到的。所述改性热塑性材料包括如下重量份的各组分：基体树脂100份、抗氧剂0.1‑0.5份、阻燃剂0.1‑20份、耐磨剂0.1‑10份、助剂0.1‑3.5份。本发明还公开了一种采用母粒形式添加改性助剂，不经过挤出造粒而直接注塑成型的辅助导向轮磨耗件。本发明热塑性材料具有较低的摩擦系数，抗耐磨性能优异，且兼具阻燃效果，制造工艺简单。本发明制备的磨耗件包覆在铝合金支撑体的外圈，可以避免支撑体和水泥轨道梁的直接接触导致支撑体和和水泥轨道梁的磨损，车辆运行噪音低。本发明磨耗件更换方便，工时消耗降低60％，成本低廉，成本降低90％，可以有效降低维修保养费用。

Description

一种辅助导向轮磨耗件及制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种辅助导向轮磨耗件及制备方法。

背景技术

跨座式单轨交通系统由于其爬坡能力强、转弯半径小、造价低等优点，成为城市轨道交通的优选方案。跨座式单轨车通过转向架系统中的导向轮进行导向，为了提高车辆的抗倾覆稳定性，通常会在导向轮外侧增设辅助导向轮(或称“安全轮”)，辅助导向轮直径相比导向轮直径小，正常行驶过程中导向轮与轨道梁贴合紧密，而辅助导向轮与轨道梁有一定间隙。当充气式的橡胶导向轮在发生爆胎时，辅助导向轮可以临时起导向作用，当车辆通过急弯或受到横向风力等其它外部激扰时，辅助导向轮可以提供横向支撑，避免车辆失稳而倾覆。

根据辅助导向轮的应用工况通常设计为铝合金支撑体，单独的铝合金支撑体作为辅助导向轮存在以下问题：一方面铝合金支撑体强度高，长期运行中容易破坏水泥轨道梁，而水泥轨道梁是不易修复的，且运行噪音大；另一方面支撑体磨损后更换拆装复杂，维护成本高。

热塑性材料因其加工性能好、可重复利用、成本低被应用于各行各业，但纯树脂材料还无法满足特定的产品性能要求，一般需要进行改性，但现有改性塑料多是改善热塑性材料的某一方面性能，如阻燃或耐磨，很少兼顾，而且此前也未有报道改性热塑性材料用作导向轮磨耗件，在这方面的应用更多的是采用橡胶与金属轮毂一体硫化成型的形式，但是硫化橡胶承载能力差，不能回收利用，且加工成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种辅助导向轮磨耗件及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种辅助导向轮磨耗件，所述辅助导向轮磨耗件是由改性热塑性材料注射成型或模压成型得到的。这种方法制备得到的辅助导向轮磨耗件，各种助剂在基体树脂中分散更均匀，材料各方面性能更好，材料配方更可控，适合大批量生产。这种制备磨耗件的方法，产品性能更均一。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述改性热塑性材料包括如下重量份的各组分：基体树脂100份、抗氧剂0.1-0.5份、阻燃剂0.1-20份、耐磨剂0.1-10份、助剂0.1-3.5份。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述基体树脂为热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、热塑性硫化橡胶(TPV)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)和尼龙(PA)中的至少一种。这几种材料加工性能好，本身具有一定耐磨性，且市场化程度高，容易获得。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076和抗氧剂264中的至少一种。这几种材料抗氧化能力好，且市场化程度高。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯乙烷、磷氮化合物类化合物中的至少一种。这几种材料阻燃效果好，且市场化程度高。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述耐磨剂为聚四氟乙烯、二硫化钼和石墨中的至少一种。这几种材料能显著提高材料耐磨性能，且市场化程度高。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述助剂为色粉、抗紫外剂、抗水解剂、白油和硅酮粉(GM-100)中的至少一种。选用这些助剂是基于产品的应用需要和基体树脂性能缺陷考虑的。色粉是赋予产品颜色，如果采用炭黑还具有抗紫外作用；添加抗紫外剂和抗水解剂能够延长产品的使用寿命；白油和硅酮粉主要是改善塑料改性时的加工性。

其中，色粉的量为基体树脂的0.1％-0.3％，抗紫外剂的量为基体树脂的0.3％-1.0％，抗水解剂的量为基体树脂的0.2％-1.0％，白油的量为基体树脂的0.2％-0.7％，硅酮粉的量为基体树脂的0.2％-0.5％。

所述色粉为炭黑、苯胺黑和石墨中的一种；所述抗紫外剂为氧化锌、钛白粉和苯并三唑中的一种；所述抗水解剂为单碳化二亚胺、多碳化二亚胺和苯基缩水甘油醚中的一种；所述白油为C16-C31的正异构烷烃类的混合物，纯度为工业级；所述硅酮粉中，硅化物含量＞98％。上述优选的各种物质均为通用物质，容易获得，性价比高。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述的改性热塑性材料的制备方法包括以下步骤：

S1称取原料——称取所述重量份的各原料；

S2共混——将称取的各原料加入混合机中混合均匀、烘干，得到混合材料；

S3造粒——采用挤出造粒工艺处理上述混合材料，得到改性热塑性材料，并干燥。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述改性热塑性材料的制备方法的工艺条件为：共混过程中，混合时间为5-10分钟，烘干条件为90-120℃，2-4小时；所述挤出造粒工艺，采用双螺杆挤出机，挤出机料筒温度为160-270℃。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述注射成型的工艺条件为：将改性热塑性材料加入注塑机注射成型得到磨耗件，注塑机料筒温度为190-270℃,注射压力为70-100bar；所述模压成型的工艺条件为：将改性热塑性材料加入模具型腔中，闭模加压得到磨耗件，温度为220-270℃，模压压力为10-50MPa。

本发明还提供一种辅助导向轮磨耗件，所述辅助导向轮磨耗件是由基体树脂100份、抗氧剂母粒0.5-2.0份、阻燃剂母粒2-30份、耐磨剂母粒2-15份和助剂母粒1-5份直接注塑成型得到的。

本发明还提供一种上述辅助导向轮磨耗件的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取原料：称取基体树脂100份、抗氧剂母粒0.5-2.0份、阻燃剂母粒2-30份、耐磨剂母粒2-15份、助剂母粒1-5份；

S2：共混：将称取的材料加入混合机中混合均匀、烘干，得到混合材料；

S3：注射成型：将混合材料加入注塑机注射成型得到磨耗件。

母粒是由超量的助剂、载体树脂和分散剂组成，添加量比单纯的助剂添加量大一些，出于成本考虑，由改性剂母粒形式制备的磨耗件适合小批量生产，这种制备磨耗件的方法工艺更简单。使用母粒的优点：污染小，降低粉尘，减少对操作工人的损害。

上述的制备方法，优选的，所述共混过程中，混合时间为2-10min，烘干条件为90-120℃，2-5h；注塑机料筒温度为190-270℃。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述辅助导向轮磨耗件为弧形结构。

上述的辅助导向轮磨耗件，优选的，所述辅助导向轮磨耗件为90°弧形结构。

本发明设计开发一种塑料材质的磨耗件，磨耗件采用改性的热塑性材料注塑成型，承载能力强，耐磨性能高，阻燃性能好，能够安全有效地把车辆横向力传递给水泥轨道梁，对支撑体有安全可靠的保护作用，且因为其为塑胶材质，有一定塑性变形能力，可以避免水泥轨道梁的磨损，而且运行噪音低。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明制备的磨耗件包覆在铝合金支撑体的外圈，可以避免支撑体和水泥轨道梁的直接接触导致支撑体和和水泥轨道梁的磨损，车辆运行噪音低。

2.本发明磨耗件更换方便，工时消耗降低60％，成本低廉，成本降低90％，可以有效降低维修保养费用。

3.本发明磨耗件采用改性热塑性材料制备得到，承载能力高，耐磨性能优异，满足2200kg荷载下20km/h，连续运行60km的要求，同时阻燃性能好，可以安全有效地保障车辆运行。

4.本发明热塑性材料具有较低的摩擦系数，抗耐磨性能优异，且兼具阻燃效果，制造工艺简单。

5.本发明磨耗件的制备方法工艺简单，效率高，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明磨耗件制作工艺示意图。

图2为本发明4瓣式磨耗件。

图3为本发明4瓣式磨耗件与支撑体组装。

其中标号：1、磨耗件；2、支撑体。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

白油7#是由广东中海南联能源有限公司购买。硅酮粉是由星贝达(北京)化工材料有限公司购买。

对比例1：

将未改性TPEE材料加入注塑机料筒之内，料筒温度为235℃，注塑成型制成辅助导向轮磨耗件。

实施例1：

本实施例的改性热塑性材料，包括如下重量份的各组分：

20份TPU和80份POM、

0.2份抗氧剂1010和0.1份抗氧剂168、

10份三氧化二锑和5份十溴二苯乙烷、

3份二硫化钼、

0.5份炭黑、0.2份单碳化二亚胺和0.5份7#白油。

所有材料加入共混机混合5分钟，将混合好的材料通过双螺杆挤出机造粒，挤出机料筒温度为170℃，最后将造粒的改性TPU/POM复合材料加入注塑机料筒之内，料筒温度为190℃，注塑成型制成辅助导向轮磨耗件，制备过程如图1所示。辅助导向轮磨耗件为90°弧形结构，如图2所示。4个辅助导向轮磨耗件1组装后与支撑体2紧密贴合，如图3所示。辅助导向轮磨耗件通过螺栓固定在支撑体外圈，有效保护铝合金支撑体不受破坏，且磨耗件拆装方便，维护成本低廉。本发明辅助导向轮磨耗件也可采用两半式或其它分组方式与支撑体通过其它形式连接。

实施例2：

本实施例的改性热塑性材料，包括如下重量份的各组分：

100份TPEE、

0.15份抗氧剂1076和0.15份抗氧剂168、

5份磷氮化合物、5份三氧化二锑和2份十溴二苯乙烷、

5份聚四氟乙烯、

0.2份炭黑、0.2份7#白油和0.5份硅酮粉(GM-100)。

所有材料加入共混机混合8分钟，将混合好的材料通过双螺杆挤出机造粒，挤出机料筒温度为220℃，最后将造粒的改性TPEE复合材料加入注塑机料筒之内，料筒温度为235℃，注塑成型制成辅助导向轮磨耗件，制备过程如图1所示。

实施例3：

本实施例的改性热塑性材料，包括如下重量份的各组分：

100份TPV、

0.2份抗氧剂264、

20份磷氮化合物、

5份聚四氟乙烯和2份二硫化钼，

0.5份色粉炭黑和0.2份7#白油。

所有材料加入共混机混合5分钟，将混合好的材料通过双螺杆挤出机造粒，挤出机料筒温度为180℃，最后将造粒的改性TPV复合材料加入注塑机料筒之内，料筒温度为200℃，注塑成型制成辅助导向轮磨耗件，制备过程如图1所示。

实施例4：

本实施例的改性热塑性材料，包括如下重量份的各组分：

PE100份、

0.3份抗氧剂1010、

8份三氧化二锑和5份磷氮化合物、

8份石墨、

0.5份炭黑和0.5份硅酮粉(GM-100)。

所有材料加入共混机混合3分钟，将混合好的材料通过双螺杆挤出机造粒，挤出机料筒温度为180℃，最后将造粒的改性PE复合材料加入注塑机料筒之内，料筒温度为215℃，注塑成型制成辅助导向轮磨耗件，制备过程如图1所示。

实施例5：

本实施例的改性热塑性材料，包括如下重量份的各组分：

100份PA、

0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂1076和0.1份抗氧剂168、

8份三氧化二锑和3份十溴二苯乙烷、

5份石墨和3份二硫化钼、

0.2份炭黑、0.2份钛白粉和0.5份7#白油。

所有材料加入共混机混合7分钟，将混合好的材料通过双螺杆挤出机造粒，挤出机料筒温度为260℃，最后将造粒的改性PA复合材料加入注塑机料筒之内，料筒温度为270℃，注塑成型制成辅助导向轮磨耗件，制备过程如图1所示。

实施例6：

将100份PE、1.0份抗氧剂母粒、5份阻燃剂母粒、3份耐磨剂母粒和2份助剂母粒加入混料锅中均混5分钟，取出后加入注塑机料筒中，直接注射成型制成辅助导向轮磨耗件，料筒温度为215℃。

对比例1与实施例1-6制备得到的磨耗件的性能如下表1所示：

表1对比例1与实施例1-6磨耗件性能对照表

相比于对比例1未经改性的材料，实施例采用的改性热塑性材料制备得到的磨耗件，摩擦系数明显降低，耐磨性能更好，且阻燃性能提高。

Claims (10)

1.一种辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述辅助导向轮磨耗件是由改性热塑性材料注射成型或模压成型得到的。

2.根据权利要求1所述的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述改性热塑性材料包括如下重量份的各组分：基体树脂100份、抗氧剂0.1-0.5份、阻燃剂0.1-20份、耐磨剂0.1-10份、助剂0.1-3.5份。

3.根据权利要求2所述的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述基体树脂为热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性硫化橡胶、聚乙烯、聚甲醛和尼龙中的至少一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076和抗氧剂264中的至少一种；所述阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯乙烷、三聚氰胺氰尿酸酯、三聚氰胺单磷酸盐、聚磷酸三聚氰胺和焦磷酸三聚氰胺中的至少一种；所述耐磨剂为聚四氟乙烯、二硫化钼和石墨中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述助剂为色粉、抗紫外剂、抗水解剂、白油和硅酮粉中的至少一种；其中，色粉的重量为基体树脂的0.1％-0.3％，抗紫外剂的重量为基体树脂的0.3％-1.0％，抗水解剂的重量为基体树脂的0.2％-1.0％，白油的重量为基体树脂的0.2％-0.7％，硅酮粉的重量为基体树脂的0.2％-0.5％；

所述色粉为炭黑、苯胺黑和石墨中的一种；所述抗紫外剂为氧化锌、钛白粉和苯并三唑中的一种；所述抗水解剂为单碳化二亚胺、多碳化二亚胺和苯基缩水甘油醚中的一种；所述白油为C16-C31的正异构烷烃类的混合物，纯度为工业级；所述硅酮粉中，硅化物含量＞98％。

5.根据权利要求2所述的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述改性热塑性材料的制备方法包括以下步骤：

S1称取原料——称取所述重量份的各原料；

S2共混——将称取的各原料加入混合机中混合均匀、烘干，得到混合材料；

S3造粒——采用挤出造粒工艺处理上述混合材料，得到改性热塑性材料，并干燥。

6.根据权利要求5所述的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述改性热塑性材料的制备方法的工艺条件为：共混过程中，混合时间为5-10分钟，烘干条件为90-120℃，2-4小时；挤出造粒工艺，采用双螺杆挤出机，挤出机料筒温度为160-270℃。

7.根据权利要求1所述的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述注射成型的工艺条件为：将改性热塑性材料加入注塑机注射成型得到磨耗件，注塑机料筒温度为190-270℃，注射压力为70-100bar；所述模压成型的工艺条件为：将改性热塑性材料加入模具型腔中，闭模加压得到磨耗件，模压压力为10-50MPa，模具温度为220-270℃。

8.一种辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述辅助导向轮磨耗件是由基体树脂100份、抗氧剂母粒0.5-2.0份、阻燃剂母粒2-30份、耐磨剂母粒2-15和助剂母粒1-5份直接注塑成型得到的。

9.一种如权利要求8所述辅助导向轮磨耗件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：称取原料：称取基体树脂100份、抗氧剂母粒0.5-2.0份、阻燃剂母粒2-30份、耐磨剂母粒2-15份、助剂母粒1-5份；

S2：共混：将称取的材料加入混合机中混合均匀、烘干，得到混合材料；

S3：注射成型：将混合材料加入注塑机注射成型得到磨耗件。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的或者如权利要求9所述制备方法获得的辅助导向轮磨耗件，其特征在于，所述辅助导向轮磨耗件为弧形结构。