CN109735051A - 一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮、陶瓷纤维、聚甲醛、聚酰胺、十二烷氧基硼酸镧、乙二醇、热散液晶聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纳米三氧化二铝、2，6‑三级丁基‑4‑甲基苯酚、三辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、聚硅硼氧烷、聚磷酸铵和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺；改性聚醚醚酮和陶瓷纤维相互配合使其具有塑料和陶瓷的性能；十二烷氧基硼酸镧能在表面形成保护膜，从而有效降低摩擦和磨损；乙二醇、纳米三氧化二铝和聚对苯二甲酸乙二醇酯协同配合增加耐热、耐化学的性质，以及冲击强度和耐磨性；聚硅硼氧烷和聚磷酸铵两者能相互促进，形成含硅炭化保护层，从而获得协同增效的阻燃作用。

Description

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮及其制备方法。

背景技术

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。齿轮的传动是机械装备的重要组成部分，具有传递动力、变速换向功用。齿轮的类型按齿轮传动轴线的相互位置可分为三类，平行轴线传动、相交轴线传动和交错轴线传动。平行轴线传动的齿轮有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮，相交轴线传动齿轮有直齿圆锥齿轮、斜齿圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮，交错轴线传动齿轮有双曲线齿轮、蜗轮传动齿轮、螺旋齿圆柱齿轮。齿轮传动是靠齿与齿的啮合进行工作的，轮齿是齿轮直接参与工作的部分，所以齿轮的失效主要发生在轮齿上，所以对齿轮的制作材料的要求就比较高。而现有的齿轮大多数强度不够，易磨损。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有高强度、耐磨和阻燃作用的陶瓷塑料齿轮。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮60-70份、陶瓷纤维20-30份、聚甲醛18-26份、聚酰胺18-26份、十二烷氧基硼酸镧16-24份、乙二醇16-20份、热散液晶聚酯10-18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯8-12份、纳米三氧化二铝8-12份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5-7份、三辛酯5-7份、邻苯二甲酸二异壬酯5-7份、聚硅硼氧烷4-6份、聚磷酸铵4-6份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺3-5份。

进一步的，所述高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮70份、陶瓷纤维20份、聚甲醛18份、聚酰胺18份、十二烷氧基硼酸镧16份、乙二醇16份、热散液晶聚酯10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯8份、纳米三氧化二铝8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5份、三辛酯5份、邻苯二甲酸二异壬酯5份、聚硅硼氧烷4份、聚磷酸铵4份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺3份。

进一步的，所述高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮60份、陶瓷纤维30份、聚甲醛26份、聚酰胺26份、十二烷氧基硼酸镧24份、乙二醇20份、热散液晶聚酯18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯12份、纳米三氧化二铝12份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚7份、三辛酯7份、邻苯二甲酸二异壬酯7份、聚硅硼氧烷6份、聚磷酸铵6份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺5份。

进一步的，所述高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮65份、陶瓷纤维25份、聚甲醛22份、聚酰胺22份、十二烷氧基硼酸镧20份、乙二醇18份、热散液晶聚酯14份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10份、纳米三氧化二铝10份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、三辛酯6份、邻苯二甲酸二异壬酯6份、聚硅硼氧烷5份、聚磷酸铵5份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺4份。

本发明的有益效果:改性聚醚醚酮和陶瓷纤维相互配合使其具有塑料和陶瓷的性能；十二烷氧基硼酸镧在摩擦表面的作用为La元素以La2O3的形式沉积在摩擦表面，起到良好的润滑作用，B元素以B2O3的形式沉积在摩擦表面，能在表面形成保护膜，从而有效降低摩擦和磨损；乙二醇可以防止纳米三氧化二铝发生自团聚现象，纳米三氧化二铝可以在聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶过程中起到异相成核的作用，促进了其结晶，增加耐热、耐化学的性质，以及冲击强度和耐磨性；聚硅硼氧烷和聚磷酸铵两者能相互促进，形成含硅炭化保护层，具有卓越的隔热抑烟、断绝氧的供应，并防止熔滴滴落等功能，从而获得协同增效的阻燃作用。

具体实施方法

实施例1

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮70份、陶瓷纤维20份、聚甲醛18份、聚酰胺18份、十二烷氧基硼酸镧16份、乙二醇16份、热散液晶聚酯10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯8份、纳米三氧化二铝8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5份、三辛酯5份、邻苯二甲酸二异壬酯5份、聚硅硼氧烷4份、聚磷酸铵4份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺3份。

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮的制备方法，包括以下步骤:

1)取改性聚醚醚酮70份、陶瓷纤维20份、聚甲醛18份、聚酰胺18份和十二烷氧基硼酸镧16份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为100rpm，时间为14min，制得第一混合料，备用；

2)将步骤1)制得第一混合料进行热压处理，热压处理温度为90℃，压力为0.9MPa,时间为7min，然后将温度调整为130℃，压力为1.3MPa，时间为30min，制得第一热压混合料，备用；

3)取乙二醇16份、热散液晶聚酯10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯8份和纳米三氧化二铝8份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为30rpm，时间为30min，搅拌完后放进容器内密闭使用水浴加热，水浴温度为100℃，制得第一水浴加热料，备用；

4)取2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5份、三辛酯5份、邻苯二甲酸二异壬酯5份、聚硅硼氧烷4份、聚磷酸铵4份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺3份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为130rpm，时间为16min，搅拌完后放进容器内密封加热，加热温度为120℃，制得第一加热混合料，备用；

5)将步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一水浴加热料和步骤4)制得第一加热混合料，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为160rpm，时间为26min，搅拌完后进行烘烤固化，固化温度为110℃，7min，再将温度升到135℃，时间为16min，最后使用75℃的温度进行缩紧，时间为5min，制得烘烤混合料，备用；

6)将步骤5)制得烘烤混合料使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为85％，粉末大小为3um，粉碎完后将粉末使用水浴加热，加热温度为80℃，时间为16min，制得第二水浴加热料，备用；

7)将步骤6)制得第二水浴加热料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，然后将粒料进行熔融，放进模具内冷却，即可制得所述齿轮。

实施例2

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮60份、陶瓷纤维30份、聚甲醛26份、聚酰胺26份、十二烷氧基硼酸镧24份、乙二醇20份、热散液晶聚酯18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯12份、纳米三氧化二铝12份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚7份、三辛酯7份、邻苯二甲酸二异壬酯7份、聚硅硼氧烷6份、聚磷酸铵6份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺5份。

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮的制备方法，包括以下步骤:

1)取改性聚醚醚酮60份、陶瓷纤维30份、聚甲醛26份、聚酰胺26份和十二烷氧基硼酸镧24份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为80rpm，时间为8min，制得第一混合料，备用；

2)将步骤1)制得第一混合料进行热压处理，热压处理温度为80℃，压力为0.7MPa,时间为5min，然后将温度调整为120℃，压力为1.1MPa，时间为20min，制得第一热压混合料，备用；

3)取乙二醇20份、热散液晶聚酯18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯12份和纳米三氧化二铝12份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为20rpm，时间为20min，搅拌完后放进容器内密闭使用水浴加热，水浴温度为90℃，制得第一水浴加热料，备用；

4)取2，6-三级丁基-4-甲基苯酚7份、三辛酯7份、邻苯二甲酸二异壬酯7份、聚硅硼氧烷6份、聚磷酸铵6份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺5份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为120rpm，时间为10min，搅拌完后放进容器内密封加热，加热温度为110℃，制得第一加热混合料，备用；

5)将步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一水浴加热料和步骤4)制得第一加热混合料，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为150rpm，时间为20min，搅拌完后进行烘烤固化，固化温度为100℃，5min，再将温度升到125℃，时间为10min，最后使用65℃的温度进行缩紧，时间为3min，制得烘烤混合料，备用；

6)将步骤5)制得烘烤混合料使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为75％，粉末大小为1um，粉碎完后将粉末使用水浴加热，加热温度为70℃，时间为10min，制得第二水浴加热料，备用；

7)将步骤6)制得第二水浴加热料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，然后将粒料进行熔融，放进模具内冷却，即可制得所述齿轮。

实施例3

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮65份、陶瓷纤维25份、聚甲醛22份、聚酰胺22份、十二烷氧基硼酸镧20份、乙二醇18份、热散液晶聚酯14份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10份、纳米三氧化二铝10份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、三辛酯6份、邻苯二甲酸二异壬酯6份、聚硅硼氧烷5份、聚磷酸铵5份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺4份。

一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮的制备方法，包括以下步骤:

1)取改性聚醚醚酮65份、陶瓷纤维25份、聚甲醛22份、聚酰胺22份和十二烷氧基硼酸镧20份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为90rpm，时间为11min，制得第一混合料，备用；

2)将步骤1)制得第一混合料进行热压处理，热压处理温度为85℃，压力为0.8MPa,时间为6min，然后将温度调整为125℃，压力为1.2MPa，时间为25min，制得第一热压混合料，备用；

3)取乙二醇18份、热散液晶聚酯14份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10份和纳米三氧化二铝10份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为25rpm，时间为25min，搅拌完后放进容器内密闭使用水浴加热，水浴温度为95℃，制得第一水浴加热料，备用；

4)取2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、三辛酯6份、邻苯二甲酸二异壬酯6份、聚硅硼氧烷5份、聚磷酸铵5份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺4份，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为125rpm，时间为13min，搅拌完后放进容器内密封加热，加热温度为115℃，制得第一加热混合料，备用；

5)将步骤2)制得第一热压混合料、步骤3)制得第一水浴加热料和步骤4)制得第一加热混合料，放进搅拌机内搅拌混合，搅拌速度为155rpm，时间为23min，搅拌完后进行烘烤固化，固化温度为105℃，6min，再将温度升到130℃，时间为13min，最后使用70℃的温度进行缩紧，时间为4min，制得烘烤混合料，备用；

6)将步骤5)制得烘烤混合料使用球磨机进行粉碎，球磨机转速率应为80％，粉末大小为2um，粉碎完后将粉末使用水浴加热，加热温度为75℃，时间为13min，制得第二水浴加热料，备用；

7)将步骤6)制得第二水浴加热料放进双螺杆挤出机塑化、熔融、挤出、拉条、冷却和切粒，得到粒料，然后将粒料进行熔融，放进模具内冷却，即可制得所述齿轮。

实验例：

选取尼龙为主材料制备的齿轮为对照组，选取本发明实施例三制备的高强耐磨陶瓷塑料齿轮为实验组。

实验对象，尼龙为主材料制备的齿轮和本发明实施例三制备的高强耐磨陶瓷塑料齿轮。

实验要求，对尼龙为主材料制备的齿轮和本发明实施例三制备的高强耐磨陶瓷塑料齿轮进行性能测试。

表1为对实验对象性能测试采集信息所得结果

表1

结合表格1，对比尼龙为主材料制备的齿轮和本发明实施例三制备的高强耐磨陶瓷塑料齿轮，可以看出本发明一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮不仅强度大、耐磨，还具有阻燃的作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮60-70份、陶瓷纤维20-30份、聚甲醛18-26份、聚酰胺18-26份、十二烷氧基硼酸镧16-24份、乙二醇16-20份、热散液晶聚酯10-18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯8-12份、纳米三氧化二铝8-12份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5-7份、三辛酯5-7份、邻苯二甲酸二异壬酯5-7份、聚硅硼氧烷4-6份、聚磷酸铵4-6份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺3-5份。

2.如权利要求1所述一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮70份、陶瓷纤维20份、聚甲醛18份、聚酰胺18份、十二烷氧基硼酸镧16份、乙二醇16份、热散液晶聚酯10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯8份、纳米三氧化二铝8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚5份、三辛酯5份、邻苯二甲酸二异壬酯5份、聚硅硼氧烷4份、聚磷酸铵4份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺3份。

3.如权利要求1所述一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮60份、陶瓷纤维30份、聚甲醛26份、聚酰胺26份、十二烷氧基硼酸镧24份、乙二醇20份、热散液晶聚酯18份、聚对苯二甲酸乙二醇酯12份、纳米三氧化二铝12份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚7份、三辛酯7份、邻苯二甲酸二异壬酯7份、聚硅硼氧烷6份、聚磷酸铵6份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺5份。

4.如权利要求1所述一种高强耐磨陶瓷塑料齿轮，其特征在于：由以下重量份配比的材料制成：改性聚醚醚酮65份、陶瓷纤维25份、聚甲醛22份、聚酰胺22份、十二烷氧基硼酸镧20份、乙二醇18份、热散液晶聚酯14份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10份、纳米三氧化二铝10份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚6份、三辛酯6份、邻苯二甲酸二异壬酯6份、聚硅硼氧烷5份、聚磷酸铵5份和乙酰基乙酰对甲氧基苯胺4份。