CN111484741A - 一种高刚性耐磨尼龙轮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料按重量份包括：尼龙66 60‑100份，耐磨改性剂2‑8份，玻璃微珠10‑20份，玻璃纤维粉2‑6份，碳酸钾晶须2‑4份，增韧改性剂2‑4份，抗氧剂1‑2份，润滑剂1‑2份，成核剂P‑20 1‑2份。本发明公开了上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、增韧改性剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂P‑20混炼均匀，260‑290℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。本发明所得高刚性耐磨尼龙轮拉伸强度、弯曲强度和冲击强度高，能承受较大冲击力，而且耐高温，对钢轨磨损小，耐磨性能强。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙轮技术领域，尤其涉及一种高刚性耐磨尼龙轮及其制备方法。
背景技术
目前铝合金在载荷下发生的是轻微磨损或称氧化磨损，在表面形成一层致密的表面氧化膜，其厚度可达2μm左右，在摩擦力作用下这层氧化膜破裂和剥落，产生一些细片状的磨损碎屑，尤其是在下雨天时容易发生打滑，输送所需物体失控，需要用人手将物体推动和转换正确方向，每年会发生很多因推动物体引致工人滑倒受伤的事故。此外，现有的铝合金滚轮容易磨损集装箱底板和集装板底板，而且摩擦时产生噪音太大，引致对人体耳朵的损害。
尼龙6和尼龙66是尼龙的主要品种。尼龙6具有良好的物理、机械性能，例如拉伸强度高，抗冲击性能好，耐化学品和耐油性突出。尼龙66是一种分子结构内含6个对称亚甲基的均匀热塑性高分子聚合物，具有强度高、耐溶剂、自润滑性好和使用温度范围广等优点，是用途比较广泛的工程塑料之一。
近年来，已有一些行业采用尼龙齿轮替代金属齿轮，但由于尼龙齿轮无法像金属齿轮一样进行表面硬化处理，在很多对齿轮特性要求较高的领域如起重机械行业，其刚性与耐磨性的效果很不理想，有破裂的危险性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高刚性耐磨尼龙轮及其制备方法。
一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料按重量份包括：尼龙66 60-100份，耐磨改性剂2-8份，玻璃微珠10-20份，玻璃纤维粉2-6份，碳酸钾晶须2-4份，增韧改性剂2-4份，抗氧剂1-2份，润滑剂1-2份，成核剂P-20 1-2份。
优选地，增韧改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物中至少一种。
优选地，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
优选地，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中至少一种。
优选地，耐磨改性剂采用如下工艺制备：将介孔二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇水溶液混合均匀，120-150℃水热反应10-15h，洗涤，干燥，加入碳纤维、硅烷偶联剂KH-560、丙酮，调节温度至80-100℃搅拌1-2h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
优选地，乙醇水溶液质量分数为50-60％，介孔二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇水溶液、碳纤维、硅烷偶联剂KH-560、丙酮的质量比为5-10：0.1-0.5：30-50：2-6：0.2-0.6：30-50。
上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、增韧改性剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂P-20混炼均匀，260-290℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
本发明的技术效果如下所示：
本发明以尼龙66为主料，与耐磨改性剂相配合，具有摩擦系数高，不易磨损，刚性高，坚硬度强，能承受较大冲击力的优点，非常适合用于制造运输车上的滚轮。本发明采用介孔二氧化硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷进行水热反应，在孔道表面接枝氨基，然后表面接枝碳纤维，对尼龙66起到填充增强及提高抗磨减摩的作用。本发明通过耐磨改性剂增强尼龙，所得尼龙轮能承受较大冲击力，拉伸强度、弯曲强度和冲击强度高，耐高温，对钢轨磨损小。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料包括：尼龙66 60kg，耐磨改性剂8kg，玻璃微珠10kg，玻璃纤维粉6kg，碳酸钾晶须2kg，马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物4kg，2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)1kg，硅酮粉2kg，成核剂P-201kg。
耐磨改性剂采用如下工艺制备：将10kg介孔二氧化硅、0.1kg 3-氨丙基三乙氧基硅烷、50kg质量分数为50％乙醇水溶液混合均匀，送入具有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在温度150℃反应10h，用乙醇、去离子水交替洗涤，干燥，加入6kg碳纤维、0.2kg硅烷偶联剂KH-560、50kg丙酮，在温度80℃搅拌2h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、硅酮粉、成核剂P-20混炼均匀，260℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
实施例2
一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料包括：尼龙66 100kg，耐磨改性剂2kg，玻璃微珠20kg，玻璃纤维粉2kg，碳酸钾晶须4kg，马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2kg，2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)2kg，季戊四醇硬脂酸酯1kg，成核剂P-20 2kg。
耐磨改性剂采用如下工艺制备：将5kg介孔二氧化硅、0.5kg 3-氨丙基三乙氧基硅烷、30kg质量分数为60％乙醇水溶液混合均匀，送入具有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在温度120℃反应15h，用乙醇、去离子水交替洗涤，干燥，加入2kg碳纤维、0.6kg硅烷偶联剂KH-560、30kg丙酮，在温度100℃搅拌1h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、季戊四醇硬脂酸酯、成核剂P-20混炼均匀，290℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
实施例3
一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料包括：尼龙66 70kg，耐磨改性剂6kg，玻璃微珠12kg，玻璃纤维粉5kg，碳酸钾晶须2.5kg，马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物3.5kg，2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)1.3kg，硅酮粉1.7kg，成核剂P-20 1.2kg。
耐磨改性剂采用如下工艺制备：将8kg介孔二氧化硅、0.2kg 3-氨丙基三乙氧基硅烷、45kg质量分数为53％乙醇水溶液混合均匀，送入具有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在温度140℃反应12h，用乙醇、去离子水交替洗涤，干燥，加入5kg碳纤维、0.3kg硅烷偶联剂KH-560、45kg丙酮，在温度85℃搅拌1.7h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、硅酮粉、成核剂P-20混炼均匀，270℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
实施例4
一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料包括：尼龙66 90kg，耐磨改性剂4kg，玻璃微珠18kg，玻璃纤维粉3kg，碳酸钾晶须3.5kg，马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物2.5kg，2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)1.7kg，季戊四醇硬脂酸酯1.3kg，成核剂P-20 1.8kg。
耐磨改性剂采用如下工艺制备：将6kg介孔二氧化硅、0.4kg 3-氨丙基三乙氧基硅烷、35kg质量分数为57％乙醇水溶液混合均匀，送入具有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在温度130℃反应14h，用乙醇、去离子水交替洗涤，干燥，加入3kg碳纤维、0.5kg硅烷偶联剂KH-560、35kg丙酮，在温度95℃搅拌1.3h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、季戊四醇硬脂酸酯、成核剂P-20混炼均匀，280℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
实施例5
一种高刚性耐磨尼龙轮，其原料包括：尼龙66 80kg，耐磨改性剂5kg，玻璃微珠15kg，玻璃纤维粉4kg，碳酸钾晶须3kg，马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物3kg，2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)1.5kg，乙撑双硬脂酰胺1.5kg，成核剂P-20 1.5kg。
耐磨改性剂采用如下工艺制备：将7kg介孔二氧化硅、0.3kg 3-氨丙基三乙氧基硅烷、40kg质量分数为55％乙醇水溶液混合均匀，送入具有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在温度135℃反应13h，用乙醇、去离子水交替洗涤，干燥，加入4kg碳纤维、0.4kg硅烷偶联剂KH-560、40kg丙酮，在温度90℃搅拌1.5h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
上述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、乙撑双硬脂酰胺、成核剂P-20混炼均匀，275℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
将实施例1-5所得高刚性耐磨尼龙轮进行机械性能测试，其结果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 拉伸强度，Mpa | 136 | 132 | 144 | 149 | 153 |
| 弯曲强度，Mpa | 146 | 150 | 157 | 153 | 164 |
| 耐磨系数 | 0.14 | 0.16 | 0.12 | 0.10 | 0.07 |
| 冲击强度，J/m | 112 | 108 | 117 | 123 | 122 |
| 热变形温度，℃ | 222 | 226 | 231 | 230 | 233 |
由上表可知：本发明所得高刚性耐磨尼龙轮拉伸强度、弯曲强度和冲击强度高，能承受较大冲击力，而且耐高温，对钢轨磨损小，耐磨性能强。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高刚性耐磨尼龙轮，其特征在于，其原料按重量份包括：尼龙6660-100份，耐磨改性剂2-8份，玻璃微珠10-20份，玻璃纤维粉2-6份，碳酸钾晶须2-4份，增韧改性剂2-4份，抗氧剂1-2份，润滑剂1-2份，成核剂P-20 1-2份。
2.根据权利要求1所述高刚性耐磨尼龙轮，其特征在于，增韧改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物中至少一种。
3.根据权利要求1所述高刚性耐磨尼龙轮，其特征在于，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
4.根据权利要求1所述高刚性耐磨尼龙轮，其特征在于，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中至少一种。
5.根据权利要求1所述高刚性耐磨尼龙轮，其特征在于，耐磨改性剂采用如下工艺制备：将介孔二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇水溶液混合均匀，120-150℃水热反应10-15h，洗涤，干燥，加入碳纤维、硅烷偶联剂KH-560、丙酮，调节温度至80-100℃搅拌1-2h，过滤，干燥得到耐磨改性剂。
6.根据权利要求1所述高刚性耐磨尼龙轮，其特征在于，乙醇水溶液质量分数为50-60％，介孔二氧化硅、3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙醇水溶液、碳纤维、硅烷偶联剂KH-560、丙酮的质量比为5-10：0.1-0.5：30-50：2-6：0.2-0.6：30-50。
7.一种如权利要求1-6任一项所述高刚性耐磨尼龙轮制备方法，其特征在于，将尼龙66、耐磨改性剂、玻璃微珠、玻璃纤维粉、碳酸钾晶须、增韧改性剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂P-20混炼均匀，260-290℃挤出造粒，成型得到高刚性耐磨尼龙轮。
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