CN112175391A - 一种非金属复合材料及其制得的耐水电梯缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电梯缓冲技术领域，尤其涉及一种非金属复合材料及其制得的耐水电梯缓冲器。该非金属复合材料包括以下重量份数的组分：聚苯硫醚40‑85份；玻纤、玻璃颗粒、碳纤维或芳纶中的一种或多种的组合物5‑40份；增韧剂1‑13份。由该非金属复合材料制得的电梯缓冲器降低了自身的重量，大大方便安装运输，也有效降低运输费用；简化了制造工艺，降低能源消耗；防水性能好，达到IPX7，有效解决行业内由于底坑进水、泡水带来的部品损坏，在电梯底坑进水或缓冲器被水淹没后仍能继续工作；而且机械强度高，拉伸强度达到了140～210Mpa，弯曲强度达到了230～305Mpa，弯曲模量达到了11000～18000Mpa，缺口冲击强度达到了7.15～11.03KJ/m2。

Description

一种非金属复合材料及其制得的耐水电梯缓冲器
技术领域
本发明属于电梯缓冲技术领域，尤其涉及一种非金属复合材料及其制得的耐水电梯缓冲器。
背景技术
电梯缓冲器是电梯安全设备的一部分，必须符合相应的国家标准(电梯条例)，确保乘客的安全。当前电梯领域常用的液压缓冲器主要由碳钢缸体、碳钢柱塞、端盖等金属部件经机械加工、表面处理及拼装而成。这样的电梯缓冲器存在的主要缺陷是：(1)材料比重高，导致搬运安装的复杂性及运输成本高；(2)消耗大量的钢材，不利于节能环保；(3)加工工艺复杂，质量控制环节多，能源消耗大；(4)金属表面处理要求高，带来的环境污染大。申请号为202010160975.6的发明专利提供了一种材料及制成的缓冲器，虽然能在一定程度上解决上述问题，但电梯缓冲器在使用过程中会出现某些极端情况(如洪水，水管爆裂等)使底坑进水，导致缓冲器长时间被浸泡生锈和变形，进而不得不换新处理，而申请号为202010160975.6的发明专利提出的缓冲器并不能解决这个问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种非金属复合材料及其制得的耐水电梯缓冲器，能够降低电梯缓冲器的重量，而且具有高的机械性能和低吸水率，能够在有水条件下工作。
本发明提出的非金属复合材料包括以下重量份数的组分：
聚苯硫醚 40～85份；
玻纤、玻璃颗粒、碳纤维或芳纶中的一种或多种的组合物 5～40份；
增韧剂 1.0～13份。
进一步的，所述增韧剂为POE-g-MAH或KH560。
进一步的，所述非金属复合材料中包括尼龙，所述尼龙的重量份数为0～40份。
进一步的，所述尼龙为PA6或PA66或其组合，所述增韧剂为POE-g-MAH。
进一步的，所述聚苯硫醚的重量份数为40-60份，所述尼龙的重量份数为0-30份，所述玻纤、玻璃颗粒、碳纤维或芳纶中的一种或多种的组合物的重量份数为10-40份，增韧剂的重量份数为1.0-5.0份。
进一步的，所述碳纤维的长度为100μm-5cm。
进一步的，所述碳纤维的长度为0.2cm-5cm。
本发明还提出了由上述非金属复合材料制得的结构件，所述结构件包括油缸、控制杆、柱塞、活塞中的至少一种。
本发明还提出了由上述结构件制得的电梯缓冲器。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
(1)降低了电梯缓冲器的重量，经测算由上述非金属复合材料制得的电梯缓冲器的重量仅为当前同规格产品重量的1/3-1/5左右，从而大大方便安装运输，也有效降低运输费用，由于部件重量的降低，还能实现现场拼装。
(2)简化制造工艺，降低能源消耗。传统的电梯缓冲器的缸体、柱塞、端盖需通过机械加工、表面处理进而装配而成。而由上述非金属复合材料制得的电梯缓冲器的零部件仅需通过注塑成型，无需表面处理，省略了表面处理高污染工序，降低了对环境的污染。
(3)防水性能好，达到IPX7，电梯正常工作环境条件是环境温度5-40℃，平均湿度为90％。但在极端条件，如电梯施工过程中经常出现电梯底坑进水，缓冲器被浸泡，进而导致缓冲器生锈或变形，由于本发明制得的电梯缓冲器具有优异的防水性能，能够有效解决行业内由于底坑进水、泡水带来的部品损坏；该电梯缓冲器在电梯底坑进水或缓冲器被水淹没后仍能继续工作。
(4)由于非金属复合材料的采用，而且本配方的耐水性，使得本缓冲装置能够采用水基液压介质，从而实现了产品的绿色纯环保。
(5)对聚苯硫醚材料的采用，使得产品的耐候性满足温度-20℃～70℃，环境湿度90～95％；耐候性耐腐蚀性性能优良，除强氧化酸和王水的侵蚀外，不受大多数酸碱的侵蚀。
(6)机械强度高，拉伸强度：140～210Mpa；弯曲强度：230～305Mpa；弯曲模量：11000～18000Mpa；缺口冲击强度：7.15～11.03KJ/m2。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
(1)非金属复合材料的组成：
聚苯硫醚(PPS)、尼龙(PA6)、碳纤维(CF)、增韧剂(POE-g-MAH)，其配方比例为：PPS(wt)40％、PA6(wt)26％、POE-g-MAH(wt)4％、CF(wt)30％。
(2)制造工艺：
1.干燥工艺
PPS 125℃鼓风干燥10h；
PA6/6690℃烘干3h；
POE-g-MAH 65℃烘干3h。
2.挤出造粒工艺
将所有组分进行熔融共混、挤出造粒。
挤出设备：采用平行双螺杆挤出机；螺杆转速：100r/min；
挤出机各段温度控制：
温区 一区 二区 三区 四区 机头
温度(℃) 280 290 295 290 290
3.注塑工艺参数
将上一步制得的非金属复合材料在110℃下干燥3h，然后进行融化注塑，制成电梯缓冲器的油缸、控制杆、柱塞、活塞以及后续所有试验用样片样条。
注塑压力：45Mpa；
保压压力：40Mpa；
保压时间：10s；
冷却时间：12s；
注塑温区控制：
温区 一区 二区 三区 四区
温度(℃) 290 290 295 295
4.性能测试
a.测试参照标准：
拉伸强度：GB/T1040-1992，拉伸测试速度为50mm/min。
弯曲强度：GB/T9341-1996，弯曲下压速度2mm/min，下压位移7mm。
悬臂梁缺口冲击强度：GB/T1843-1996，悬臂梁冲击试验机摆锤能量2.75J。
耐水性能测试(吸水率)：GB/T1034-2008，准备试样，试样尺寸5cm×5cm×2cm，将试样鼓风干燥至恒重，并称其重量W1。将试样放入蒸馏水中浸泡24h后取出，将表面水擦拭干净称重W2，计算吸水率：ωt％＝(W2-W1)/W1*100％。
b.测试结果
拉伸强度(MPa)：178.36
弯曲强度(MPa)：248.67
弯曲模量(MPa)：17426.89
冲击强度(KJ/m2)：12.36
耐水性能测试(吸水率)：0.06％，可以满足在水环境下长期使用的要求。
实施例2
(1)非金属复合材料的组成：
聚苯硫醚(PPS)、玻璃纤维(GF)、硅烷偶联剂(KH560)，其配方比例为：PPS(wt)60％、GF(wt)38.5％、KH560(wt)1.5％。
(2)制造工艺：
1.干燥工艺：
PPS 125℃鼓风干燥10h；
将KH560硅烷偶联剂按整体用量的1.5％称取重量，溶入适量无水乙醇中配成溶液，再将配制的溶液与GF混合均匀，放置24h使乙醇挥发。
2.挤出造粒工艺
将所有组分进行熔融共混、挤出造粒。
按照配方(PPS:GF(KH560处理过的)＝6：4)混合均匀，然后用平行双螺杆挤出机挤出造粒；螺杆转速60r/min；
挤出机各段温区控制：
温区 一区 二区 三区 四区 机头
温度(℃) 270 280 290 285 285
3.注塑工艺参数
将上一步制得的非金属复合材料在110℃下干燥3h，然后进行融化注塑，制成电梯缓冲器的油缸，柱塞，控制杆等部件以及后续试验用所有样片样条。
注塑压力：35Mpa；
保压压力：40Mpa；
保压时间：8s；
冷却时间：12s；
注塑温区控制：
温区 一区 二区 三区 四区
温度(℃) 290 300 315 310
4.性能测试
a.测试参照标准：
拉伸强度：GB/T1040-1992，拉伸测试速度为50mm/min。
弯曲强度：GB/T9341-1996，弯曲下压速度为2mm/min，下压位移7mm。
悬臂梁缺口冲击强度：GB/T1843-1996，摆锤能量2.75J
耐水性能测试(吸水率)：GB/T1034-2008
耐水性能测试(吸水率)：准备试样，试样尺寸5cm×5cm×2cm，将试样鼓风干燥至恒重，并称其重量W1。将试样放入蒸馏水中浸泡24h后取出，将表面水擦拭干净称重W2，计算吸水率：ωt％＝(W2-W1)/W1*100％。
b.测试结果：
拉伸强度：158.45Mpa
弯曲强度：256.36Mpa
弯曲模量：17642.65Mpa
缺口冲击强度：7.3KJ/m2
耐水性能测试(吸水率)：0.03％，可以满足在水环境下长期使用的要求。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种非金属复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的组分：
聚苯硫醚40～85份；
玻纤、玻璃颗粒、碳纤维或芳纶中的一种或多种的组合物5～40份；
增韧剂1.0～13份。
2.根据权利要求1所述的非金属复合材料，其特征在于：所述增韧剂为POE-g-MAH或KH560。
3.根据权利要求1所述的非金属复合材料，其特征在于：所述非金属复合材料中包括尼龙，所述尼龙的重量份数为0～40份。
4.根据权利要求3所述的非金属复合材料，其特征在于：所述尼龙为PA6或PA66或其组合，所述增韧剂为POE-g-MAH。
5.根据权利要求3所述的非金属复合材料，其特征在于：所述聚苯硫醚的重量份数为40-60份，所述尼龙的重量份数为0-30份，所述玻纤、玻璃颗粒、碳纤维或芳纶中的一种或多种的组合物的重量份数为10-40份，增韧剂的重量份数为1.0-5.0份。
6.根据权利要求1所述的非金属复合材料，其特征在于：所述碳纤维的长度为100μm-5cm。
7.根据权利要求6所述的非金属复合材料，其特征在于：所述碳纤维的长度为0.2cm-5cm。
8.权利要求1-7任一项所述的非金属复合材料制得的结构件，其特征在于：所述结构件包括油缸、控制杆、柱塞、活塞中的至少一种。
9.一种耐水电梯缓冲器，其特征在于，包括权8所述的结构件。
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