CN114621583A - Mc尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统 - Google Patents

Mc尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种MC尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统，所述MC尼龙材料其原料包括己内酰胺和润滑剂，所述润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼以质量比1:2‑2:1组成的混合物。本发明通过在MC尼龙材料中加入由氯化石蜡和二硫化钼以特定配比组成的润滑剂，可降低材料的摩擦系数，润滑剂可析出至材料表面，并在材料表面与水形成水膜，构成水润滑体系，降低材料的磨损，同时降低材料的吸水率，保持尺寸稳定性，进而减少对材料性能的影响。

Description

MC尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种MC尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统。
背景技术
砼活塞是泵送系统中最易磨损的零部件，导向环和密封体使用寿命2-6个月，泵送方量2-4万方，随着泵送系统的效率和方量的提升，对砼活塞的使用寿命提出更高的要求；砼活塞的典型结构由压板、密封体、导向环、螺栓和活塞骨架等组成，密封体与输送缸过盈配合实现密封；导向环实现砼活塞导向功能，避免泵送过程中出现偏磨现象。
砼活塞在泵送系统中做反复运动，前端为混凝土，后端为洗涤室，洗涤室中的水有冷却砼活塞的作用。水润滑材料是以水为润滑介质的一类材料，其原理利用材料表面的亲水基团和疏水基团，使水在材料表面形成水膜，水膜在摩擦界面起润滑和保护材料表面的作用。水润滑材料主要有金属、陶瓷和橡塑材料，其中橡塑材料包括橡胶、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯弹性体、酚醛树脂、尼龙等。
MC尼龙(即聚己内酰胺，化学式为(C6H11NO)n)属于结晶型聚合物，结晶度可超过50％，具有强度高、韧性好、摩擦系数低、耐磨性能和耐化学性能优异等特点，性能优于普通尼龙材料，广泛用于滑块、齿轮、轴套、活塞、滑轮等领域，但MC尼龙分子中含有酰胺基团，容易吸水，导致材料尺寸稳定差，吸水后材料性能降低等缺点，限制其在工业领域的应用。
发明内容
本发明提供一种MC尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统，用以解决现有技术中MC尼龙材料吸水导致性能降低的缺陷，实现良好的耐磨性能和尺寸稳定性。
本发明提供一种MC尼龙材料，原料包括己内酰胺和润滑剂，所述润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼以质量比1:2-2:1组成的混合物。
根据本发明提供的MC尼龙材料，所述氯化石蜡为氯化石蜡52。
根据本发明提供的MC尼龙材料，所述二硫化钼的平均粒径为1000-2000目。
根据本发明提供的MC尼龙材料，所述润滑剂占所述己内酰胺的质量百分比为2-8％。
根据本发明提供的MC尼龙材料，所述原料还包括催化剂和活化剂，以重量份计，所述原料包括：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、催化剂0.1-1.2份和活化剂0.3-2份。
根据本发明提供的MC尼龙材料，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
根据本发明提供的MC尼龙材料，所述活化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、1,5-萘二异氰酸酯NDI、对苯二异氰酸酯PPDI中的至少一种。
本发明还提供一种MC尼龙材料的制备方法，包括：将原料反应得到聚合材料后，将所述聚合材料在130±2℃下进行热处理6-12小时。
根据本发明提供的MC尼龙材料的制备方法，所述原料包括：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、催化剂0.1-1.2份和活化剂0.3-2份；所述反应过程包括以下步骤：
S1、将40-60％己内酰胺放入A反应釜，升温至75-85℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为0.5-2.0h，润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼混合物；
S3、接着升温至135-140℃，加入活化剂，真空除水10-30min，备用；活化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至135-140℃，熔化后，真空除水10-30min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，继续抽真空除水10-20min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为160-180℃。
本发明还提供一种导向环，其材质为上述任一种所述MC尼龙材料或上述任一种制备方法制备得到的MC尼龙材料。
本发明还提供一种砼活塞，包括上述导向环。
本发明还提供一种泵送系统，包括上述砼活塞。
本发明提供的MC尼龙材料及其制备方法、导向环、砼活塞和泵送系统，通过在MC尼龙材料中加入由氯化石蜡和二硫化钼以特定配比组成的润滑剂，可降低材料的摩擦系数，润滑剂可析出至材料表面，并在材料表面与水形成水膜，构成水润滑体系，降低材料的磨损，同时降低材料的吸水率，保持尺寸稳定性，进而减少对材料性能的影响。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种MC尼龙材料，原料包括己内酰胺和润滑剂，所述润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼以质量比1:2-2:1组成的混合物。
本发明通过在MC尼龙材料中加入由氯化石蜡和二硫化钼以特定配比组成的润滑剂，可降低材料的摩擦系数，润滑剂可析出至材料表面，并在材料表面与水形成水膜，构成水润滑体系，降低材料的磨损，同时降低材料的吸水率，保持尺寸稳定性，进而减少对材料性能的影响。
在本发明一些具体实施方式中，所述氯化石蜡为氯化石蜡52。氯化石蜡52为透明状液体(优等品：色号150号以内)，氯含量为50±2％，密度(50℃)为1.23～1.25g/cm3，粘度(50℃)为150-250mpa.s。
在本发明一些具体实施方式中，所述二硫化钼的平均粒径为1000-2000目。控制二硫化钼的平均粒径在上述范围内，有利于在保证较高的比表面积下具有良好的分散性。
在本发明一些具体实施方式中，所述润滑剂占所述己内酰胺的质量百分比为2-8％。
在本发明一些具体实施方式中，所述原料还包括催化剂和活化剂。所述MC尼龙材料，其原料包括以重量份计的以下组分：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、催化剂0.1-1.2份和活化剂0.3-2份。
进一步优选地，在本发明一些具体实施方式中，所述MC尼龙材料，其原料包括以重量份计的以下组分：己内酰胺100份、润滑剂3-6份、催化剂0.3-1.0份和活化剂0.5-1.5份。
上述技术方案中，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
所述活化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、1,5-萘二异氰酸酯NDI、对苯二异氰酸酯PPDI中的至少一种。
本发明还提供一种MC尼龙材料的制备方法，包括：将原料反应得到聚合材料后，将所述聚合材料在130±2℃下进行热处理6-12小时。
本发明通过对聚合材料进行热后处理提高了MC尼龙的结晶度，尼龙材料结晶区域分子链排列紧密，尺寸稳定性和耐磨性能提高，材料吸水主要集中的材料非晶区域，提高材料结晶度降低吸水比例，同时材料结构更紧密，可提高材料的尺寸稳定性和耐磨性能。
在本发明一些具体实施方式中，所述原料包括：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、催化剂0.1-1.2份和活化剂0.3-2份；所述反应过程包括以下步骤：
S1、将40-60％己内酰胺放入A反应釜，升温至75-85℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为0.5-2.0h，润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼混合物；
S3、接着升温至135-140℃，加入活化剂，真空除水10-30min，备用；活化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至135-140℃，熔化后，真空除水10-30min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，继续抽真空除水10-20min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为160-180℃。
本发明还提供一种导向环，其材质为上述任一种所述MC尼龙材料或上述任一种制备方法制备得到的MC尼龙材料。
本发明还提供一种砼活塞，包括上述导向环。
本发明还提供一种泵送系统，包括上述砼活塞。
导向环采用上述MC尼龙材料，降低了导向环的摩擦系数，提高了导向环的耐磨性能和尺寸稳定性，降低导向环吸水后出现偏移、偏磨的风险，提高砼活塞和输送缸的使用寿命；水可作为导向环的润滑介质，在低润滑油脂或无润滑油脂的工况下均可使用，避免在润滑系统故障时异常磨损情况出现。
以下通过具体实施例进行说明。
实施例1
本实施例提供一种MC尼龙材料，由以重量份计的以下组分组成：己内酰胺100份、润滑剂2份、氢氧化钠0.1份和活化剂TDI 0.3份，其中润滑剂由氯化石蜡52和二硫化钼(2000目)以质量比1：2组成。
本实施例还提供上述MC尼龙材料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将50％己内酰胺放入A反应釜，升温至75℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为0.5h；
S3、接着升温至135℃，加入活化剂，真空除水30min，备用；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至140℃，熔化后，真空除水10min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，继续抽真空除水10min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为160℃，保温30min后冷却至室温，脱模；
S7、将脱模后的产品在130℃下进行热处理8小时，得到所述MC尼龙材料。
实施例2
本实施例提供一种MC尼龙材料，由以重量份计的以下组分组成：己内酰胺100份、润滑剂5份、氢氧化钾0.5份和活化剂TDI 1份，其中润滑剂由氯化石蜡52和二硫化钼(1000目)以质量比1：2组成。
本实施例还提供上述MC尼龙材料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将50％己内酰胺放入A反应釜，升温至80℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为1h；
S3、接着升温至135℃，加入活化剂，真空除水20min，备用；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至140℃，熔化后，真空除水10min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，继续抽真空除水10min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为180℃，保温20min后冷却至室温，脱模；
S7、将脱模后的产品在130℃下进行热处理6小时，得到所述MC尼龙材料。
实施例3
本实施例提供一种MC尼龙材料，由以重量份计的以下组分组成：己内酰胺100份、润滑剂8份、氢氧化钠1.2份和活化剂TDI 2份，其中润滑剂由氯化石蜡52和二硫化钼(2000目)以质量比2：1组成。
本实施例还提供上述MC尼龙材料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将50％己内酰胺放入A反应釜，升温至85℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为2h；
S3、接着升温至140℃，加入活化剂，真空除水10min，备用；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至140℃，熔化后，真空除水30min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，继续抽真空除水20min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为170℃，保温25min后冷却至室温，脱模；
S7、将脱模后的产品在130℃下进行热处理12小时，得到所述MC尼龙材料。
实施例4
本实施例提供一种MC尼龙材料，由以重量份计的以下组分组成：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、氢氧化钠0.1-1.2份和活化剂TDI 0.3-2份，其中润滑剂由氯化石蜡52和二硫化钼(800目)以质量比1:1组成。
本实施例还提供上述MC尼龙材料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将50％己内酰胺放入A反应釜，升温至85℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为2h；
S3、接着升温至140℃，加入活化剂，真空除水10min，备用；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至140℃，熔化后，真空除水30min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，继续抽真空除水20min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为170℃，保温25min后冷却至室温，脱模；
S7、将脱模后的产品在130℃下进行热处理8小时，得到所述MC尼龙材料。
对比例1
本对比例提供一种MC尼龙材料，其与实施例1的区别在于：润滑剂为液体石蜡。
对比例2
本对比例提供一种MC尼龙材料，其与实施例1的区别在于：润滑剂为石墨和聚四氟乙烯以质量比1:1组成的混合物。
对各实施例所得MC尼龙材料进行性能检测，检测项目包括：拉伸强度、摩擦系数、质量磨损、吸水率、线膨胀系数。
检测方法如下：
拉伸强度：GB/T 1040.2-2006；
摩擦系数和质量磨损：GB/T 3960-2016；
吸水率：GB/T 1034-2008；
线膨胀系数：GB/T 1036-2008.
检测结果如下：
Figure BDA0003592200750000091
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种MC尼龙材料，其特征在于，原料包括己内酰胺和润滑剂，所述润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼以质量比1:2-2:1组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的MC尼龙材料，其特征在于，所述氯化石蜡为氯化石蜡52；
和/或，所述二硫化钼的平均粒径为1000-2000目。
3.根据权利要求1或2所述的MC尼龙材料，其特征在于，所述润滑剂占所述己内酰胺的质量百分比为2-8％。
4.根据权利要求1或2所述的MC尼龙材料，其特征在于，所述原料还包括催化剂和活化剂，以重量份计，所述原料包括：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、催化剂0.1-1.2份和活化剂0.3-2份。
5.根据权利要求4所述的MC尼龙材料，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
和/或，所述活化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种。
6.一种MC尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括：将原料反应得到聚合材料后，将所述聚合材料在130±2℃下进行热处理6-12小时。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原料包括：己内酰胺100份、润滑剂2-8份、催化剂0.1-1.2份和活化剂0.3-2份；
所述反应过程包括以下步骤：
S1、将40-60％己内酰胺放入A反应釜，升温至75-85℃，熔化；
S2、在A反应釜内加入润滑剂，边搅拌分散边真空除水，时间为0.5-2.0h，润滑剂为氯化石蜡和二硫化钼混合物；
S3、接着升温至135-140℃，加入活化剂，真空除水10-30min，备用；活化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的至少一种；
S4、将剩余的己内酰胺加入B反应釜内，升温至135-140℃，熔化后，真空除水10-30min；
S5、在B反应釜内加入催化剂，催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，继续抽真空除水10-20min；
S6、混合A反应釜和B反应釜的物料，然后浇入预热好的模具，模具的预热温度为160-180℃。
8.一种导向环，其特征在于，所述导向环的材质为权利要求1-5任一项所述的MC尼龙材料或权利要求6-7任一项所述制备方法制备的MC尼龙材料。
9.一种砼活塞，其特征在于，包括权利要求8所述的导向环。
10.一种泵送系统，其特征在于，包括权利要求9所述的砼活塞。
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