CN1597750A - 钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料及锥型破碎机碗型轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料科学技术领域，特别是钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料及应用该复合材料制作的锥型破碎机碗型轴承。将钛酸钾晶须预处理按5％－50％的量放入加热的高混机中，使旋片高速转动；加入分散剂和偶联剂的无水乙醇溶液；混好的晶须加热至70℃恒温至160℃待用；将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；加入催化剂氢氧化钠，待己内酰胺溶体达到摄氏130℃－170℃时，停止抽真空并放入晶须混匀；加入活化剂，得到熔融态复合材料；将熔融态复合材料倒入预热的模具中，保温后脱膜。该材料有优良的减摩耐磨性能，优良的低温冲击性能、吸音性能、优良的热性能，是一种理想的替代铜及其它有色金属的环保材料。
Description
技术领域
本发明涉及材料科学技术领域，特别是钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料及应用该复合材料制作的锥型破碎机碗型轴承。
背景技术
铸型尼龙作为结晶性分子聚合材料，具有综合机械强度高，自润滑，耐磨耗，耐化学腐蚀等优点且工艺简单，操作方便，能制成大型机械结构件。从上世纪60年代起，就在冶金、化工、矿山、石油等诸多领域内得到应用。由于铸型尼龙制品的工作温度只有摄氏100℃左右且低温性能特别是冲击性能下降，很大程度上限制了铸型尼龙的应用领域。矿山用锥型破碎机碗型轴承就是一个实例。它是铜材制作，每件重约300-600Kg不等，是矿山设备耗铜最多的备件之一。为了解决铸型尼龙在功能上的不足，我们力求在保持原有铸型尼龙性能的基础上，提高材料的机械强度，耐磨耗性，热性能，低温抗冲击强度等以适应工件对材料性能的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料及应用该复合材料制作的锥型破碎机碗型轴承，该种复合材料不仅具有铸性型尼龙的良好性能特点，而且该复合材料的热变形温度比铸型尼龙提高一倍以上；摄氏-55℃时冲击强度基本不变，能保持常温时良好的冲击韧性，摩擦系数比铸型尼龙低，磨损体积比铸型尼龙小五倍以上。
本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为5％-50％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；
(2)按与钛酸钾晶须的重量比5‰的量称取分散剂“平平加”、与钛酸钾晶须的重量比5％的量称取有机硅烷偶联剂KH550，将分散剂“平平加”和有机硅烷偶联剂KH550用100倍无水乙醇混合；
(3)将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；
(4)混好的晶须加热至70℃恒温至160℃待用；
(5)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(6)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.005-0.015：1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(7)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(8)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.002-0.004：1，得到熔融态复合材料；
(9)将熔融态复合材料倒入预热的模具中，保温后脱膜即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料。
上述分散剂“平平加”是本溪牛心台化工厂生产的产品。
本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料与铸型尼龙结晶性分子聚合材料相比，除保持铸型尼龙的机械性能、自润滑、耐磨耗、耐腐蚀等优良性能外，其热变形温度比铸型尼龙提高一倍以上，摄氏-55℃时冲击强度仍然能够保持常温时良好的冲击韧性，而且该材料有优良的减摩耐磨性能，优良的低温冲击性能、吸音性能、优良的热性能，是一种理想的替代铜及其它有色金属的环保材料。该材料应用在矿山用锥型破碎机碗型轴承上，经过试验，完全适应工件的要求，而且性能完全优于铜制锥型破碎机碗型轴承。
本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料与普通铸型尼龙的性能对比如下表：
从上表中数据可以看出本发明复合材料的低温冲击强度不变，仍能保持常温下良好的冲击韧性。摩擦系数低，磨损量小，热变形温度比铸型尼龙提高近一倍，是一种理想的高载荷下的耐磨材料。
具体实施方式
实施例1：
本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为5％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；
(2)将分散剂“平平加”5‰、有机硅烷偶联剂KH550 1‰用100倍无水乙醇混合；
(3)将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；
(4)混好的晶须加热至70℃恒温至160℃待用；
(5)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(6)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.005∶1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(7)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(8)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.002∶1，得到熔融态复合材料；
(9)将熔融态复合材料倒入预热的模具中，保温后脱膜即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料。
实施例2：
本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为30％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；
(2)将分散剂“平平加”5‰、有机硅烷偶联剂KH550 1‰用100倍无水乙醇混合；
(3)将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；
(4)混好的晶须加热至70℃恒温至160℃待用；
(5)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(6)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.009∶1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(7)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(8)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.003∶1，得到熔融态复合材料；
(9)将熔融态复合材料倒入预热的模具中，保温后脱膜即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料。
实施例3：
本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为50％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；
(2)将分散剂“平平加”5‰、有机硅烷偶联剂KH550 1‰用100倍无水乙醇混合；
(3)将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；
(4)混好的晶须加热至70℃恒温至160℃待用；
(5)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(6)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.015∶1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(7)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(8)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.004∶1，得到熔融态复合材料；
(9)将熔融态复合材料倒入预热的模具中，保温后脱膜即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料。
实施例4：
用钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料制作的锥型破碎机碗型轴承，其制作工艺的步骤如下：
(1)按规定要求加工模具；
(2)晶须预处理：钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为5-50％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；将分散剂“平平加”5‰、有机硅烷偶联剂KH550 1‰用100倍无水乙醇混合；将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；混好的晶须加热至恒温至160℃待用。
(3)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(4)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.005-0.015∶1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(5)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(6)130℃-175℃时，停止抽真空，将预先处理的钛酸钾晶须加到开环的已内酰胺溶液中得到熔融的钛酸钾铸型尼龙复合材料；
(7)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.002-0.004∶1，得到熔融态复合材料；
(8)倒入预热170℃-200℃膜具中；
(9)恒温后脱膜即得碗型轴承材料；
(10)将坯料按图纸要求，机械加工后即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合碗型轴承。
实施例5：
按实施例4的步骤，用本发明钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料还可以制作其他各种滑动摩擦材料。
Claims (3)
1、钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为5％-50％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；
(2)按钛酸钾晶须的重量比5‰的量称取分散剂“平平加”、与钛酸钾晶须的重量比5‰的量称取有机硅烷偶联剂KH550，将分散剂“平平加”和有机硅烷偶联剂KH550用100倍无水乙醇混合；
(3)将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；
(4)混好的晶须加热至70℃恒温至160℃待用；
(5)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(6)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.005-0.015∶1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(7)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(8)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.002-0.004∶1，得到熔融态复合材料；
(9)将熔融态复合材料倒入预热的模具中，保温后脱膜即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料。
2、用钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料制作的锥型破碎机碗型轴承，其制作工艺的步骤如下：
(1)按规定要求加工模具；
(2)晶须预处理：钛酸钾晶须预处理：称量钛酸钾晶须，根据工件对材料的性能要求称取钛酸钾晶须与单体己内酰胺的重量百分比为5-50％的量；将称量好的晶须放入加热的高混机中，使旋片高速转动；将分散剂“平平加”5‰、有机硅烷偶联剂KH550 1‰用100倍无水乙醇混合；将配制好的乙醇溶液徐徐倒入高混机中混匀；混好的晶须加热至恒温至160℃待用。
(3)将单体己内酰胺称好，置入反应釜中加热并抽真空；
(4)摄氏80℃时解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.005-0.015∶1，继续抽真空至-0.085Mpa；
(5)待己内酰胺溶体达到摄氏130℃-170℃时，停止抽真空并放入预先处理的钛酸钾晶须混匀；
(6)130℃-175℃时，停止抽真空，将预先处理的钛酸钾晶须加到开环的已内酰胺溶液中得到熔融的钛酸钾铸型尼龙复合材料；
(7)加入异氰酸脂类活化剂，加入量与单体己内酰胺的摩尔比为0.002-0.004∶1，得到熔融态复合材料；
(8)倒入预热170℃-200℃膜具中；
(9)恒温后脱膜即得碗型轴承材料；
(10)将坯料按图纸要求，机械加工后即得到钛酸钾晶须铸型尼龙复合碗型轴承。
3、根据权利要求1或2所述的钛酸钾晶须铸型尼龙复合材料，其特征在于该复合材料还可以制作其他各种滑动摩擦材料。
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