CN103467978B - 一种托辊用多元复合改性尼龙6复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种托辊用多元复合改性尼龙6复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于高分子复合材料领域，提供了一种常规托辊用高性能多元复合改性尼龙6复合材料，该复合材料由100份混合尼龙6，无碱玻璃纤维10-40份，滑石粉5-30份，纳米二氧化硅0.01～1份，固体润滑剂1～5份，耐磨剂0.01～3份，抗老化剂 0.05～1份，分散剂0.2～1份，硅烷偶联剂0.01～0.5份组成；将材料体系混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出、造粒获得高性能复合材料。用其制备的托辊具有强度高、耐磨损、耐高温、重量轻、噪音低、使用寿命长，价格适宜、维修方便等特点,可以广泛应用于除煤矿外的矿山、码头、粮库、水泥厂、电厂、化工、盐场等场所。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种采用纳米粉体材料、玻璃纤维、聚合物以及其它添加剂多元复合改性高性能尼龙6复合材料及其制备方法，特别涉及适用于制造一种常规托辊用低成本环保型高性能尼龙6复合材料。
背景技术
带式输送是散装物料运输的主要方式，已被广泛应用于冶金、矿山、电厂、水泥、煤炭、港口、粮库和盐场等行业的物料输送。托辊是带式输送机的心脏部件，其性能的优劣给带式输送机的运行带来直接的影响。目前国内外生产的带式输送机托辊主要包括钢制托辊、陶瓷托辊、塑料托辊等几种类型，在使用过程中，人们发现这些托辊存在诸多问题。传统的钢制托辊，耐磨性差，特别是较长时间的运行后其表面易产生毛刺，导致划伤、划破输送带；因机械加工过程中的误差以及辊筒焊接、固定等原因，影响托辊的同心同轴度，致使工作状态下稳定性差，且耐化学腐蚀性差，在高腐蚀环境下使用时，导致使用寿命比设计值低很多(一般为2-3个月)，因此，使用过程中需要频繁更换，给带式输送机的维护增加了大量工作量，因质量重，更换过程劳动强度大，实际使用成本显著提高；此外，还存在噪音大的缺点。陶瓷托辊虽然具有耐磨性、耐酸碱性和抗氧化性佳等优点，但存在质量重、脆性大，安装不便，使用过程中容易损坏、运行过程中产生较大的无功损耗等缺点，同时因托辊两端装有的塑料密封圈，其与陶瓷、金属的热膨胀系数上存在差异，导致其实际使用寿命大大缩短，实际使用成本明显增加。塑料托辊(如超高分子量聚乙烯托辊)与前两者相比，具有质轻、耐腐蚀、抗冲击、运行过程中噪音低等优势，但其耐温性能、耐候性能以及强度不如陶瓷和金属托辊，价格高导致其推广受到限制。近年来，用聚合物基复合材料代替钢材、陶瓷、塑料制造托辊是该领域内研究的重要课题，也是今后发展的主要方向。目前市场上迫切需要研发用于制造托辊的性能优良、价格适宜、使用寿命长、更换快捷的新型高性能聚合物基复合材料来投放市场。
专利号为ZL93118918.7的发明专利，公开了一种加玻璃鳞片的热固性树脂/纤维复合材料的一次模压成型工艺制造托辊，该方案有利于大规模工业化生产，特别是对不同尺寸的异形托辊的生产更有优势。但该方法存在明显的不足，如材料本身耐高温性能不佳，韧性小是热固性树脂的通病，在高、低温环境下使用时容易导致托辊开裂现象，采用模压成型工艺致使生产效率低，生产过程中需要更多的模具，从而增加了生产成本等。专利号为ZL98114136.6的发明专利与专利号为ZL93118918.7的发明专利存在类似不足，同时由于没有采用增强措施，其强度偏低，难以满足重载散料的实际使用要求。专利号为ZL96115855.7的发明专利，公开了一种以聚氯乙烯为基体，以甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物为主要改性剂可用于井下的塑料托辊组合物复合材料，该复合材料的最大优点是利用了聚氯乙烯本身具有的良好的抗阻燃性能来制备具有阻燃性能的组合物托辊材料，同时通过加入主改性剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物来增加材料的抗冲击强度与韧性。然而该材料体系存在明显的缺陷，如由于基材聚氯乙烯自身的耐高温性能不足，导致复合材料用作制造托辊时其耐高温的性能不佳；另外，该复合材料体系的抗张强度偏低，导致运输散料时的载荷量难以满足使用要求。专利号为ZL03143221.2的发明专利公开了以超高分子量聚乙烯为基料，纳米碳酸钙与偶联剂以及其它辅助助剂为改性剂，采用挤出成型制备复合材料托辊的方法。该发明利用超高分子量聚乙烯因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能，因其价格过高难以推广。专利号为ZL200510046618.2的发明专利公开了以铸石粉(又名辉绿岩粉)为主料，聚丙烯或聚乙烯或尼龙或聚甲醛以及抗静电剂为改性剂的复合材料制备托辊的方法。其用意是利用铸石粉具有优异的耐酸碱性能的优点，采用聚丙烯或聚乙烯等聚合物充当类似的粘合剂作用，便于塑化后的模压成型，从本质上说该发明还属于类似陶瓷托辊的范畴，因采用聚丙烯或聚乙烯为改性剂，致使所制备的托辊的耐高温性能不佳。同时从公开的成型工艺条件来看，如采用聚甲醛或尼龙时，能否达到改性的目的还有待进一步探讨。公开号为CN1810879A的发明专利，采用不饱和聚酯树脂、钢纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、石墨、碳酸钙、氢氧化铝和石英砂为原材料，经模压成型制备复合材料托辊的方案，但材料体系本身存在耐高温性能差，固化时体积收缩率较大致使尺寸难以保障，同时因采用模压成型导致生产效率不高的显著弊端。公开号为CN101423665A的发明专利，公布了以聚己内酰胺、玻璃纤维、陶瓷粉体、润滑剂、阻燃剂、抗静电剂、抗老化剂、表面改性剂为原料制备聚合物基复合材料托辊的方法，该方案的最大优点是既考虑了托辊的强度，又考虑到了托辊的韧性。然而该方案的针对性不明显，因为当托辊用在不同的环境条件下(如南方地区、北方地区)，其对性能的要求是不一样的。此外，按该配方进行具体实施时，价格偏高，推广存在缺陷。
虽然以上技术能解决一定的问题，如使托辊在抗冲击、耐磨损、耐腐蚀、抗撕裂等方面带来改善，然而这些技术仍然没有对其所使用的环境进行有针对性设计；此外，存在要么性能好，但价格偏高，要么价格适中，但性能难以满足使用要求等问题。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料及其制备方法。该多元复合改性尼龙6复合材料综合了聚合物、无机材料和纤维等的优点，具有较高的强度、优良的耐磨性、耐高温性、抗老化性、良好的尺寸稳定性等优点，同时兼具节能降耗、降低托辊制造成本和规模化生产的需要。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，原料组分和重量份配比为：
混合尼龙6100份
无碱玻璃纤维10份-40份
滑石粉5份-30份
纳米二氧化硅0.01份～1份
固体润滑剂1份～5份
耐磨剂0.01份～3份
抗老化剂0.05份～1份
分散剂0.2份～1份
硅烷偶联剂0.01份～0.5份；
所述混合尼龙6由中粘度的尼龙6和低粘度的尼龙6混合组成，组成的质量比为：中粘度的尼龙6∶低粘度的尼龙6＝(50～100)∶(10～50)。
所述滑石粉的粒径为100目～2000目，粗细搭配，其搭配比例的质量比优选为：1500目～2000目︰100目～1000目＝(0.1～1)︰1。
所述纳米二氧化硅优选为粒径≤100nm。
所述固体润滑剂优选为胶体石墨粉、聚四氟乙烯、氮化硼、氟化石墨中的一种或几种，颗粒大小为100目～10000目。
所述耐磨剂优选为二硫化钼，颗粒大小为325目～2500目。
所述分散剂优选为硬脂酸单甘油酯或纳米微粉分散剂NK1。
所述抗老化剂优选为抗氧剂1098、抗氧剂168中的一种或几种。
所述硅烷偶联剂优选为KH-550、KH-560和KH-570中的一种或几种。
制备上述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料的方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：
①干燥处理：将混合尼龙6、无碱玻璃纤维、滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅分别干燥1～24小时；
②表面改性处理：
a、将硅烷偶联剂加入到乙醇中，配制成重量浓度为4％—6％的溶液(硅烷偶联剂在溶液中的重量浓度为4％—6％)，再加入草酸调节溶液pH值至3.5～4.5，得改性液；
b、分别取待处理原料，按照改性液与待处理原料按照质量比为0.2～1︰100的比例将改性液加入到待处理原料中，然后加入待处理原料质量0.2％～1％的分散剂，在50℃～70℃下进行混合与反应，反应时间为1～4小时；最后将温度升高到80℃～100℃，进行烘干处理，干燥时间为0.5～3小时，得改性后的待处理原料；所述待处理原料为滑石粉、耐磨剂和纳米二氧化硅；
(2)多元复合改性尼龙6复合材料的制备
除无碱玻璃纤维外，按配方准确称取经过上述步骤(1)处理过的原料、抗老化剂和余量分散剂置于高速混合机中混合，搅拌1～10min，然后采用双螺杆挤出机对混合物进行挤出，同时将无碱玻璃纤维从挤出机第四段的小孔中加入到混合物熔体中后挤出，经水冷、切粒，制备得多元复合改性尼龙6复合材料。
挤出机条件设置优选为：第一段～第十段的温度分别为190℃-210℃、200℃-220℃、220℃-240℃、245℃-265℃、250℃-270℃、250℃-270℃、250℃-270℃、250℃-270℃、250℃-270℃、260℃，机头温度为255℃，主机转速为330rpm，喂料转速为30rpm。
下面对本发明做进一步的解释和说明：
本发明所述“无碱玻璃纤维”是指经过表面处理后的玻璃纤维。可以通过本发明的表面处理方法获得，也可以通过直接购买得到。
本发明所述的“常规托辊”是指用于除煤矿外的矿山、码头、粮库、水泥厂、电厂、化工、盐场所使用的托辊。
本发明的尼龙6原料为目前市场上已大量生产的商品，可以直接购买得到。所述中粘度尼龙6的相对粘度为2.8～3.4，所述低粘度尼龙6的相对粘度为2.2～2.7。尼龙6具有最优越的综合性能，包括机械强度、刚度、韧度、机械减震性和耐磨性，有自熄性、耐候性好等特性，尤其是其卓越的耐磨性能显著优于其它树脂基体。选用尼龙6作为复合材料树脂的基体，体现了良好的性价比。
然而当其用作常规托辊的材质时，强度、耐磨性等还不能完全满足托辊的使用要求。目前，提高聚合物强度常用的方法是对其进行增强改性，通常采用无机纤维来进行。本实施方案采用无碱玻璃纤维作为增强材料。由于玻璃纤维与尼龙6基体的极性不同，存在界面粘合不佳问题，因此，必须对其进行表面处理，即在纤维表面涂覆表面处理剂，表面处理剂包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂。偶联剂能在纤维与基体树脂间形成一个良好粘合界面，从而有效提高两者的粘结强度，也提高了复合材料的防水、绝缘和耐磨等性能。目前市场上已有经过表面处理的无碱玻璃纤维产品，因此，只要对该产品的性能、表面处理方法进行仔细对比，就能购买到满足使用要求的玻璃纤维，从而降低生产托辊的成本。本发明所用的无碱玻璃纤维可以从沈阳星光玻璃纤维有限公司、泰安纵横复合材料有限公司等单位购买。
耐磨性是本实施方案的另一个关键技术指标，是复合材料用作托辊时影响使用寿命长短的一个重要因素，更是在实际过程能否推广的关键因素。根据托辊在使用过程中的运动学的特征，其摩擦兼具滑动、滚动和旋转三种形式，根据其摩擦表面状态，主要属于混合摩擦类型。目前，带式输送机所使用的传送带属于弹性体改性的复合材料，主要是依赖进口，且价格不菲。不难看出，托辊与传送带之间的磨损是以疲劳磨损为主，磨粒磨损为辅的磨损类型。因此，本实施方案采用以减摩和润滑为主，增摩为辅的方略。滑石粉的主要成分是硅酸盐矿物，由于滑石的结晶构造是呈层状，所以具有易***成鳞片的趋向和特殊的滑润性，具有良好的滑润、耐热、抗酸碱、绝热及对油类良好的吸附性等特点。化工级的滑石粉用于橡胶、塑料、油漆等化工行业作为强化改质填充剂，能增加产品尺寸稳定性，增加屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度，降低变形能力。由于滑石粉含有大量的硅元素，它具有阻隔红外线的作用，具有增强复合材料的防晒和抗红外线的性能，且来源十分丰富，价格极为低廉。目前，其常见的颗粒大小从100目～2000目范围。本发明中的滑石粉在使用过程中采用粗细搭配的方式，其搭配比例的质量比优选为：1500目-2000目︰100目-1000目＝(0.1～1)︰1，使托辊在运行过程中有良好的耐磨稳定性，提高其使用寿命。在减摩填料体系中，石墨是目前工业上广泛应用的另一种较好的减摩材料，同时也是一种工业上常用的固体润滑剂。石墨还具有良好的导电、导热和耐高温性能。其它固体润滑剂(如聚四氟乙烯、氮化硼、氟化石墨)也起到类似的作用。在托辊材料体系中添加润滑剂可以起到降低摩擦系数，提高摩擦稳定性和耐磨性，减少噪音的目的。
本发明中针对某些特殊用途的托辊，要求其有较高的摩擦系数时，可以在体系中适当增加一些增摩材料(即增摩剂)加以解决。此处的增摩剂有别于常规摩擦材料中所使用的增摩剂，因为具体对象是针对带式传送带所用的托辊材料体系，要求以不刮伤、擦伤所使用的传送带为前提条件。因此，本方案体系中选用二硫化钼作为增摩剂。实际上，二硫化钼是重要的常见固体润滑剂，通常情况下用作减摩剂。由于二硫化钼不导电，存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物，当摩擦材料因摩擦而温度急剧升高时，共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，从而起到了增摩作用。
同时，为了提高作为托辊用复合材料的耐候性，本发明方案中在该配方体系中加入了纳米二氧化硅。一方面，纳米二氧化硅具有极强的紫外吸收，红外反射特性，另一方面，以其比表面积大，表面吸附力强，表面能大，以及在高温下仍具的高强、高韧、稳定性好等奇异特性，在改性体系中实现既增强又增韧的目的。另外，为了进一步提高复合材料的抗老化性能，在配方体系中加入了抗老化剂。为了提高无机粉体填料与尼龙6基体的相容性、浸润性、分散性，提高复合材料整体性能，力争使配方体系中的每一组分的性能发挥到极致，采用偶联剂对滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅等进行预处理。目前，市场上的偶联剂主要有两种类型，一类是硅烷偶联剂，另一类是钛酸酯偶联剂。根据本材料配方体系的具体特点，选用硅烷偶联剂系列。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与尼龙6树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了填料与尼龙6树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
在上述工作的基础上，为了使复合材料配方体系中各组分在双螺杆挤出过程中尽可能分散均匀，进而实现经造粒后所制备的复合材料达到最佳性能，在挤出造粒前，除玻璃纤维外，按复合材料的配比，在添加分散剂的情况下，将上述各组分加入到高速混合机中进行混合，使干混料尽可能充分分散并形成均匀分散。分散剂的作用是减少完成分散过程所需要的时间和能量，改性粒子表面性质，调整粒子的运动性，使配方材料达到均匀分散的目的。
本发明的积极效果：
1、本发明的多元复合改性尼龙6复合材料具有较高的强度、优良的耐磨性、耐高温性、抗老化性、稳定性等，同时成本低，制备过程能耗低。
2、采用本发明的多元复合改性尼龙6复合材料制造带式输送机用托辊，具有强度高、耐磨性好、重量轻、耐腐蚀、噪音低等特点，不需要增加新的生产设备、不改变现行的生产工艺、生产效率高、产品质量稳定可靠(几乎没有废品)，成本低，具有优良的性价比；制造出来的托辊产品外表光洁。这些优良的品质，显著地延长了托辊的使用寿命，同时维修操作便捷，不损伤带式运输机皮带，性能指标达到或超过GB/T10595-2009标准。
附图说明
图1是一种常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料制备的工艺流程图；其中，基本原料为混合尼龙6，填料为滑石粉、固体润滑剂、纳米二氧化硅、耐磨剂，助剂为抗老化剂、分散剂；
图2是采用多元复合改性尼龙6复合材料冲击试样断口的SEM照片；
图3是采用多元复合改性尼龙6复合材料冲击试样断口处玻璃纤维表面SEM照片。
由图2可以看出，冲击试样断口表面呈现明显的韧性断裂模式，玻璃纤维(图中的棒状部分和空洞部分)在复合材料体系中的分散比较均匀，且保留在复合材料体系中的玻璃纤维表面有明显的一层覆盖物(图3)，这些事实表明玻璃纤维在复合材料基体中界面粘结较好，分散比较均匀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的解释和说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1：
用于港口、粮库和盐场的托辊用多元复合改性尼龙6复合材料：
原料质量份组成是：混合尼龙6∶无碱玻璃纤维∶滑石粉∶纳米二氧化硅∶固体润滑剂(石墨粉)∶耐磨剂(二硫化钼)∶抗老化剂(抗氧化剂1098)∶硬脂酸单甘油酯∶硅烷偶联剂KH-550＝100∶15∶18∶0.3∶1∶0.05∶0.1∶0.2∶0.1，其中混合尼龙6的组成为中粘度尼龙6(相对粘度2.8～3.4)∶低粘度尼龙6(相对粘度2.2～2.7)＝90∶10(质量比)；滑石粉粒径的搭配比例为1000目∶1800目＝1：1。
制备方法：
(1)原料预处理：
干燥处理：将混合尼龙6、无碱玻璃纤维、滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅分别干燥12小时；
表面改性处理：
a、将硅烷偶联剂加入到乙醇中，配制成的重量浓度为4％的溶液，再加入草酸调节溶液pH值至3.5，得改性液；
b、分别取待处理原料，按照改性液与待处理原料按照质量比为0.5︰100的比例将改性液加入到待处理原料中，然后加入待处理原料质量0.2％的分散剂，在55℃下进行混合与反应，反应时间为1.5小时；最后将温度升高到80℃，进行烘干处理，干燥时间为1小时，得改性后的待处理原料；所述待处理原料为滑石粉、耐磨剂和纳米二氧化硅中。
(2)多元复合改性尼龙6复合材料的制备
除无碱玻璃纤维外，按配方准确称取经过上述步骤(1)处理过的原料、抗老化剂和余量分散剂混合，搅拌7～9min，然后采用双螺杆挤出机(CTE-35)对混合物进行挤出，同时将无碱玻璃纤维从双螺杆挤出机第四段的小孔中加入到混合物熔体中后挤出，经水冷、切粒，制备得多元复合改性尼龙6复合材料。
挤出机条件设置：第一段～第十段的温度分别为190℃-210℃、200℃-220℃、220℃-240℃、245℃-265℃、250℃-270℃、250℃-270℃、250℃-270℃、250℃-270℃、250℃-270℃、260℃，机头温度为255℃，主机转速为330rpm，喂料转速为30rpm。
产品主要性能检测数据如下：
拉伸强度(MPa)：115
缺口冲击强度(MPa)：11
磨损时间(min)：25
(注，摩擦磨损实验条件：压力500N，转速400转/min，转轮直径40mm，样条长、宽、高分别为30mm，6mm，7mm，当磨痕宽度为20mm时计算摩擦时间，下同。)
实施例2：
用于港口、粮库和盐场的托辊用多元复合改性尼龙6复合材料：
原料质量份组成是：混合尼龙6∶无碱玻璃纤维∶滑石粉∶纳米二氧化硅∶固体润滑剂(氟化石墨)∶耐磨剂(二硫化钼)∶抗老化剂(抗氧化剂168)∶硬脂酸单甘油酯∶偶联剂KH-560＝100∶20∶20∶0.3∶1∶0.1∶0.1∶0.3∶0.12，其中混合尼龙6的组成为中粘度尼龙6(相对粘度2.8～3.4)∶低粘度尼龙6(相对粘度2.2～2.7)＝85∶15(质量比)；滑石粉由1000目与1500目组成，其质量比为1∶1。
制备方法：
(1)原料预处理
干燥处理：将混合尼龙6、无碱玻璃纤维、滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅分别干燥12小时；
表面改性处理：
a、将硅烷偶联剂加入到乙醇中，配制成的重量浓度为4％的溶液，再加入草酸调节溶液pH值至4.0，得改性液；
b、分别取待处理原料，按照改性液与待处理原料按照质量比为0.5︰100的比例将改性液加入到待处理原料中，然后加入待处理原料质量0.3％的分散剂，在60℃下进行混合与反应，反应时间为2小时；最后将温度升高到85℃，进行烘干处理，干燥时间为1.5小时，得改性后的待处理原料；所述待处理原料为滑石粉、耐磨剂和纳米二氧化硅中的一种。
(2)多元复合改性尼龙6复合材料的制备
除无碱玻璃纤维外，按配方准确称取经过上述步骤(1)处理过的原料、抗老化剂和余量分散剂混合，搅拌7～9min，然后采用双螺杆挤出机对混合物进行挤出，同时将无碱玻璃纤维从挤出机第四段的小孔中加入到混合物熔体中后挤出，经水冷、切粒，制备得多元复合改性尼龙6复合材料。挤出条件同实施例1。
产品主要性能检测数据如下：
拉伸强度(MPa)：120
缺口冲击强度(MPa)：12
磨损时间(min)：30
实施例3：
用于除煤矿外的矿山、水泥厂和电厂的托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，它的质量份组成是：混合尼龙6∶无碱玻璃纤维∶滑石粉∶纳米二氧化硅∶固体润滑剂(氮化硼)∶耐磨剂(二硫化钼)∶抗老化剂(抗氧化剂168)∶硬脂酸单甘油酯∶偶联剂KH-570＝100∶25∶20∶0.3∶1.2∶0.5∶0.3∶0.6∶0.4，其中混合尼龙6为中粘度尼龙6∶低粘度尼龙6＝80∶40；滑石粉由800目与1500目组成，质量比为1∶1。
制备方法：
(1)原料预处理
干燥处理：将混合尼龙6、无碱玻璃纤维、滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅分别干燥12小时；
表面改性处理：
a、将硅烷偶联剂加入到乙醇中，配制成的重量浓度为4％的溶液，再加入草酸调节溶液pH值至4.5，得改性液；
b、分别取待处理原料，按照改性液与待处理原料按照质量比为0.5︰100的比例将改性液加入到待处理原料中，然后加入待处理原料质量0.8％的分散剂，在60℃下进行混合与反应，反应时间为2小时；最后将温度升高到85℃，进行烘干处理，干燥时间为1.5小时，得改性后的待处理原料；所述待处理原料为滑石粉、耐磨剂和纳米二氧化硅中的一种。
(2)多元复合改性尼龙6复合材料的制备
除无碱玻璃纤维外，按配方准确称取经过上述步骤(1)处理过的原料、抗老化剂和余量分散剂混合，搅拌7～9min，然后采用双螺杆挤出机对混合物进行挤出，同时将无碱玻璃纤维从挤出机第四段的小孔中加入到混合物熔体中后挤出，经水冷、切粒，制备得多元复合改性尼龙6复合材料。挤出条件同实施例1。
产品主要性能检测数据如下：
拉伸强度(MPa)：135
缺口冲击强度(MPa)：15
磨损时间(min)：32
实施例4：
用于除煤矿外的矿山、水泥厂和电厂的托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，它的质量份组成是：混合尼龙6∶无碱玻璃纤维∶滑石粉∶纳米二氧化硅∶固体润滑剂(聚四氟乙烯)∶耐磨剂(二硫化钼)∶抗老化剂(抗氧化剂168)∶硬脂酸单甘油酯∶偶联剂KH-560＝100∶30∶20∶0.2∶2.5∶0.7∶0.4∶0.7∶0.5，其中混合尼龙6为中粘度尼龙6∶低粘度尼龙6＝80∶40；滑石粉由800目与1500目组成，质量比为1∶1。
制备方法：
(1)原料预处理
干燥处理：将混合尼龙6、无碱玻璃纤维、滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅分别干燥15小时；
表面改性处理：
a、将硅烷偶联剂加入到乙醇中，配制成的重量浓度为5％的溶液，再加入草酸调节溶液pH值至4.0，得改性液；
b、分别取待处理原料，按照改性液与待处理原料按照质量比为0.5︰100的比例将改性液加入到待处理原料中，然后加入待处理原料质量0.8％的分散剂，在60℃下进行混合与反应，反应时间为2小时；最后将温度升高到80℃，进行烘干处理，干燥时间为2小时，得改性后的待处理原料；所述待处理原料为滑石粉、耐磨剂和纳米二氧化硅中的一种。
(2)多元复合改性尼龙6复合材料的制备
除无碱玻璃纤维外，按配方准确称取经过上述步骤(1)处理过的原料、抗老化剂和余量分散剂混合，搅拌7～9min，然后采用双螺杆挤出机对混合物进行挤出，同时将无碱玻璃纤维从挤出机第四段的小孔中加入到混合物熔体中后挤出，经水冷、切粒，制备得多元复合改性尼龙6复合材料。挤出工艺条件同实施例1。
产品主要性能检测数据如下：
拉伸强度(MPa)：115
缺口冲击强度(MPa)：12
磨损时间(min)：35
上述4个实例的主要性能指标均能满足有关标准的要求。
Claims (9)
1.一种常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，原料组分和重量份配比为:
所述混合尼龙6由中粘度的尼龙6和低粘度的尼龙6混合组成，所述中粘度尼龙6的相对粘度为2.8～3.4，所述低粘度尼龙6的相对粘度为2.2～2.7，组成的质量比为：中粘度的尼龙6：低粘度的尼龙6＝(50～100)：(10～50)；
所述滑石粉的粒径为100目～2000目，粗细搭配，其搭配比例的质量比为1500目～2000目：100目～1000目＝(0.1～1):1。
2.根据权利要求1所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，所述纳米二氧化硅为粒径≤100nm。
3.根据权利要求1所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，所述固体润滑剂为胶体石墨粉、聚四氟乙烯、氮化硼、氟化石墨中的一种或几种，颗粒大小为100目～10000目。
4.根据权利要求1所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，所述耐磨剂为二硫化钼，颗粒大小为325目～2500目。
5.根据权利要求1所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，所述分散剂为硬脂酸单甘油酯或纳米微粉分散剂NK1。
6.根据权利要求1所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，所述抗老化剂为抗氧剂1098或抗氧剂168中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料，其特征是，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570的一种或几种。
8.权利要求1至7任一项所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)原料预处理：
①干燥处理：将混合尼龙6、无碱玻璃纤维、滑石粉、固体润滑剂、耐磨剂、纳米二氧化硅分别干燥1～24小时；
②表面改性处理：
a、将硅烷偶联剂加入到乙醇中，配制成重量浓度为4％-6％的溶液，再加入草酸调节溶液pH值至3.5～4.5，得改性液；
b、分别取待处理原料，按照改性液与待处理原料按照质量比为0.2～1:100的比例将改性液加入到待处理原料中，然后加入待处理原料质量0.2％～1％的分散剂，在50℃～70℃下进行混合与反应，反应时间为1～4小时；最后将温度升高到80℃～100℃，进行烘干处理，干燥时间为0.5～3小时，得改性后的待处理原料；所述待处理原料为滑石粉、耐磨剂和纳米二氧化硅；
(2)多元复合改性尼龙6复合材料的制备：
除无碱玻璃纤维外，按配方准确称取经过上述步骤(1)处理过的原料、抗老化剂置于高速混合机中混合，搅拌1～10min，然后采用双螺杆挤出机对混合物进行挤出，同时将无碱玻璃纤维从挤出机第四段的小孔中加入到混合物熔体中后挤出，经水冷、切粒，制备得多元改性尼龙6复合材料。
9.根据权利要求8所述常规托辊用多元复合改性尼龙6复合材料的制备方法，其特征是，挤出机条件设置：第一段～第十段的温度分别为190℃～210℃、200℃～220℃、220℃～240℃、245℃～265℃、250℃～270℃、250℃～270℃、250℃～270℃、250℃～270℃、250℃～270℃、260℃，机头温度为255℃，主机转速为330rpm，喂料转速为30rpm。
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