CN104558767A - 一种耐磨环及其制备方法和应用 - Google Patents
一种耐磨环及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104558767A CN104558767A CN201410811864.1A CN201410811864A CN104558767A CN 104558767 A CN104558767 A CN 104558767A CN 201410811864 A CN201410811864 A CN 201410811864A CN 104558767 A CN104558767 A CN 104558767A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coupling agent
- wear ring
- parts
- polyethylene
- stopping composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
- C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
- C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/10—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/16—Solid spheres
- C08K7/18—Solid spheres inorganic
- C08K7/20—Glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/068—Ultra high molecular weight polyethylene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
本发明公开一种耐磨环及其制备方法和应用,所述耐磨环的原料组成,按质量份数计,包括以下组分:超高分子量聚乙烯100份;润滑剂0.1~10份;填充料10~60份;聚乙烯5~40份;减摩材料5~40份;纳米无机填料0.1~20份。本发明所提供的耐磨环采用分子量150万以上的超高分子量聚乙烯为原料,并加入纳米级无机填料、润滑剂进行改性,解决了所述超高分子量聚乙烯熔体粘度极高,加型困难的难题,可以通过挤出机挤出成型。本发明耐磨环具有高的机械强度和耐冲击性,优良的耐磨损性与耐化学腐蚀性,其耐磨损性与现有最耐磨的聚氨酯耐磨环相比,使用寿命提高近2倍,可将所述耐磨环用作气缸或液压油缸的耐磨环。
Description
技术领域
本发明涉及气缸技术领域,主要涉及一种耐磨环及其制备方法和应用。
背景技术
气缸是由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆和密封件组成。缸筒材料有高碳钢、铝合金、黄铜和不锈钢,对于钢管缸筒,内表面还应镀硬铬,以减少摩擦阻力和磨损,并防止腐蚀。活塞是气缸中的受压元件,为防止活塞左右两腔相互窜气,设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性,减少活塞密封圈的磨耗,减少摩擦阻力。耐磨环通常使用聚氨酯、聚四氟乙烯等耐磨材料。而耐磨环在使用一段时间后会不可避免地出现磨损,而如何提高耐磨环的耐磨度,延长耐磨环的使用寿命,也是一直在研究的课题。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种耐磨环及其制备方法和应用,所述耐磨环采用超高分子量聚乙烯作为原料,并加入纳米级无机填料、润滑剂进行改性,大大提高了耐磨环的耐磨性能,旨在提供一种超耐磨的耐磨环,延长耐磨环的使用寿命,降低生产成本。
本发明的技术方案如下:
一种耐磨环,其中,所述耐磨环的原料组成,按质量份数计,包括以下组分:
超高分子量聚乙烯 100份;
润滑剂 0.1~10份;
填充料 10~60份;
聚乙烯 5~40份;
减摩材料 5~40份;
纳米无机填料 0.1~20份。
所述的耐磨环,其中,所述超高分子量聚乙烯为平均分子量为150万~800万;所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌中的一种或多种;所述填充料为玻璃微珠、陶瓷微珠、氧化铝、碳化硅、碳化硼中的一种或多种;所述减摩材料为石墨、二硫化钼、硫化铜、青铜粉中的一种或多种;所述聚乙烯为高压聚乙烯、低压聚乙烯中的一种或多种;所述纳米无机填料为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土中的一种或多种。
所述的耐磨环,其中,所述填充料经过偶联剂活化处理;
所述偶联剂活化处理的过程为取填充料的总质量0.5-3.5%的偶联剂,用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂;边搅拌填充料边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟,再放入设定温度90±10℃的烘箱中干燥,取出后研细,备用;
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述的耐磨环,其中,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
一种如上所述的耐磨环的制备方法,其中,包括以下步骤:
按比例配备超高分子量聚乙烯与润滑剂,高速搅拌至40~60℃或8~15分钟;再加入聚乙烯、减摩材料、纳米无机填料和已经过偶联剂活化处理的填充料,高速搅拌3~5分钟,出料;
通过挤出机挤出耐磨环管状坯料或带状坯料;
耐磨环管状坯料经切割、磨削加工制成所述耐磨环,或将耐磨环带状坯料经切割、热卷成圈、磨削制成所述耐磨环。
所述的耐磨环的制备方法,其中,所述挤出过程采用单螺杆或双螺杆挤出机,挤出机的温度从输送段到机头模依次为125±5℃,160±5℃,250~290℃,230~265℃,180~220℃,190~235℃,195~240℃,200~250℃,190~235℃。
所述的耐磨环的制备方法,其中,所述偶联剂活化处理的过程为取填充料的总质量0.5-3.5%的偶联剂,用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂;边搅拌填充料边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟,再放入设定温度90±10℃的烘箱中干燥,取出后研细,备用;
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述的耐磨环的制备方法,其中,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
一种如上所述的耐磨环的应用,其中,将所述耐磨环用作气缸或液压油缸的耐磨环。
有益效果:本发明所提供的耐磨环采用分子量150万以上的超高分子量聚乙烯为原料,并加入纳米级无机填料、润滑剂进行改性,解决了所述超高分子量聚乙烯熔体粘度极高,加工困难的难题,可以通过挤出机挤出成型。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,耐磨性是碳钢的7~10倍,不锈钢的4倍,是已知塑料材料中最耐磨的,而且还可以防止对磨材料的磨损。由于采用超高分子量聚乙烯复合材料作为耐磨环的原料,使得本发明耐磨环具有高的机械强度和耐冲击性,优良的耐磨损性与耐化学腐蚀性,其耐磨损性与现有最耐磨的聚氨酯耐磨环相比,使用寿命提高近2倍,显著提高了耐磨环的使用寿命,可将所述耐磨环用作气缸或液压油缸的耐磨环。而且耐磨环表面的摩擦系数低、表面光滑,还可以防止缸筒的磨耗。
具体实施方式
本发明提供一种耐磨环及其制备方法和应用,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明所提供的一种耐磨环,其原料组成,按质量份数计,包括以下组分:
超高分子量聚乙烯 100份;
润滑剂 0.1~10份;
填充料 10~60份;
聚乙烯 5~40份;
减摩材料 5~40份;
纳米无机填料 0.1~20份。
所述超高分子量聚乙烯为平均分子量为150万~800万的超高分子量聚乙烯。本发明中通过加入了纳米级无机填料、润滑剂对所述超高分子量聚乙烯进行改性,解决了所述超高分子量聚乙烯熔体粘度极高,加工困难的难题,可以通过挤出机挤出成型。
所述润滑剂可以选取聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌中的一种或多种。润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面,在聚合物内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用,从而改善超高分子量聚乙烯熔料的内摩擦生热和熔体的流动性。
所述填充料可以选取玻璃微珠、陶瓷微珠、氧化铝、碳化硅、碳化硼中的一种或多种。填充料可以提高气缸耐磨环的整体性能,可使表面硬度、刚度、蠕变性、弯曲强度、热变形温度得以较好地改善;具有一定的补强作用,增加气缸耐磨环的强度和耐磨性。
所述填充料在投入使用前会经过偶联剂活化处理的,由于偶联剂极性基团的存在,在填充料和超高分子量聚乙烯分子链间的范德华力由单纯的色分散力转变为色分散力加诱导力,再加上偶联剂分子与超高分子量聚乙烯链的缠结作用,这样填充料在超高分子量聚乙烯基体中起到了物理交联点的作用,并融入了超高分子量聚乙烯的分子链缠结网络。
所述偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种,优选地选用硅烷偶联剂(KH550)。所述偶联剂活化处理的过程为取填充料总质量0.5-3.5%偶联剂,用无水乙醇8-12:1(体积比)进行稀释偶联剂。将称好的填充料放入高速搅拌机进行搅拌,边搅拌边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌3~8分钟,排出填充料,再放入设定温度90±10℃的烘箱中干燥数小时,取出后研细放置在密闭容器中备用。
所述的减摩材料为石墨、二硫化钼、硫化铜、青铜粉中的一种或多种。固体润滑剂与超高分子量聚乙烯复合,使润滑剂在摩擦过程中逐渐进入摩擦界面起润滑作用,可达到控制超高分子量聚乙烯摩擦与磨损的目的,而且可以改善填充料加入后摩擦系数增大造成滑动性的损失。
所述聚乙烯为高压聚乙烯、低压聚乙烯中的一种或多种。本发明中优选地加入高压聚乙烯与超高分子量聚乙烯共混,解决了超高分子量聚乙烯屈挠性差、脆性大容易折断等缺陷,提高了耐磨环的断裂伸长率和韧性,使制成的耐磨环具有良好的屈挠性能。
所述纳米无机填料可以选取二氧化硅、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土中的一种或多种。由于纳米无机填料其纳米尺寸效应、大的比表面积以及强的界面相互作用,可以消除无机填充料与超高分子量聚乙烯基体间的界面张力,实现理想的界面粘接,消除无机填充料与超高分子量聚乙烯基体两物质热膨胀系数不匹配的问题,因此可以充分发挥无机填充料的优异力学性能,可以将无机填充料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与超高分子量聚乙烯耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能完美结合,给予气缸耐磨环更高强度、模量、耐磨、耐冲击强度性能,并有增韧效果。
本发明技术方案中,还提供所述耐磨环的制备方法,包括以下步骤:
按比例配备超高分子量聚乙烯与润滑剂,加入高速搅拌机内高速搅拌至40~60℃或8~15分钟;再加入聚乙烯、减摩材料、纳米无机填料和已经过偶联剂活化处理的填充料,高速搅拌3~5分钟,出料备用;
通过挤出机挤出耐磨环管状坯料或带状坯料;
耐磨环管状坯料经切割、磨削加工制成所述耐磨环;如果是带状坯料,则经切割、热卷成圈、磨削制成所述耐磨环。
其中,所述挤出过程采用单螺杆或双螺杆挤出机,挤出机的温度从输送段到机头模依次为125±5℃,160±5℃,250~290℃,230~265℃,180~220℃,190~235℃,195~240℃,200~250℃,190~235℃。挤出制得耐磨环管状坯料。
本发明技术方案中,还提供一种气缸,所述气缸与现有气缸结构相同,包括缸筒、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等,在本发明方案中,仅对耐磨环和缸筒的材料进行了改进,因此,其他结构在此不赘述。所述气缸的结构包括缸筒、活塞和耐磨环,所述耐磨环设置在活塞的外壁与缸筒的连接处。所述耐磨环是采用上述耐磨环,提供气缸的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。
进一步地,所述气缸缸筒也采用超高分子量聚乙烯复合材料为原料制成。气缸运行时的对磨元件缸筒和耐磨环,由于均采用超高分子量聚乙烯复合材料制成,摩擦系数极低,相同材料之间对磨在水或油的润滑下摩擦系数接近冰与冰之间的对磨,使得本发明气缸具有优良的耐磨损性和耐腐蚀性,极好的滑动性,显著提高了气缸的使用寿命。
具体的,所述气缸缸筒,其原料组成,按质量份数计,包括以下组分:
1、超高分子量聚乙烯 100份;
2、润滑剂 0.1~10份;
3、填充料 10~60份;
4、补强纤维 5~40份;
5、减摩材料 5~40份;
6、纳米无机填料 1~20份。
所述超高分子量聚乙烯、润滑剂、填充料、减摩材料、纳米无机填料原料可选范围与缸筒相同。补强纤维和填充料在使用前也经过偶联剂活化处理,在此不赘述。
所述的补强纤维为超高分子量聚乙烯纤维、涤纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或多种。补强纤维均匀地渗透在超高分子量聚乙烯基体内,它们相互缠绕,形成了一种纤维骨架,它能限制各向异性收缩,显著降低翘曲,提高了气缸缸筒的尺寸稳定性,其增强效果提高了气缸缸筒的弯曲弹性模量、弯曲强度、拉伸强度、冲击强度。所述补强纤维和填充料在投入使用前会也经过偶联剂活化处理。
所述气缸缸筒的生产方法,包括以下步骤:
步骤1:通过挤出机挤出气缸缸筒管状坯料。
a、按比例配备超高分子量聚乙烯与润滑剂,加入高速搅拌机内高速搅拌至40~60℃或8~15分钟;再加入减摩材料、纳米无机填料和已经过偶联剂活化处理的填充料、补强纤维,高速搅拌3~5分钟,出料备用。
b、通过挤出机挤出气缸缸筒管状坯料:可以采用单螺杆或双螺杆挤出机,挤出机的温度从输送段到机头模依次为125±5℃,160±5℃,250~290℃,230~265℃,180~220℃,190~235℃,195~240℃,200~250℃,190~235℃。
步骤2:对气缸缸筒管状坯料进行切割、内孔珩磨加工,制得气缸缸筒。
当气缸和耐磨环制备好后,就将气缸和耐磨环与其他零件一起组装成本发明自润滑耐磨的气缸。由于对磨元件缸筒和耐磨环均采用超高分子量聚乙烯复合材料作为原料,气缸运行时,摩擦系数极低,相同材料之间对磨在水或油的润滑下摩擦系数接近冰与冰之间的对磨,具有优良的耐磨损性和耐腐蚀性,极好的滑动性,显著提高了气缸的使用寿命。而且,以塑料代替金属材料,降低了生产成本。由于本发明耐磨环性能优异,本发明方案中,还提供所述耐磨环的应用,将所述耐磨环用于制备液压油缸或气缸。
以下通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
填充料以及补强纤维均进行了偶联剂活化处理:
取填充料或补强纤维总质量的1%KH550,用无水乙醇10:1(体积比)进行稀释KH550。将称好的填充料或补强纤维放入高速搅拌机进行搅拌,边搅拌边加入KH550/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌5分钟,排出填充料或补强纤维,再放入设定温度80℃的烘箱中干燥5小时,取出后研细放置在密闭容器中备用。
制备气缸缸筒:
取100份超高分子量聚乙烯与润滑剂硬脂酸1份、硬脂酸钙1.5份投入高速混料机中高速搅拌至50℃,让润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面;再加入已通过KH550偶联剂活化处理的玻璃微珠20份、玄武岩纤维10份,石墨粉5份,纳米二氧化硅6份,高速搅拌3分钟后出料备用。
单螺杆挤出机的温度从输送段到机头模依次为125℃,160℃,265℃,240℃,190℃,195℃,200℃,205℃,200℃;通过挤出机头模挤出气缸缸筒管状坯料。对气缸缸筒管状坯料进行切割、内孔珩磨加工,制得气缸缸筒。
制备耐磨环:
取100份超高分子量聚乙烯与润滑剂聚乙烯蜡2份、硬脂酸钙5份投入高速混料机中高速搅拌至60℃,让润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面;再加入已通过KH550偶联剂活化处理的玻璃微珠10份,高压聚乙烯30份,石墨粉6份,纳米氧化铝10份,高速搅拌3分钟后出料备用。
单螺杆挤出机的温度从输送段到机头模依次为125℃,160℃,260℃,235℃,190℃,190℃,195℃,200℃,195℃;通过挤出机挤出制得耐磨环管状坯料。耐磨环管状坯料经切割、磨削加工,制得气缸耐磨环。
组装气缸:
耐磨环设置在气缸活塞上;缸筒与缸盖、活塞、活塞杆和密封件组装制成自润滑耐磨气缸。
经过检测,气缸缸筒表面硬度可达洛氏40,同时具有很好的尺寸稳定性、耐冲击性,耐磨性能好、耐腐蚀,表面光滑、刚性高等特点。气缸耐磨环拉伸强度38.0Mpa,断裂伸长率达290%,耐磨性是聚氨酯耐磨环的2倍。气缸缸筒与耐磨环对磨的动摩擦系数为自润滑0.12,水润滑0.06,而且对磨噪音低。
实施例2
填充料以及补强纤维均进行了偶联剂活化处理:
取填充料或补强纤维总质量的2%KH550,用无水乙醇10:1(体积比)进行稀释KH550。将称好的填充料或补强纤维放入高速搅拌机进行搅拌,边搅拌边加入KH550/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌5分钟,排出填充料或补强纤维,再放入设定温度80℃的烘箱中干燥5小时,取出后研细放置在密闭容器中备用。
制备气缸缸筒:
取100份超高分子量聚乙烯与润滑剂石蜡3份、硬脂酸锌3份投入高速混料机中高速搅拌至60℃,让润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面;再加入已通过KH550偶联剂活化处理的碳化硅18份、碳纤维10份,石墨粉6份,纳米二氧化硅6份,高速搅拌5分钟后出料备用。
双螺杆挤出机的温度从输送段到机头模依次为125℃,160℃,265℃,240℃,190℃,195℃,200℃,205℃,200℃;通过挤出机头模挤出气缸缸筒管状坯料。对气缸缸筒管状坯料进行切割、内孔珩磨加工,制得气缸缸筒。
制备耐磨环:
取100份超高分子量聚乙烯与润滑剂硬脂酸3份、硬脂酸钡4份投入高速混料机中高速搅拌至60℃,让润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面;再加入已通过KH550偶联剂活化处理的玻璃微珠18份,低压聚乙烯30份、石墨粉6份、纳米滑石粉10份,高速搅拌3分钟后出料备用。
双螺杆挤出机的温度从输送段到机头模依次为125℃,160℃,260℃,235℃,190℃,190℃,195℃,200℃,195℃;通过挤出机挤出制得耐磨环带状坯料。气缸耐磨环带状坯料经切割、热卷成圈、磨削加工,制得耐磨环。
组装气缸:
耐磨环设置在气缸活塞上;缸筒与缸盖、活塞、活塞杆和密封件组装制成自润滑耐磨气缸。
经过检测,气缸缸筒表面硬度可达洛氏45,同时具有很好的尺寸稳定性、耐冲击性,耐磨性能好、耐腐蚀,表面光滑、刚性高等特点。气缸耐磨环拉伸强度37.0Mpa,断裂伸长率达295%,耐磨性是聚氨酯耐磨环的2倍。气缸缸筒与耐磨环对磨的动摩擦系数为自润滑0.11,水润滑0.05,而且对磨噪音低。
实施例3
填充料以及补强纤维均进行了偶联剂活化处理:
取填充料或补强纤维总质量的3%钛酸酯偶联剂,用无水乙醇10:1(体积比)进行稀释钛酸酯偶联剂。将称好的填充料或补强纤维放入高速搅拌机进行搅拌,边搅拌边加入钛酸酯偶联剂/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌5分钟,排出填充料或补强纤维,再放入设定温度90℃的烘箱中干燥5小时,取出后研细放置在密闭容器中备用。
取100份超高分子量聚乙烯与润滑剂聚乙烯蜡3份、硬脂酸锌3份投入高速混料机中高速搅拌至60℃,让润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面;再加入已通过KH550偶联剂活化处理的碳化硅60份、碳纤维30份,铜粉20份,纳米滑石粉10份,高速搅拌5分钟后出料备用。
单螺杆挤出机的温度从输送段到机头模依次为125℃,160℃,280℃,260℃,200℃,220℃,225℃,230℃,225℃;通过挤出机头模挤出气缸缸筒管状坯料。
对气缸缸筒管状坯料进行切割、内孔珩磨加工,制得气缸缸筒。
制备耐磨环:
取100份超高分子量聚乙烯与润滑剂硬脂酸3份、硬脂酸锌2.5份投入高速混料机中高速搅拌至40℃,让润滑剂充分吸附在超高分子量聚乙烯粉料表面;再加入已通过偶联剂活化处理的氧化铝30份,高压聚乙烯40份、二硫化钼20份、纳米碳酸钙10份,高速搅拌3分钟后出料备用。
双螺杆挤出机的温度从输送段到机头模依次为125℃,160℃,260℃,235℃,190℃,190℃,195℃,200℃,195℃;通过挤出机挤出制得耐磨环带状坯料。气缸耐磨环带状坯料经切割、热卷成圈、磨削加工,制得耐磨环。
组装气缸:
耐磨环设置在气缸活塞上;缸筒与缸盖、活塞、活塞杆和密封件组装制成自润滑耐磨气缸。
经过检测,气缸缸筒表面硬度可达洛氏45,同时具有很好的尺寸稳定性、耐冲击性,耐磨性能好、耐腐蚀,表面光滑、刚性高等特点。气缸耐磨环拉伸强度37.0Mpa,断裂伸长率达295%,耐磨性是聚氨酯耐磨环的2倍。气缸缸筒与耐磨环对磨的动摩擦系数为自润滑0.11,水润滑0.05,而且对磨噪音低。
综上所述,本发明所提供的耐磨环采用分子量150万以上的超高分子量聚乙烯为原料,通过加入纳米级无机填料、润滑剂进行改性,解决了所述超高分子量聚乙烯熔体粘度极高,加型困难的难题,可以通过挤出机挤出成型。本发明耐磨环具有高的机械强度和耐冲击性,优良的耐磨损性与耐化学腐蚀性,其耐磨损性与现有最耐磨的聚氨酯耐磨环相比,使用寿命提高近2倍,显著提高了耐磨环的使用寿命。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种耐磨环,其特征在于,所述耐磨环的原料组成,按质量份数计,包括以下组分:
超高分子量聚乙烯 100份;
润滑剂 0.1~10份;
填充料 10~60份;
聚乙烯 5~40份;
减摩材料 5~40份;
纳米无机填料 0.1~20份。
2.根据权利要求1所述的耐磨环,其特征在于,所述超高分子量聚乙烯为平均分子量为150万~800万;所述润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌中的一种或多种;所述填充料为玻璃微珠、陶瓷微珠、氧化铝、碳化硅、碳化硼中的一种或多种;所述减摩材料为石墨、二硫化钼、硫化铜、青铜粉中的一种或多种;所述聚乙烯为高压聚乙烯、低压聚乙烯中的一种或多种;所述纳米无机填料为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的耐磨环,其特征在于,所述填充料经过偶联剂活化处理;
所述偶联剂活化处理的过程为取填充料的总质量0.5-3.5%的偶联剂,用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂;边搅拌填充料边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟,再放入设定温度90±10℃的烘箱中干燥,取出后研细,备用;
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的耐磨环,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
5.一种如权利要求1-2任一所述的耐磨环的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按比例配备超高分子量聚乙烯与润滑剂,高速搅拌至40~60℃或8~15分钟;再加入聚乙烯、减摩材料、纳米无机填料和已经过偶联剂活化处理的填充料,高速搅拌3~5分钟,出料;
通过挤出机挤出耐磨环管状坯料或带状坯料;
耐磨环管状坯料经切割、磨削加工制成所述耐磨环,或将耐磨环带状坯料经切割、热卷成圈、磨削制成所述耐磨环。
6.根据权利要求5所述的耐磨环的制备方法,其特征在于,所述挤出过程采用单螺杆或双螺杆挤出机,挤出机的温度从输送段到机头模依次为125±5℃,160±5℃,250~290℃,230~265℃,180~220℃,190~235℃,195~240℃,200~250℃,190~235℃。
7.根据权利要求5所述的耐磨环的制备方法,其特征在于,所述偶联剂活化处理的过程为取填充料的总质量0.5-3.5%的偶联剂,用无水乙醇按照8-12:1的体积比进行稀释偶联剂;边搅拌填充料边加入偶联剂/无水乙醇混合溶液,待溶液全部倒入后继续搅拌数分钟,再放入设定温度90±10℃的烘箱中干燥,取出后研细,备用;
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的耐磨环的制备方法,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂。
9.一种如权利要求1~4所述的耐磨环的应用,其特征在于,将所述耐磨环用作气缸或液压油缸的耐磨环。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410811864.1A CN104558767A (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种耐磨环及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410811864.1A CN104558767A (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种耐磨环及其制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104558767A true CN104558767A (zh) | 2015-04-29 |
Family
ID=53075892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410811864.1A Pending CN104558767A (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种耐磨环及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104558767A (zh) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105099348A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-11-25 | 南通友邦金塑制品有限公司 | 一种光伏板支撑梁的支撑装置 |
CN106626501A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-10 | 重庆龙悦食品有限公司 | 豆干挤出装置 |
CN107586407A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-16 | 镇江市胜得机械制造有限责任公司 | 一种用于生产橡胶履带的补强剂 |
CN107652505A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-02 | 中玺新材料(安徽)有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法 |
CN107722419A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-23 | 中玺新材料(安徽)有限公司 | 一种改性超高分子量聚乙烯复合材料 |
CN109365797A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-22 | 汪杨志 | 一种含锑铜基粉末冶金减摩材料 |
CN109485992A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-03-19 | 浙江科普特新材料有限公司 | 一种高耐磨低摩擦系数的热塑性硫化橡胶组合物及其制备方法 |
CN109852039A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-06-07 | 长春安旨科技有限公司 | 一种复合型水润滑轴承材料及其制备方法 |
CN110079000A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-02 | 无锡市道普威控制索有限公司 | 一种摩托车拉线用套管 |
CN111423677A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-17 | 中山中科育成实业有限公司 | 一种系泊用耐磨自润滑材料及其制备方法和导缆孔 |
CN112521674A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 胜利新大新材料股份有限公司 | 一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料、管材及其制备方法 |
CN115926875A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-04-07 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种低摩擦高耐磨水润滑复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1034009A (zh) * | 1987-11-05 | 1989-07-19 | 三井石油化学工业株式会社 | 用于注塑成型的烯烃树脂组成物 |
JP2004189902A (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Mitsuboshi Belting Ltd | 超高分子量ポリエチレン樹脂組成物 |
CN1884362A (zh) * | 2006-05-30 | 2006-12-27 | 嘉兴中达自润轴承工业有限公司 | 桥梁支座滑移材料及其制备方法 |
CN101396571A (zh) * | 2007-09-30 | 2009-04-01 | 南京理工大学 | 纳米颗粒增强超高分子量聚乙烯人工关节材料及其制法 |
-
2014
- 2014-12-19 CN CN201410811864.1A patent/CN104558767A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1034009A (zh) * | 1987-11-05 | 1989-07-19 | 三井石油化学工业株式会社 | 用于注塑成型的烯烃树脂组成物 |
JP2004189902A (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Mitsuboshi Belting Ltd | 超高分子量ポリエチレン樹脂組成物 |
CN1884362A (zh) * | 2006-05-30 | 2006-12-27 | 嘉兴中达自润轴承工业有限公司 | 桥梁支座滑移材料及其制备方法 |
CN101396571A (zh) * | 2007-09-30 | 2009-04-01 | 南京理工大学 | 纳米颗粒增强超高分子量聚乙烯人工关节材料及其制法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
周祥兴等: "《塑料助剂应用速查手册》", 31 October 2010, 印刷工业出版社 * |
董祥忠: "《特种成型与连接技术》", 31 May 2006, 化学工业出版社 * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105099348B (zh) * | 2015-09-01 | 2017-11-14 | 南通友邦金塑制品有限公司 | 一种光伏板支撑梁的支撑装置 |
CN105099348A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-11-25 | 南通友邦金塑制品有限公司 | 一种光伏板支撑梁的支撑装置 |
CN106626501B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-03-27 | 重庆龙悦食品有限公司 | 豆干挤出装置 |
CN106626501A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-10 | 重庆龙悦食品有限公司 | 豆干挤出装置 |
CN107586407A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-16 | 镇江市胜得机械制造有限责任公司 | 一种用于生产橡胶履带的补强剂 |
CN107722419A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-23 | 中玺新材料(安徽)有限公司 | 一种改性超高分子量聚乙烯复合材料 |
CN107652505A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-02 | 中玺新材料(安徽)有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法 |
CN109485992A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-03-19 | 浙江科普特新材料有限公司 | 一种高耐磨低摩擦系数的热塑性硫化橡胶组合物及其制备方法 |
CN109365797A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-22 | 汪杨志 | 一种含锑铜基粉末冶金减摩材料 |
CN109852039A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-06-07 | 长春安旨科技有限公司 | 一种复合型水润滑轴承材料及其制备方法 |
CN110079000A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-02 | 无锡市道普威控制索有限公司 | 一种摩托车拉线用套管 |
CN111423677A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-17 | 中山中科育成实业有限公司 | 一种系泊用耐磨自润滑材料及其制备方法和导缆孔 |
CN112521674A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 胜利新大新材料股份有限公司 | 一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料、管材及其制备方法 |
CN115926875A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-04-07 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种低摩擦高耐磨水润滑复合材料及其制备方法和应用 |
CN115926875B (zh) * | 2023-01-04 | 2024-05-03 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种低摩擦高耐磨水润滑复合材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104558767A (zh) | 一种耐磨环及其制备方法和应用 | |
RU2734476C1 (ru) | Графеновые микросферы в виде комка бумаги, композитный материал таких микросфер и способ изготовления таких микросфер | |
CN104004257B (zh) | 超高分子量聚乙烯改性耐磨复合管材及其制备方法 | |
CN104558766A (zh) | 一种超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法 | |
CN102757607B (zh) | 一种含氟密封软填料及其制备方法 | |
CN104558770A (zh) | 一种超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法 | |
CN100504091C (zh) | 一种聚合物自润滑薄层复合轴套及其制备方法 | |
CN104558769A (zh) | 一种气缸缸筒及制备方法和气缸 | |
CN101914254B (zh) | 曲轴油封用聚四氟乙烯复合材料及其制备方法 | |
CN103214788A (zh) | 一种耐磨、高强、轻质的聚醚醚酮复合材料 | |
CN102796602A (zh) | 一种复合型固体润滑棒外壳及其制备方法 | |
Sun et al. | Mechanical and tribological properties of polyoxymethylene modified with nanoparticles and solid lubricants | |
CN107057154A (zh) | 耐磨聚乙烯复合管材 | |
CN102321366A (zh) | 一种高耐磨改性尼龙组合物的制备与应用 | |
CN106146830A (zh) | 一种多层改性浇铸尼龙材料 | |
CN104530526A (zh) | 一种无纤维芯平面传动带及其制备方法 | |
JP2001089780A (ja) | 潤滑性樹脂組成物およびシールリング | |
CN103613903A (zh) | 耐摩擦复合材料及其制备方法 | |
CN116677830A (zh) | 耐磨聚乙烯管及其制备方法和应用 | |
CN105199208A (zh) | 一种用于抽油杆接箍的超高分子量聚乙烯复合材料的生产方法 | |
CN106867240A (zh) | 一种耐磨自润滑尼龙复合材料及其制备方法 | |
CN115340715A (zh) | 一种可注塑级高耐磨性高密度聚乙烯及其制备方法 | |
CN105017615A (zh) | 高软化点的超高分子量聚乙烯合金材料及其制备方法 | |
CN105038199A (zh) | 一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法与应用 | |
CN104534057A (zh) | 一种同步带齿轮及其轮齿条和制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |