專利名稱：多層復合改性尼龍齒輪/車輪及其制備方法
技術領域：
本發明屬于起重機械領域，具體涉及一種能承載高負荷和高轉速要求的尼龍齒輪 /車輪，還涉及該尼龍齒輪/車輪的制備方法。
背景技術：
車輪是起重機械行業中重要的部件之一。傳統工業中，一直采用鋼材和鑄鐵等金屬材料作為加工車輪的原材料，但金屬的自重較重，絕緣性差，潤滑性差，在高負荷和高轉速時耐磨性差，容易打滑，熱處理工藝復雜等缺點也十分明顯。齒輪是機械行業中最常用的部件之一。傳統工業中，一直采用鋼材和鑄鐵等金屬材料作為加工齒輪的原材料，但金屬的自重較重，絕緣性差，潤滑性差，金屬齒輪在高負荷和高轉速時耐磨性差，熱處理工藝復雜等缺點也十分明顯。隨著非金屬材料的發展，近年來，已有一些行業采用MC尼龍齒輪替代金屬齒輪，但由于單體鑄型尼龍齒輪無法像金屬齒輪一樣進行表面硬化處理，在很多對齒輪特性要求較高的領域如起重機械行業使用效果很不理想。技術方案本發明要解決的技術問題是現有車輪和齒輪在高負荷和高轉速時耐磨性差、熱處理工藝復雜，提供一種在高負荷和高轉速時耐磨性較好、無須進行復雜熱處理的多層復合改性尼龍齒輪/車輪及其制備方法。本發明的技術方案是以下述方式實現的一種多層復合改性尼龍齒輪/車輪， 包括軸承層，軸承層外設有主體層，主體層外設有耐磨層。上述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 55 65份，改性劑20 30份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體 1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0. 2 1份，熱穩定劑0. 1 0. 5 份。上述改性劑是聚苯醚樹脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亞胺。上述加工助劑I是脂肪酸類化合物或石墨或硅油或酒精或堿性納米蒙脫土。上述加工助劑II是三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈或亞磷酸酯。上述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，玻璃纖維15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0· 2 1份，熱穩定劑0. 1 0. 5 份。上述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0. 2 1份，熱穩定劑0. 1 0.5份。上述復合改性尼龍齒輪/車輪的制備方法，是按照下述步驟制備的(1)材料制備A、將尼龍6、改性劑、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、 聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和熱穩定劑按比例在攪拌機中混合5 7分鐘，之后把攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入改性劑，在溫度為230 250°C、 螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出軸承層所需材料；B、將尼龍6、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按比例在攪拌機中進行混合 5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入玻璃纖維，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出主體層所需材料；C、將尼龍、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按照比例在攪拌機中進行均勻混合5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出耐磨層所需材料。(2)在步驟(I)A中所制備的軸承層材料的加工面上涂刷脫模劑，將模具預熱至 170 190°C ；(3)將步驟⑵中的材料加入熔融爐中，在130 160°C、0. IlMPa的壓力下持續 7 10秒后加入固化劑，混合均勻后澆入模具，靜置脫模后得到軸承層的毛胚，將毛胚放入 IOO0C以上的水中浸泡50 70分鐘，取出冷卻至常溫；(4)在模具的主體層加工面涂刷脫模劑，將步驟(3)中得到毛胚放入模具中，之后將磨具和毛胚預熱至170 190°C ；(5)將步驟(I)B中得到的主體層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0. IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑，混合之后澆入步驟(4)的模具中，靜置脫模后得到軸承層和主體層的復合毛胚；(6)將步驟(5)中得到的復合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分鐘后，
取出冷卻至常溫；(7)在模具的耐磨層材料加工面涂刷脫模劑，并將步驟(6)處理過的復合毛胚放入模具中，之后將模具和復合毛胚預熱至170 190°C ；(8)將步驟(I)C中得到的耐磨層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0. IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑均勻混合，靜置脫模后得到軸承層、主體層和耐磨層的復合毛胚； (9)將步驟(8)得到的復合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡 120-200分鐘后，取出緩慢冷卻至常溫；(10)進行機械加工，制得所需尼龍齒輪/車輪。本發明中，多層復合改性尼龍齒輪或車輪充分利用多種改性尼龍的物理特性，包含三種擁有不同物理特性的改性尼龍，共分三層。分別是1、最外層即耐磨層，采用晶須增強尼龍，此種材料具有耐磨擦，低噪音，低振動，抗拉強度、彈性模量和沖擊強度高，自潤滑， 耐高溫，對鋼軌磨損小的特點；2、中間層即主體層，采用玻璃纖維增強尼龍，此種材料具有剛性高，耐腐蝕的特點；3、最內層即軸承層，采用耐熱、熱穩定增強尼龍，此種材料具有耐熱，耐腐蝕，熱穩定性強、不易變形，減震效果好，低噪音的特點。三層按從內到外的順序分別進行鑄造，最后通過機械加工制得所需成型齒輪或車輪。所得到的齒輪或車輪能承載高負荷和高轉速，且不需要熱處理。另外，本發明還具有以下優點 1.本發明最內層的軸承層，克服MC尼龍因自身特性即因溫度的升高或降低引起的膨脹或收縮，對軸承及整體機構產生的不良影響如軸承在空中松動或游動。2、可大規模鑄造，易于進行機械加工，減小對加工設備的磨損，大大節省加工成本。3、材料成本較低，僅材料成本可比金屬齒輪節省50%以上。4、重量大大降低，從而減輕設備的自重，節省運輸成本。5、相比金屬齒輪，無需進行熱處理，低碳環保。6、振動小，低噪音。7、具有很好的自潤滑性。
圖1是本發明的尼龍齒輪的立體示意圖；圖2是本發明的尼龍車輪的立體示意圖；圖3是本發明的尼龍車輪的剖視示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1所示，本發明所述的多層復合改性尼龍齒輪，包括軸承層1，軸承層1外設有主體層2，主體層2外設有耐磨層3。上述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :55份，改性劑聚苯醚樹脂30份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚體1份， 接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助劑I) :1份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈(加工助劑II) 0. 2份，酚類熱穩定劑0. 1份。上述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 45份，玻璃纖維35份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚體1份，接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助劑I) :1份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈(加工助劑II) 0.2份，酚類熱穩定劑0. 1份。上述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 45份，堿式硫酸鎂晶須35份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚體1份， 接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助劑I) :1份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈(加工助劑II) 0. 2份，酚類熱穩定劑0. 1份。所述復合改性尼龍齒輪制備方法是按照下述步驟制備的(1)材料制備A、將尼龍6、改性劑、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、 聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和熱穩定劑按比例在攪拌機中混合5 7分鐘，之后把攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入改性劑，在溫度為230 250°C、 螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出軸承層所需材料；B、將尼龍6、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按比例在攪拌機中進行混合 5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入玻璃纖維，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出主體層所需材料；C、將尼龍、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按照比例在攪拌機中進行均勻混合5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入堿式硫酸鎂晶須，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出耐磨層所需材料。(2)在模具的軸承層加工面上涂刷脫模劑，將模具預熱至170 190°C ；(3)將步驟(I)A中得到的材料加入熔融爐中，在130 160°C、0. IlMPa的壓力下持續7 10秒后加入固化劑，混合均勻后澆入模具，靜置脫模后得到軸承層的毛胚，將毛胚放入100°C以上的水中浸泡50 70分鐘，取出冷卻至常溫；(4)在模具的主體層加工面涂刷脫模劑，將步驟(3)中得到毛胚放入模具中，之后將磨具和毛胚預熱至170 190°C ；(5)將步驟(I)B中得到的主體層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0. IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑，混合之后澆入步驟(4)的模具中，靜置脫模后得到軸承層和主體層的復合毛胚；(6)將步驟(5)中得到的復合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分鐘后，
取出冷卻至常溫；(7)在模具的耐磨層材料加工面涂刷脫模劑，并將步驟(6)處理過的復合毛胚放入模具中，之后將模具和復合毛胚預熱至170 190°C ；(8)將步驟(I)C中得到的耐磨層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0. IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑均勻混合，靜置脫模后得到軸承層、主體層和耐磨層的復合毛胚；(9)將步驟(8)得到的復合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡 120-200分鐘 后，取出緩慢冷卻至常溫；(10)進行機械加工，制得所需尼龍齒輪。所得到的齒輪中，耐磨層3的厚度是齒輪齒高的2. 5 3. 5倍。當齒輪分度圓直徑大于350mm的時候，軸承層1厚度是齒輪分度圓直徑的0. 15 0. 3倍，比如，當分度圓直徑是400mm時，軸承層的厚度在60 120mm之間。
當齒輪分度圓直徑小于等于350mm的時候，軸承層1厚度是5 10mm，如5、6、7、 8、9 或 IOmm0本實施例的制備方法步驟(10)中，進行不同的機械加工，即可值得所需尼龍車輪 (如圖2和圖3所示)或者其它尼龍輪。對于所得到的尼龍車輪耐磨層3的厚度是車輪輪緣高d的2. 5 3. 5倍，比如說2、3或3. 5倍。當車輪直徑D大于350mm的時候，軸承層1 厚度是車輪直徑D的0. 15 0. 3倍，比如說車輪直徑D是600mm的時候，軸承層的厚度在 90 180mm之間。當車輪直徑D小于等于350mm的時候，軸承層1厚度是5 10mm，比如說 5、6、7、8、9 或 IOmm0本實施例中所述的重量份可以是g、kg、噸等等。所述酚類熱穩定劑可以是2，6_叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264)或四(4_羥基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧劑-1010)或3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯(抗氧劑-1076)。實施例2本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :56份，改性劑聚全氟乙烯丙烯29份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體 2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份， 石墨(加工助劑I) 2份，亞磷酸酯0. 3份，酚類熱穩定劑0. 2份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料 尼龍6 46份，玻璃纖維33份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助劑I) 2份，亞磷酸酯0. 3份，酚類熱穩定劑0. 2份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 :46份，鈦酸鉀晶須33份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助劑I) :2份，亞磷酸酯(加工助劑II) :0. 3份，酚類熱穩定劑0. 2份。其他同實施例1。實施例3本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :57份，改性劑聚苯醚28份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，硅油(加工助劑I) :3份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 4份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :47份，玻璃纖維31份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，硅油(加工助劑I) :3份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 4份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 :47份，堿式硫酸鎂晶31份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，硅油(加工助劑I) :3份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 4份，酚類熱穩定劑0. 3份。其他同實施例1。
實施例4本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 58份，改性劑聚酰亞胺27份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，酒精 (加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 5份，酚類熱穩定劑0. 4份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 48份，玻璃纖維29份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，酒精(加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 5份，酚類熱穩定劑0. 4份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 :48份，鈦酸鉀晶須29份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，酒精(加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 5份，酚類熱穩定劑0. 4份。其他同實施例1。實施例5本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 59份，改性劑聚酰亞胺26份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體1份， 接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈 0.6份，酚類熱穩定劑0. 5份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :49份，玻璃纖維27份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體1份，接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 6份， 酚類熱穩定劑0. 5份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 49份，堿式硫酸鎂晶須27份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體1份， 接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈 0.6份，酚類熱穩定劑0. 5份。其他同實施例1。實施例6本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :60份，改性劑聚苯醚樹脂25份，聚乙烯7份，乙烯-丙烯酸共聚體3份， 接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯7份，超高分子量聚乙烯2份，脂肪酸(加工助劑I) 6份，亞 磷酸酯0. 7份，酚類熱穩定劑0. 4份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :50份，玻璃纖維25份，聚乙烯7份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯7份，超高分子量聚乙烯2份，脂肪酸(加工助劑I) 6份，亞磷酸酯0. 7份，酚類熱穩定劑0. 4份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 50份，鈦酸鉀晶須25份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體1份，接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0.6 份，酚類熱穩定劑0. 5份。其他同實施例1。實施例7本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :61份，改性劑聚全氟乙烯丙烯24份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體 1份，接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯1份， 脂肪酸(加工助劑I) :7份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0.8 份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :51份，玻璃纖維23份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體1份，接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助劑I) :7份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 8份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 51份，堿式硫酸鎂晶須23份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚體1份， 接技三元乙丙膠1份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助劑I) :7份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 8份， 酚類熱穩定劑0. 3份。其他同實施例1。實施例8本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :62份，改性劑聚苯醚樹脂23份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨 (加工助劑I) 8份，亞磷酸酯0. 9份，酚類熱穩定劑0. 2份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :52份，玻璃纖維21份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助劑I) 8份，亞磷酸酯0. 9份，酚類熱穩定劑0. 2份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 :52份，鈦酸鉀晶須21份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助劑I) 8份，亞磷酸酯0. 9份，酚類熱穩定劑0. 2份。其他同實施例1。
實施例9本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 63份，改性劑聚酰亞胺22份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份， 接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助劑I) 6份，三甘醇雙-3- (3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 1份，酚類熱穩定劑0. 1份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :53份，玻璃纖維19份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯2份，硅油(加工助劑I) :6份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 1份，酚類熱穩定劑0. 1份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 53份，堿式硫酸鎂晶須19份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份， 接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助劑I) 6份，三甘醇雙-3- (3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 1份，酚類熱穩定劑0. 1份。一其他同實施例1。實施例10本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 64份，改性劑聚酰亞胺21份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體3份， 接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯3份，酒精 (加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 5份，酚類熱穩定劑0. 5份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :54份，玻璃纖維17份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 5份，酚類熱穩定劑0. 5份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 :54份，鈦酸鉀晶須17份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 5份，酚類熱穩定劑0. 5份。其他同實施例1。實施例11本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :65份，改性劑聚苯醚樹脂20份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :1份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0.2份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :55份，玻璃纖維15份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :1份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 2份， 酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 55份，堿式硫酸鎂晶須15份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :1份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈 0.2份，酚類熱穩定劑0. 3份。其他同實施例1。實施例12 本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :56份，改性劑聚苯醚樹脂29份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助劑I) :2份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚類熱穩定劑0. 2份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :48份，玻璃纖維35份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，硅油(加工助劑I) :2份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚類熱穩定劑0. 2份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 46份，堿式硫酸鎂晶須32份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助劑I) :2份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚類熱穩定劑0.2份。其他同實施例1。實施例13本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :59份，改性劑聚苯醚26份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助劑I) 3份，亞磷酸酯0. 4份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :50份，玻璃纖維29份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助劑I) 3份，亞磷酸酯0. 4份，酚類熱穩定劑0. 3份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料
尼龍6 :50份，鈦酸鉀晶須29份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠3份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助劑I) 3份，亞磷酸酯0. 4份，酚類熱穩定劑0. 3份。其他同實施例1。實施例14 本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :58份，改性劑聚苯醚27份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 3份，酚類熱穩定劑0. 4份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :48份，玻璃纖維28份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助劑I) 4份，亞磷酸酯0. 3份，酚類熱穩定劑0. 4份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 48份，堿式硫酸鎂晶須29份聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體2份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨 (加工助劑I) :4份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚類熱穩定劑0.4份。其他同實施例1。實施例15本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :62份，改性劑聚全氟乙烯丙烯22份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體 2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份， 堿性納米蒙脫土(加工助劑I) 5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 6份，酚類熱穩定劑0. 5份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :51份，玻璃纖維27份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 6份， 酚類熱穩定劑(0.5份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 51份，鈦酸鉀晶須27份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚體2份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，堿性納米蒙脫土(加工助劑I) :5份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0.6 份，酚類熱穩定劑0. 5份。其他同實施例1。實施例16本實施例中所述軸承層包括下述重量份的原材料尼龍6 :60份，改性劑聚苯醚24份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助劑I) :6份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 7份，酚類熱穩定劑0.4份。本實施例中所述主體層包括下述重量份的原材料尼龍6 :50份，玻璃纖維26份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體3份，接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助劑I) :6份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 7份，酚類熱穩定劑0.4份。本實施例中所述耐磨層包括下述重量份的原材料尼龍6 50份，堿式硫酸鎂晶須26份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚體3份， 接技三元乙丙膠2份，接技聚烯烴2份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯2份，石墨 (加工助劑I) :6份，三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 7份，酚類熱穩定劑0.4份。其他同實施例1。實施例17一種多層復合改性尼龍齒輪/車輪，包括軸承層1，軸承層1外設有主體層2，主體層2外設有耐磨層3。所述軸承層1包括下述重量份的原材料尼龍6 55 65份，改性劑20 30份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體 1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0. 2 1份，熱穩定劑0. 1 0. 5 份。所述改性劑是聚苯醚樹脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亞胺。所述述加工助劑I是脂肪酸類化合物或石墨或硅油或酒精或堿性納米蒙脫土。所述加工助劑II是三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈或亞磷酸酯。所述主體層2包括下述重量份的原材料尼龍6 :45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，玻璃纖維15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0· 2 1份，熱穩定劑0. 1 0. 5 份。所述耐磨層3包括下述重量份的原材料尼龍6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0. 2 1份，熱穩定劑0. 1 0.5份。所述晶須是堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須。本發明是按照下述步驟制備的(1)材料制備
Α、將尼龍6、改性劑、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、 聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和熱穩定劑按比例在攪拌機中混合5 7分鐘，之后把攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入改性劑，在溫度為230 250°C、 螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出軸承層所需材料；B、將尼龍6、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按比例在攪拌機中進行混合 5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入玻璃纖維，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出主體層所需材料；C、將尼龍、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按照比例在攪拌機中進行均勻混合5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出耐磨層所需材料。(2)在模具的軸承層加工面上涂刷脫模劑，將模具預熱至170 190°C ；(3)將步驟(I)A中得到的材料加入熔融爐中，在130 160°C、0. IlMPa的壓力下持續7 10秒后加入固化劑，混合均勻后澆入模具，靜置脫模后得到軸承層的毛胚，將毛胚放入100°C以上的水中浸泡50 70分鐘，取出冷卻至常溫；(4)在模具的主體層加工面涂刷脫模劑，將步驟(3)中得到毛胚放入模具中，之后將磨具和毛胚預熱至170 190°C ；(5)將步驟(I)B中得到的主體層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0. IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑，混合之后澆入步驟(4)的模具中，靜置脫模后得到軸承層和主體層的復合毛胚；(6)將步驟(5)中得到的復合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分鐘后，
取出冷卻至常溫；(7)在模具的耐磨層材料加工面涂刷脫模劑，并將步驟(6)處理過的復合毛胚放入模具中，之后將模具和復合毛胚預熱至170 190°C ；(8)將步驟(I)C中得到的耐磨層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0. IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑均勻混合，靜置脫模后得到軸承層、主體層和耐磨層的復合毛胚；(9)將步驟(8)得到的復合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡 120-200分鐘后，取出緩慢冷卻至常溫；(10)進行機械加工，制得所需尼龍齒輪/車輪。其他同實施例1。
權利要求
1.一種多層復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于包括軸承層(1)，軸承層(1)外設有主體層(2)，主體層(2)外設有耐磨層(3)。
2.根據權利要求1所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述軸承層(1)包括下述重量份的原材料尼龍6 55 65份，改性劑20 30份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0.2 1份，熱穩定劑0. 1 0.5份。
3.根據權利要求2所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述改性劑是聚苯醚樹脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亞胺。
4.根據權利要求2所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述加工助劑I是脂肪酸類化合物或石墨或硅油或酒精或堿性納米蒙脫土。
5.根據權利要求2所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述加工助劑II是三甘醇雙-3_(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈或亞磷酸酯。
6.根據權利要求1所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述主體層(2)包括下述重量份的原材料尼龍6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，玻璃纖維15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0· 2 1份，熱穩定劑0. 1 0. 5 份。
7.根據權利要求1所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述耐磨層(3)包括下述重量份的原材料尼龍6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚體1 3份，接技三元乙丙膠1 3份，接技聚烯烴1 4份，堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助劑I :1 8份，加工助劑II :0.2 1份， 熱穩定劑0. 1 0. 5份。
8.根據權利要求7所述的復合改性尼龍齒輪/車輪，其特征在于所述晶須是堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須。
9.如權利要求1 8之一所述的復合改性尼龍齒輪/車輪的制備方法，其特征在于是按照下述步驟制備的(1)材料制備A、將尼龍6、改性劑、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和熱穩定劑按比例在攪拌機中混合5 7分鐘，之后把攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入改性劑，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出軸承層所需材料；B、將尼龍6、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、 超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按比例在攪拌機中進行混合5 7 分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入玻璃纖維，在溫度為 230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出主體層所需材料；C、將尼龍、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚體、接技三元乙丙膠、接技聚烯烴、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助劑I、加工助劑II和熱穩定劑按照比例在攪拌機中進行均勻混合5 7分鐘，將攪拌好的物料投入雙螺桿擠出機的進料口，并在塑化前期加入堿式硫酸鎂晶須或鈦酸鉀晶須，在溫度為230 250°C、螺桿轉速為250 400轉/分的條件下擠出耐磨層所需材料。(2)在模具的軸承層加工面上涂刷脫模劑，將模具預熱至170 190°C；(3)將步驟(I)A中得到的材料加入熔融爐中，在130 160°C、0.IlMPa的壓力下持續 7 10秒后加入固化劑，混合均勻后澆入模具，靜置脫模后得到軸承層的毛胚，將毛胚放入 IOO0C以上的水中浸泡50 70分鐘，取出冷卻至常溫；(4)在模具的主體層加工面涂刷脫模劑，將步驟(3)中得到毛胚放入模具中，之后將磨具和毛胚預熱至170 190°C ；(5)將步驟(I)B中得到的主體層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0.IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑，混合之后澆入步驟(4)的模具中，靜置脫模后得到軸承層和主體層的復合毛胚；(6)將步驟(5)中得到的復合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分鐘后，取出冷卻至常溫； (7)在模具的耐磨層材料加工面涂刷脫模劑，并將步驟(6)處理過的復合毛胚放入模具中，之后將模具和復合毛胚預熱至170 190°C ；(8)將步驟(I)C中得到的耐磨層材料加入熔融爐中，在130 160°C，0.IlMpa壓力下持續7 10秒后加入固化劑均勻混合，靜置脫模后得到軸承層、主體層和耐磨層的復合毛胚；(9)將步驟(8)得到的復合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡120-200 分鐘后，取出緩慢冷卻至常溫；(10)進行機械加工，制得所需尼龍齒輪/車輪。
全文摘要
本發明公開了一種多層復合改性尼龍齒輪/車輪及其制備方法，屬于傳動領域。所述層復合改性尼龍齒輪/車輪包括軸承層，軸承層外設有主體層，主體層外設有耐磨層。本發明中，多層復合改性尼龍齒輪或車輪充分利用多種改性尼龍的物理特性，包含三種擁有不同物理特性的改性尼龍，共分三層。分別是1、最外層即耐磨層，采用晶須增強尼龍；2、中間層即主體層，采用玻璃纖維增強尼龍；3、最內層即軸承層，采用耐熱、熱穩定增強尼龍。三層按從內到外的順序分別進行鑄造，最后通過機械加工制得所需成型齒輪或車輪。所得到的齒輪或車輪能承載高負荷和高轉速，且不需要熱處理。
文檔編號C08L77/02GK102200184SQ20101012898
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月22日 優先權日2010年3月22日
發明者郭文學 申請人:郭文學