专利名称：多层复合改性尼龙齿轮/车轮及其制备方法
技术领域：
本发明属于起重机械领域，具体涉及一种能承载高负荷和高转速要求的尼龙齿轮 /车轮，还涉及该尼龙齿轮/车轮的制备方法。
背景技术：
车轮是起重机械行业中重要的部件之一。传统工业中，一直采用钢材和铸铁等金属材料作为加工车轮的原材料，但金属的自重较重，绝缘性差，润滑性差，在高负荷和高转速时耐磨性差，容易打滑，热处理工艺复杂等缺点也十分明显。齿轮是机械行业中最常用的部件之一。传统工业中，一直采用钢材和铸铁等金属材料作为加工齿轮的原材料，但金属的自重较重，绝缘性差，润滑性差，金属齿轮在高负荷和高转速时耐磨性差，热处理工艺复杂等缺点也十分明显。随着非金属材料的发展，近年来，已有一些行业采用MC尼龙齿轮替代金属齿轮，但由于单体铸型尼龙齿轮无法像金属齿轮一样进行表面硬化处理，在很多对齿轮特性要求较高的领域如起重机械行业使用效果很不理想。技术方案本发明要解决的技术问题是现有车轮和齿轮在高负荷和高转速时耐磨性差、热处理工艺复杂，提供一种在高负荷和高转速时耐磨性较好、无须进行复杂热处理的多层复合改性尼龙齿轮/车轮及其制备方法。本发明的技术方案是以下述方式实现的一种多层复合改性尼龙齿轮/车轮， 包括轴承层，轴承层外设有主体层，主体层外设有耐磨层。上述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 55 65份，改性剂20 30份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体 1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0. 2 1份，热稳定剂0. 1 0. 5 份。上述改性剂是聚苯醚树脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亚胺。上述加工助剂I是脂肪酸类化合物或石墨或硅油或酒精或碱性纳米蒙脱土。上述加工助剂II是三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈或亚磷酸酯。上述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，玻璃纤维15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0· 2 1份，热稳定剂0. 1 0. 5 份。上述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0. 2 1份，热稳定剂0. 1 0.5份。上述复合改性尼龙齿轮/车轮的制备方法，是按照下述步骤制备的(1)材料制备A、将尼龙6、改性剂、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、 聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和热稳定剂按比例在搅拌机中混合5 7分钟，之后把搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入改性剂，在温度为230 250°C、 螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出轴承层所需材料；B、将尼龙6、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按比例在搅拌机中进行混合 5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入玻璃纤维，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出主体层所需材料；C、将尼龙、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按照比例在搅拌机中进行均勻混合5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出耐磨层所需材料。(2)在步骤(I)A中所制备的轴承层材料的加工面上涂刷脱模剂，将模具预热至 170 190°C ；(3)将步骤⑵中的材料加入熔融炉中，在130 160°C、0. IlMPa的压力下持续 7 10秒后加入固化剂，混合均勻后浇入模具，静置脱模后得到轴承层的毛胚，将毛胚放入 IOO0C以上的水中浸泡50 70分钟，取出冷却至常温；(4)在模具的主体层加工面涂刷脱模剂，将步骤(3)中得到毛胚放入模具中，之后将磨具和毛胚预热至170 190°C ；(5)将步骤(I)B中得到的主体层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂，混合之后浇入步骤(4)的模具中，静置脱模后得到轴承层和主体层的复合毛胚；(6)将步骤(5)中得到的复合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分钟后，
取出冷却至常温；(7)在模具的耐磨层材料加工面涂刷脱模剂，并将步骤(6)处理过的复合毛胚放入模具中，之后将模具和复合毛胚预热至170 190°C ；(8)将步骤(I)C中得到的耐磨层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂均勻混合，静置脱模后得到轴承层、主体层和耐磨层的复合毛胚； (9)将步骤(8)得到的复合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡 120-200分钟后，取出缓慢冷却至常温；(10)进行机械加工，制得所需尼龙齿轮/车轮。本发明中，多层复合改性尼龙齿轮或车轮充分利用多种改性尼龙的物理特性，包含三种拥有不同物理特性的改性尼龙，共分三层。分别是1、最外层即耐磨层，采用晶须增强尼龙，此种材料具有耐磨擦，低噪音，低振动，抗拉强度、弹性模量和冲击强度高，自润滑， 耐高温，对钢轨磨损小的特点；2、中间层即主体层，采用玻璃纤维增强尼龙，此种材料具有刚性高，耐腐蚀的特点；3、最内层即轴承层，采用耐热、热稳定增强尼龙，此种材料具有耐热，耐腐蚀，热稳定性强、不易变形，减震效果好，低噪音的特点。三层按从内到外的顺序分别进行铸造，最后通过机械加工制得所需成型齿轮或车轮。所得到的齿轮或车轮能承载高负荷和高转速，且不需要热处理。另外，本发明还具有以下优点 1.本发明最内层的轴承层，克服MC尼龙因自身特性即因温度的升高或降低引起的膨胀或收缩，对轴承及整体机构产生的不良影响如轴承在空中松动或游动。2、可大规模铸造，易于进行机械加工，减小对加工设备的磨损，大大节省加工成本。3、材料成本较低，仅材料成本可比金属齿轮节省50%以上。4、重量大大降低，从而减轻设备的自重，节省运输成本。5、相比金属齿轮，无需进行热处理，低碳环保。6、振动小，低噪音。7、具有很好的自润滑性。
图1是本发明的尼龙齿轮的立体示意图；图2是本发明的尼龙车轮的立体示意图；图3是本发明的尼龙车轮的剖视示意图。
具体实施例方式实施例1如图1所示，本发明所述的多层复合改性尼龙齿轮，包括轴承层1，轴承层1外设有主体层2，主体层2外设有耐磨层3。上述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :55份，改性剂聚苯醚树脂30份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚体1份， 接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助剂I) :1份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈(加工助剂II) 0. 2份，酚类热稳定剂0. 1份。上述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 45份，玻璃纤维35份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚体1份，接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助剂I) :1份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈(加工助剂II) 0.2份，酚类热稳定剂0. 1份。上述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 45份，碱式硫酸镁晶须35份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚体1份， 接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助剂I) :1份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈(加工助剂II) 0. 2份，酚类热稳定剂0. 1份。所述复合改性尼龙齿轮制备方法是按照下述步骤制备的(1)材料制备A、将尼龙6、改性剂、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、 聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和热稳定剂按比例在搅拌机中混合5 7分钟，之后把搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入改性剂，在温度为230 250°C、 螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出轴承层所需材料；B、将尼龙6、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按比例在搅拌机中进行混合 5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入玻璃纤维，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出主体层所需材料；C、将尼龙、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按照比例在搅拌机中进行均勻混合5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入碱式硫酸镁晶须，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出耐磨层所需材料。(2)在模具的轴承层加工面上涂刷脱模剂，将模具预热至170 190°C ；(3)将步骤(I)A中得到的材料加入熔融炉中，在130 160°C、0. IlMPa的压力下持续7 10秒后加入固化剂，混合均勻后浇入模具，静置脱模后得到轴承层的毛胚，将毛胚放入100°C以上的水中浸泡50 70分钟，取出冷却至常温；(4)在模具的主体层加工面涂刷脱模剂，将步骤(3)中得到毛胚放入模具中，之后将磨具和毛胚预热至170 190°C ；(5)将步骤(I)B中得到的主体层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂，混合之后浇入步骤(4)的模具中，静置脱模后得到轴承层和主体层的复合毛胚；(6)将步骤(5)中得到的复合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分钟后，
取出冷却至常温；(7)在模具的耐磨层材料加工面涂刷脱模剂，并将步骤(6)处理过的复合毛胚放入模具中，之后将模具和复合毛胚预热至170 190°C ；(8)将步骤(I)C中得到的耐磨层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂均勻混合，静置脱模后得到轴承层、主体层和耐磨层的复合毛胚；(9)将步骤(8)得到的复合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡 120-200分钟 后，取出缓慢冷却至常温；(10)进行机械加工，制得所需尼龙齿轮。所得到的齿轮中，耐磨层3的厚度是齿轮齿高的2. 5 3. 5倍。当齿轮分度圆直径大于350mm的时候，轴承层1厚度是齿轮分度圆直径的0. 15 0. 3倍，比如，当分度圆直径是400mm时，轴承层的厚度在60 120mm之间。
当齿轮分度圆直径小于等于350mm的时候，轴承层1厚度是5 10mm，如5、6、7、 8、9 或 IOmm0本实施例的制备方法步骤(10)中，进行不同的机械加工，即可值得所需尼龙车轮 (如图2和图3所示)或者其它尼龙轮。对于所得到的尼龙车轮耐磨层3的厚度是车轮轮缘高d的2. 5 3. 5倍，比如说2、3或3. 5倍。当车轮直径D大于350mm的时候，轴承层1 厚度是车轮直径D的0. 15 0. 3倍，比如说车轮直径D是600mm的时候，轴承层的厚度在 90 180mm之间。当车轮直径D小于等于350mm的时候，轴承层1厚度是5 10mm，比如说 5、6、7、8、9 或 IOmm0本实施例中所述的重量份可以是g、kg、吨等等。所述酚类热稳定剂可以是2，6_叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂-264)或四(4_羟基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧剂-1010)或3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯(抗氧剂-1076)。实施例2本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :56份，改性剂聚全氟乙烯丙烯29份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体 2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份， 石墨(加工助剂I) 2份，亚磷酸酯0. 3份，酚类热稳定剂0. 2份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料 尼龙6 46份，玻璃纤维33份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助剂I) 2份，亚磷酸酯0. 3份，酚类热稳定剂0. 2份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 :46份，钛酸钾晶须33份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助剂I) :2份，亚磷酸酯(加工助剂II) :0. 3份，酚类热稳定剂0. 2份。其他同实施例1。实施例3本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :57份，改性剂聚苯醚28份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，硅油(加工助剂I) :3份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 4份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :47份，玻璃纤维31份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，硅油(加工助剂I) :3份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 4份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 :47份，碱式硫酸镁晶31份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，硅油(加工助剂I) :3份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 4份，酚类热稳定剂0. 3份。其他同实施例1。
实施例4本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 58份，改性剂聚酰亚胺27份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，酒精 (加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 5份，酚类热稳定剂0. 4份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 48份，玻璃纤维29份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，酒精(加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 5份，酚类热稳定剂0. 4份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 :48份，钛酸钾晶须29份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，酒精(加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 5份，酚类热稳定剂0. 4份。其他同实施例1。实施例5本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 59份，改性剂聚酰亚胺26份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体1份， 接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈 0.6份，酚类热稳定剂0. 5份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :49份，玻璃纤维27份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体1份，接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 6份， 酚类热稳定剂0. 5份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 49份，碱式硫酸镁晶须27份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体1份， 接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈 0.6份，酚类热稳定剂0. 5份。其他同实施例1。实施例6本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :60份，改性剂聚苯醚树脂25份，聚乙烯7份，乙烯-丙烯酸共聚体3份， 接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯7份，超高分子量聚乙烯2份，脂肪酸(加工助剂I) 6份，亚 磷酸酯0. 7份，酚类热稳定剂0. 4份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :50份，玻璃纤维25份，聚乙烯7份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯7份，超高分子量聚乙烯2份，脂肪酸(加工助剂I) 6份，亚磷酸酯0. 7份，酚类热稳定剂0. 4份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 50份，钛酸钾晶须25份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体1份，接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0.6 份，酚类热稳定剂0. 5份。其他同实施例1。实施例7本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :61份，改性剂聚全氟乙烯丙烯24份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体 1份，接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯1份， 脂肪酸(加工助剂I) :7份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0.8 份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :51份，玻璃纤维23份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体1份，接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助剂I) :7份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 8份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 51份，碱式硫酸镁晶须23份，聚乙烯6份，乙烯-丙烯酸共聚体1份， 接技三元乙丙胶1份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯1份，脂肪酸(加工助剂I) :7份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 8份， 酚类热稳定剂0. 3份。其他同实施例1。实施例8本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :62份，改性剂聚苯醚树脂23份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨 (加工助剂I) 8份，亚磷酸酯0. 9份，酚类热稳定剂0. 2份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :52份，玻璃纤维21份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助剂I) 8份，亚磷酸酯0. 9份，酚类热稳定剂0. 2份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 :52份，钛酸钾晶须21份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助剂I) 8份，亚磷酸酯0. 9份，酚类热稳定剂0. 2份。其他同实施例1。
实施例9本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 63份，改性剂聚酰亚胺22份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份， 接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助剂I) 6份，三甘醇双-3- (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 1份，酚类热稳定剂0. 1份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :53份，玻璃纤维19份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯2份，硅油(加工助剂I) :6份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 1份，酚类热稳定剂0. 1份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 53份，碱式硫酸镁晶须19份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份， 接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助剂I) 6份，三甘醇双-3- (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 1份，酚类热稳定剂0. 1份。一其他同实施例1。实施例10本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 64份，改性剂聚酰亚胺21份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体3份， 接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯3份，酒精 (加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 5份，酚类热稳定剂0. 5份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :54份，玻璃纤维17份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 5份，酚类热稳定剂0. 5份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 :54份，钛酸钾晶须17份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 5份，酚类热稳定剂0. 5份。其他同实施例1。实施例11本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :65份，改性剂聚苯醚树脂20份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :1份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0.2份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :55份，玻璃纤维15份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :1份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 2份， 酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 55份，碱式硫酸镁晶须15份，聚乙烯2份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃1份，聚四氟乙烯2份，超高分子量聚乙烯1份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :1份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈 0.2份，酚类热稳定剂0. 3份。其他同实施例1。实施例12 本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :56份，改性剂聚苯醚树脂29份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助剂I) :2份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚类热稳定剂0. 2份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :48份，玻璃纤维35份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，硅油(加工助剂I) :2份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚类热稳定剂0. 2份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 46份，碱式硫酸镁晶须32份，聚乙烯3份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯3份，超高分子量聚乙烯2份，硅油 (加工助剂I) :2份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚类热稳定剂0.2份。其他同实施例1。实施例13本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :59份，改性剂聚苯醚26份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助剂I) 3份，亚磷酸酯0. 4份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :50份，玻璃纤维29份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助剂I) 3份，亚磷酸酯0. 4份，酚类热稳定剂0. 3份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料
尼龙6 :50份，钛酸钾晶须29份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶3份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯4份，超高分子量聚乙烯3份，酒精(加工助剂I) 3份，亚磷酸酯0. 4份，酚类热稳定剂0. 3份。其他同实施例1。实施例14 本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :58份，改性剂聚苯醚27份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 3份，酚类热稳定剂0. 4份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :48份，玻璃纤维28份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨(加工助剂I) 4份，亚磷酸酯0. 3份，酚类热稳定剂0. 4份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 48份，碱式硫酸镁晶须29份聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体2份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃4份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯4份，石墨 (加工助剂I) :4份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 3份，酚类热稳定剂0.4份。其他同实施例1。实施例15本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :62份，改性剂聚全氟乙烯丙烯22份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体 2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份， 碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) 5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 6份，酚类热稳定剂0. 5份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :51份，玻璃纤维27份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 6份， 酚类热稳定剂(0.5份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 51份，钛酸钾晶须27份，聚乙烯4份，乙烯-丙烯酸共聚体2份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃3份，聚四氟乙烯6份，超高分子量聚乙烯3份，碱性纳米蒙脱土(加工助剂I) :5份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0.6 份，酚类热稳定剂0. 5份。其他同实施例1。实施例16本实施例中所述轴承层包括下述重量份的原材料尼龙6 :60份，改性剂聚苯醚24份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助剂I) :6份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 7份，酚类热稳定剂0.4份。本实施例中所述主体层包括下述重量份的原材料尼龙6 :50份，玻璃纤维26份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体3份，接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯2份，石墨(加工助剂I) :6份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 7份，酚类热稳定剂0.4份。本实施例中所述耐磨层包括下述重量份的原材料尼龙6 50份，碱式硫酸镁晶须26份，聚乙烯5份，乙烯-丙烯酸共聚体3份， 接技三元乙丙胶2份，接技聚烯烃2份，聚四氟乙烯5份，超高分子量聚乙烯2份，石墨 (加工助剂I) :6份，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0. 7份，酚类热稳定剂0.4份。其他同实施例1。实施例17一种多层复合改性尼龙齿轮/车轮，包括轴承层1，轴承层1外设有主体层2，主体层2外设有耐磨层3。所述轴承层1包括下述重量份的原材料尼龙6 55 65份，改性剂20 30份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体 1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0. 2 1份，热稳定剂0. 1 0. 5 份。所述改性剂是聚苯醚树脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亚胺。所述述加工助剂I是脂肪酸类化合物或石墨或硅油或酒精或碱性纳米蒙脱土。所述加工助剂II是三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈或亚磷酸酯。所述主体层2包括下述重量份的原材料尼龙6 :45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，玻璃纤维15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0· 2 1份，热稳定剂0. 1 0. 5 份。所述耐磨层3包括下述重量份的原材料尼龙6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0. 2 1份，热稳定剂0. 1 0.5份。所述晶须是碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须。本发明是按照下述步骤制备的(1)材料制备
Α、将尼龙6、改性剂、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、 聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和热稳定剂按比例在搅拌机中混合5 7分钟，之后把搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入改性剂，在温度为230 250°C、 螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出轴承层所需材料；B、将尼龙6、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按比例在搅拌机中进行混合 5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入玻璃纤维，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出主体层所需材料；C、将尼龙、聚乙烯、乙烯_丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按照比例在搅拌机中进行均勻混合5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出耐磨层所需材料。(2)在模具的轴承层加工面上涂刷脱模剂，将模具预热至170 190°C ；(3)将步骤(I)A中得到的材料加入熔融炉中，在130 160°C、0. IlMPa的压力下持续7 10秒后加入固化剂，混合均勻后浇入模具，静置脱模后得到轴承层的毛胚，将毛胚放入100°C以上的水中浸泡50 70分钟，取出冷却至常温；(4)在模具的主体层加工面涂刷脱模剂，将步骤(3)中得到毛胚放入模具中，之后将磨具和毛胚预热至170 190°C ；(5)将步骤(I)B中得到的主体层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂，混合之后浇入步骤(4)的模具中，静置脱模后得到轴承层和主体层的复合毛胚；(6)将步骤(5)中得到的复合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分钟后，
取出冷却至常温；(7)在模具的耐磨层材料加工面涂刷脱模剂，并将步骤(6)处理过的复合毛胚放入模具中，之后将模具和复合毛胚预热至170 190°C ；(8)将步骤(I)C中得到的耐磨层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂均勻混合，静置脱模后得到轴承层、主体层和耐磨层的复合毛胚；(9)将步骤(8)得到的复合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡 120-200分钟后，取出缓慢冷却至常温；(10)进行机械加工，制得所需尼龙齿轮/车轮。其他同实施例1。
权利要求
1.一种多层复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于包括轴承层(1)，轴承层(1)外设有主体层(2)，主体层(2)外设有耐磨层(3)。
2.根据权利要求1所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述轴承层(1)包括下述重量份的原材料尼龙6 55 65份，改性剂20 30份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0.2 1份，热稳定剂0. 1 0.5份。
3.根据权利要求2所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述改性剂是聚苯醚树脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亚胺。
4.根据权利要求2所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述加工助剂I是脂肪酸类化合物或石墨或硅油或酒精或碱性纳米蒙脱土。
5.根据权利要求2所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述加工助剂II是三甘醇双-3_(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈或亚磷酸酯。
6.根据权利要求1所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述主体层(2)包括下述重量份的原材料尼龙6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，玻璃纤维15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0· 2 1份，热稳定剂0. 1 0. 5 份。
7.根据权利要求1所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述耐磨层(3)包括下述重量份的原材料尼龙6 45 55份，聚乙烯2 7份，乙烯-丙烯酸共聚体1 3份，接技三元乙丙胶1 3份，接技聚烯烃1 4份，碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须15 35份，聚四氟乙烯2 7份，超高分子量聚乙烯1 4份，加工助剂I :1 8份，加工助剂II :0.2 1份， 热稳定剂0. 1 0. 5份。
8.根据权利要求7所述的复合改性尼龙齿轮/车轮，其特征在于所述晶须是碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须。
9.如权利要求1 8之一所述的复合改性尼龙齿轮/车轮的制备方法，其特征在于是按照下述步骤制备的(1)材料制备A、将尼龙6、改性剂、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和热稳定剂按比例在搅拌机中混合5 7分钟，之后把搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入改性剂，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出轴承层所需材料；B、将尼龙6、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、 超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按比例在搅拌机中进行混合5 7 分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入玻璃纤维，在温度为 230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出主体层所需材料；C、将尼龙、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按照比例在搅拌机中进行均勻混合5 7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须，在温度为230 250°C、螺杆转速为250 400转/分的条件下挤出耐磨层所需材料。(2)在模具的轴承层加工面上涂刷脱模剂，将模具预热至170 190°C；(3)将步骤(I)A中得到的材料加入熔融炉中，在130 160°C、0.IlMPa的压力下持续 7 10秒后加入固化剂，混合均勻后浇入模具，静置脱模后得到轴承层的毛胚，将毛胚放入 IOO0C以上的水中浸泡50 70分钟，取出冷却至常温；(4)在模具的主体层加工面涂刷脱模剂，将步骤(3)中得到毛胚放入模具中，之后将磨具和毛胚预热至170 190°C ；(5)将步骤(I)B中得到的主体层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0.IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂，混合之后浇入步骤(4)的模具中，静置脱模后得到轴承层和主体层的复合毛胚；(6)将步骤(5)中得到的复合毛胚放入100°C以上的水中，浸泡50 70分钟后，取出冷却至常温； (7)在模具的耐磨层材料加工面涂刷脱模剂，并将步骤(6)处理过的复合毛胚放入模具中，之后将模具和复合毛胚预热至170 190°C ；(8)将步骤(I)C中得到的耐磨层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0.IlMpa压力下持续7 10秒后加入固化剂均勻混合，静置脱模后得到轴承层、主体层和耐磨层的复合毛胚；(9)将步骤(8)得到的复合毛胚放入100°C以上的水和酒精的混合物中，浸泡120-200 分钟后，取出缓慢冷却至常温；(10)进行机械加工，制得所需尼龙齿轮/车轮。
全文摘要
本发明公开了一种多层复合改性尼龙齿轮/车轮及其制备方法，属于传动领域。所述层复合改性尼龙齿轮/车轮包括轴承层，轴承层外设有主体层，主体层外设有耐磨层。本发明中，多层复合改性尼龙齿轮或车轮充分利用多种改性尼龙的物理特性，包含三种拥有不同物理特性的改性尼龙，共分三层。分别是1、最外层即耐磨层，采用晶须增强尼龙；2、中间层即主体层，采用玻璃纤维增强尼龙；3、最内层即轴承层，采用耐热、热稳定增强尼龙。三层按从内到外的顺序分别进行铸造，最后通过机械加工制得所需成型齿轮或车轮。所得到的齿轮或车轮能承载高负荷和高转速，且不需要热处理。
文档编号C08L77/02GK102200184SQ20101012898
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者郭文学 申请人:郭文学