专利名称：一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法
技术领域：
本发明属于表面工程领域，特别涉及一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法。
背景技术：
槽筒是槽筒式络筒机上的重要卷绕部件之一，是重要核心エ艺零件。槽筒形状通常是ー个圆柱沟槽凸轮，在它的圆周面上，沿轴向刻制有一条封闭的往复螺旋沟槽。在它的圆周面上，沿轴向刻制有一条封闭的往复螺旋沟槽。槽筒主要工作部位是槽筒圆周表面的螺旋槽，络纱时主要利用槽简上螺旋型沟槽实现纱线的圆周运动和沿轴向方向的往复运动，使纱线以螺旋线的形状均匀地卷绕在筒管的表面而形成筒子。由于槽筒外表面和沟槽表面与纱线长期的高速摩擦，造成槽筒极易磨损进而报废。因此，它逐渐成为纺织机械中关键损耗件之一，国内外对此都很重视。目前，国内广泛生产和使用的主要是酚醛塑料槽筒，但是从性能上来看存在着不足首先，高速运转下，酚醛塑料槽筒与纱筒表面易摩擦起电，造成绝缘电阻很高(1013 1016 Ω)，产生的静电无法泄漏，导致塑料槽筒的表面形成了较强的静电场，而静电场的产生会给导纱与并纱带来十分不利的影响；其次，酚醛塑料槽筒的硬度低(30 40HBS)，耐磨性较差，在连续的干摩擦条件下，塑料槽筒的使用寿命为仅为3个月左右，全国毎年造成将近3000万元的经济损失。与耐磨性好但成本较高的铝合金、不锈钢等槽筒相比，酚醛塑料槽筒因低成本和良好的可加工性仍然在络筒机上广泛应用，但因其低耐磨性和非导电性极大影响纱线质量，纺织业希望有导电、耐磨价廉的新型酚醛塑料槽筒，以适应络化纤纱的需要。由于槽筒的主要磨损部位为外表面及沟槽部分，因此可以仅对酚醛塑料的表面进行改性，可以有效地节约成本，提高资源、能源有效利用率。化学镀技术(EletrolessPlating)由于具有エ艺简单，获得镀层性能优越，且适用于任意复杂形状的エ件表面等特点而得到了越来越多的重视，并且可直接镀在各种基体上。槽筒沟槽最窄的部分只有3. 5_，最深部分可达21. 5_，对于如此异型构件采用化学镀进行表面改性具有不可比拟的优势。
发明内容
针对现有酚醛塑料槽筒耐磨性较差的现状，本发明拟解决的技术问题是，设计一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法。该方法可以有效提高槽筒的耐磨性，并且简单易操作。本发明提供的一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法，包括如下步骤(I)酚醛塑料槽筒表面预处理；①将酚醛塑料槽筒打磨抛光后清洗，然后在100 120°C温度下干燥8h 10h。②将①中清洗好的槽筒浸入到由氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液组成的混合溶液中，温度控制在50 60°C，随后用去离子水清洗，然后浸入到磷酸溶液中，完成后用去离子水清洗。③将②中槽筒浸入到双氧水和硫酸组成的混合液中浸溃O lOmin，取出后用去离子水清洗。 (2)酚醛塑料槽筒表面敏化活化；①将⑴中步骤③处理后的槽筒浸入到由氯化亚锡和盐酸组成的敏化液中，浸溃5 lOmin，然后用去离子水清洗。②将①中清洗好敏化试样浸入到由氯化钯和盐酸的活化液中，常温下浸溃2 5min，然后用去离子水清洗。 (3)酚醛塑料槽筒表面化学镀；将(2)中步骤②清洗好槽筒放入到由硫酸镍、乳酸、丙酸组成的混合液A中，然后将A液放入到水浴中加热，将由次亚磷酸钠，无水こ酸钠，硫脲组成的缓和B液倒入到A液中，在一定的温度和PH值条件下进行45 60min化学镀，即可得到可提高酚醛塑料槽筒耐磨性的镍-磷合金化学镀层。预处理过程用的所述氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的浓度分别为O. 5 I. 5mol/L和 O. 5 I. 5mol/L。所述磷酸与去离子水体积比为I : 3 I : 5。所述双氧水和硫酸组成的混合液中，二者的体积比为I : 3.5 I : 5.5。敏化液中所述氯化亚锡和盐酸的浓度分别为8 12g/L和35 45ml/L。活化液中所述氯化钯和盐酸的浓度分别为O. I O. 4g/L，55 65ml/L。化学镀过程中所述混合液A中硫酸镍、乳酸和丙酸的浓度分别为28 40g/L、6 10g/L 和 6 10g/Lo所述混合液B中次亚磷酸钠、无水こ酸钠和硫脲的浓度分别为22 34g/L、10 20g/L 和 0. 5 lmg/Lo所述化学镀液温度为80 95°C。所述化学镀液pH控制在4. 4 5. 4。本发明的有益效果为(I)采用硫酸-双氧水酸蚀处理酚醛塑料，改善了酚醛塑料基材的亲水性，使其能够与敏化活化液进行充分接触，进ー步提高了化学镀液的利用率，为获得均匀的镀层提供了条件。(2)化学镀镍层在酚醛塑料槽筒表面的成功涂覆，可以有效提高酚醛塑料槽筒表面性能，为酚醛塑料基体エ件的性能改善提供了新的思路。(3)酚醛塑料槽筒表面耐磨性的改善，可有效扩展酚醛塑料基体エ件的应用范围，延长酚醛塑料基体エ件的使用寿命。(4)该方法提高了资源、能源的有效利用率，也避免了酚醛塑料重复生产过程中造成的环境污染。
图I是实施例I制备的改性后的酚醛塑料槽筒表面的扫描电子显微镜(SEM)图片;图2是实施例I制备的改性后的酚醛塑料槽筒表面磨损后的扫描电子显微镜(SEM)图片。
具体实施例方式采用化学镀方法，以酚醛塑料槽筒为试样，通过表面碱洗和酸蚀，敏化活化，化学镀等エ艺，发明出ー种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法。下面结合附图和实施例对本发明作进ー步说明实施例I一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法，该方法步骤如下·(I)酚醛塑料槽筒表面预处理；①将酚醛塑料槽筒打磨抛光后清洗，然后在100°C温度下干燥10h。②将①中清洗好的槽筒浸入到浓度为lmol/L氢氧化钠溶液和浓度为lmol/L碳酸钠组成的混合溶液中，温度60°C，随后用去离子水清洗，然后浸入到磷酸溶液(磷酸与去离子水的体积比为I : 4)中，完成后用去离子水清洗。③将②中槽筒浸入到双氧水与硫酸体积比为I : 4的混合液中浸溃7min，取出后用去离子水清洗。(2)酚醛塑料槽筒表面敏化活化；①将⑴中步骤③处理后的槽筒浸入到由浓度分别为8g/L氯化亚锡和40ml/L盐酸组成的敏化液中，常温下浸溃5min，然后用去离子水清洗。②将①中清洗好的敏化槽筒浸入到浓度分别为O. 2g/L氯化钯和60ml/L盐酸的活化液中，常温下浸溃3min，用去离子水清洗活化后的试样。(3)酚醛塑料槽筒表面化学镀；将(2)中步骤②清洗好的槽筒放入到浓度分别为36g/L硫酸镍、10g/L乳酸、和8g/L丙酸组成的混合液A中，然后将A液放入到90°C水浴中加热，将浓度分别为30g/L次亚磷酸钠、15g/L无水こ酸钠和O. 5mg/L硫脲组成的缓和B液倒入到A液中，镀液pH调节为5. 4，进行60min化学镀。经测试，酚醛塑料槽筒表面的镍_磷合金镀层中磷含量为7. 76%。与酚醛塑料基体相比，改性后表面的硬度提高了 5. 5倍，磨损率由9X10_5g/s降低至 I. 28 X 10 6g/s。实施例2—种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法，该方法步骤如下(I)酚醛塑料槽筒表面预处理；①将酚醛塑料槽筒打磨抛光后清洗，然后在80°C温度下干燥12h。②将①中清洗好的槽筒浸入到浓度为lmol/L氢氧化钠溶液和浓度为I. 5mol/L碳酸钠组成的混合溶液中，温度60°C，随后用去离子水清洗，然后浸入到磷酸溶液(磷酸与去离子水的体积比为I : 5)中，完成后用去离子水清洗。③将②中槽筒浸入到双氧水与硫酸体积比为I : 5的混合液中浸溃5min，取出后用去离子水清洗。(2)酚醛塑料槽筒表面敏化活化；
①将⑴中步骤③处理后的槽筒浸入到由浓度分别为10g/L氯化亚锡和42ml/L盐酸组成的敏化液中，常温下浸溃5min，然后用去离子水清洗。②将①中清洗好的敏化槽筒浸入到浓度分别为O. lg/L氯化钯和65ml/L盐酸的活化液中，常温下浸溃3min，用去离子水清洗活化后的试样。(3)酚醛塑料槽筒表面化学镀；将(2)中步骤②清洗好的槽筒放入到浓度分别为40g/L硫酸镍、8g/L乳酸和IOg/L丙酸组成的混合液A中，然后将A液放入到92°C水浴中加热，将浓度分别为32g/L次亚磷酸钠、20g/L无水こ酸钠和O. 6mg/L硫脲组成的缓和B液倒入到A液中，镀液pH调节为4. 8，进行60min化学镀。经测试，酚醛塑料槽筒表面的镍-磷合金镀层中磷含量为8. 37%。与酚醛塑料基体相比，改性后表面的硬度提高了 5倍，磨损率由9X 10_5g/s降低至2. 08 X IOV
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图I是实施例I制备的改性后的酚醛塑料槽筒表面的扫描电子显微镜(SEM)图片，从图中可以看到镍-磷镀层表面呈现明显的“菜花头”组织结构。图2是实施例I制备的改性后的酚醛塑料槽筒表面磨损后的扫描电子显微镜(SEM)图片。从图中可以看出镍-磷镀层磨损表面的沟痕比较轻，硬度起着主要作用，镀层耐磨损性能较好。
权利要求
1.一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下， (1)酚醛塑料槽筒表面预处理； ①将酚醛塑料槽筒打磨抛光后清洗，然后在100 120°c温度下干燥8h 10h， ②将①中清洗好的槽筒浸入到由氢氧化钠溶液和碳酸钠组成的混合溶液中，温度控制在50 60°C，随后用去离子水清洗，然后浸入到磷酸溶液中，完成后用去离子水清洗， ③将②中槽筒浸入到双氧水和硫酸组成的混合液中浸溃O lOmin，取出后用去离子水清洗， (2)酚醛塑料槽筒表面敏化活化； ①将(I)中步骤③处理后的槽筒浸入到由氯化亚锡和盐酸组成的敏化液中，浸溃5 lOmin，然后用去离子水清洗， ②将①中清洗好敏化试样浸入到由氯化钯和盐酸的活化液中，常温下浸溃2 5min，然后用去离子水清洗， (3)酚醛塑料槽筒表面化学镀； 将(2)中步骤②清洗好槽筒放入到由硫酸镍、乳酸、丙酸组成的混合液A中，然后将A液放入到水浴中加热，将由次亚磷酸钠，无水乙酸钠，硫脲组成的缓和B液倒入到A液中，在一定的温度和PH值条件下进行45 60min化学镀，即可得到可提高酚醛塑料槽筒耐磨性的镍-磷合金化学镀层。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，预处理过程用的氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的浓度分别为O. 5 I. 5mol/L和O. 5 I. 5mol/L。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，预处理过程用的磷酸与去离子水体积比为 I : 3 I : 5。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，预处理过程用的双氧水和硫酸组成的混合液中，二者的体积比为I : 3. 5 I : 5.5。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，敏化液中的氯化亚锡和盐酸的浓度分别为 8 12g/L 和 35 45ml/L。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，活化液中氯化钯和盐酸的浓度分别为O.I O. 4g/L, 55 65ml/L。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，化学镀过程中混合液A中硫酸镍、乳酸和丙酸的浓度分别为28 40g/L、6 10g/L和6 10g/L。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，混合液B中次亚磷酸钠、无水乙酸钠和硫脲的浓度分别为22 34g/L、10 20g/L和O. 5 lmg/L。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，化学镀液温度为80 95°C。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，化学镀液pH控制在4.4 5. 4。
全文摘要
本发明公开了属于表面工程领域的一种用于酚醛塑料槽筒表面改性的制备方法。该制备方法包括1.槽筒表面的预处理；2.槽筒表面的敏化活化；3.槽筒表面的化学镀。本发明制备方法工艺简单操作方便，可明显提高酚醛塑料槽筒的耐磨性，有效地节约成本，提高资源、能源有效利用率。
文档编号C23C18/28GK102817017SQ20121031875
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者梁小平, 任素娥, 刘磊, 李冬梅, 王化平, 刘建, 李建新, 王虹 申请人:天津工业大学