一种高耐磨塑料天轮衬垫及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及塑料材料技术领域，具体涉及一种高耐磨塑料天轮衬垫及其制备方法。
【背景技术】
[0002]天轮是提升机常规的钢丝绳导向系统，其作用在于:在提升及运行过程中改变钢丝绳运动方向。所以不可避免的需要与钢丝绳长期作用，由于提升机在运转过程中，钢丝绳与轮体间作用力较大，若不加防护，钢丝绳与金属轮体之间将产生剧烈摩擦，不但严重影响钢丝绳使用寿命，而且磨损时造成的钢丝绳断丝现象更对提升机的运行安全造成影响。天轮衬垫的作用就在于将钢丝绳与金属轮体间隔开来，防止钢丝绳与金属轮体直接接触，进而起到保护钢丝绳的目的。
[0003]经过多年的发展，目前国内已发展出多种材质、不同规格的天轮衬块，并已广泛应用于煤炭、冶金等矿山用单绳缠绕式提升机天轮、多绳摩擦式提升机导向轮，以及类似的，利用天轮、导向轮改变钢丝绳方向的提升设备上。目前国内市场上流通的衬块主要有以下材质:橡胶、PVC、PP以及超高分子量聚乙烯等;还有采用木质天轮衬垫，由于木质的选材要求较高，现场加工绳槽困难，使用寿命短，造成更换木衬频繁，因此，采用塑料衬板替代木质衬板成为亟需解决的问题，另一方面，矿用塑料产品要求有抗静电和阻燃的性能，需要一种阻燃抗静电的塑料衬垫替代现有的木质衬垫。
[0004]其中，低端产品以PP、PVC衬块为主，此两种材质衬块以低廉的价格和较好的耐磨性为最早应用于天轮、导向轮，但是PP、PVC衬块的使用周期短，PVC衬块的耐磨性差、污染环境等弊端已越来越不被人们所接受，使其应用受到越来越多的限制，渐渐不能满足国内矿山日益提高生产应用的需要;在此前提下，国内主要生产厂发展了以CPUR衬块为代表的中档产品。其中，CPUR衬块虽具有良好的安装和耐磨性能，但产品耐老化时间短，生产方式落后，质量不稳定。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决上述技术问题，提供一种高耐磨塑料天轮衬垫及其制备方法，具有高耐磨性和耐候性。
[0006]本发明为解决上述问题所采用的技术方案为:一种高耐磨塑料天轮衬垫，由以下重量份数的原料组成:尼龙100份、芳纶纤维10?20份、中空玻璃微珠15?20份、铝矾土5?15份、重晶石5?15份、硬脂酸镁卜3份、钛酸酯偶联剂0.5?1.5份、邻苯二甲酸二辛酯10?15份、三氧化二锑1?3份、十溴联苯醚5?10份、导电炭黑10?15份和抗氧剂0.5?1.5份。
[0007]本发明中，所述的尼龙为聚己内酰胺。
[0008]本发明中，所述的硬脂酸镁为化学纯。所述的重晶石中，BaS04 > 90%,Fe < 0.05%，其平均粒径为10?12微米。
[0009]—种高耐磨塑料天轮衬垫的制备方法，包括以下步骤:步骤一、按照所述重量份数称取各原料，备用；
步骤二、将称取的重晶石和硬脂酸镁加入高速搅拌机中，在30?50°C温度下，搅拌lOmin，然后加入中空玻璃微珠、招巩土和钛酸酯偶联剂，在同等温度下搅拌10?12min，制得混合料A，备用；
步骤三、向高速搅拌机的混合物A中依次加入称取的芳纶纤维、三氧化二锑、十溴联苯醚(阻燃剂)、导电炭黑、邻苯二甲酸二辛酯(塑化剂)和抗氧剂，在30?50°C温度下，搅拌20?30min，然后加入尼龙，在同等温度下搅拌lOmin，制得混合物B，备用；
步骤四、将混合物B加入螺杆造粒机中，在220?240°C的温度下进行造粒，制得塑料熔体，将塑料熔体通过注塑机注入模具内，冷却、脱模、除毛刺，制得天轮衬垫。
[0010]本发明中引入芳纶纤维，尼龙和芳纶纤维具有良好的热力学相容性，可提升塑料的耐冲击性和抗低温性能。其中，添加的铝矾土中含有少量的Ti02以及微量的钙镁和碱土金属氧化物，在造粒时，能够产生少量的液相，降低烧结温度，而加入的重晶石能够与碱土金属氧化物生成低熔点共熔物，使在较低的温度下就有液相产生，润湿刚玉晶体，得到致密的塑料。
[0011 ]本发明添加的中空玻璃微珠被钛酸酯偶联剂进行改性，中空玻璃微珠比表面积大，与其他组分接触面积大，当塑料衬垫受到外力冲击时，中空玻璃微珠能够吸收冲击能量；同时，改性中空玻璃微珠和硬脂酸镁提高了材料的流动性，改善因添加重晶石、铝矾土对塑料熔体粘度的影响。而且，添加的导电炭黑、三氧化二锑、十溴联苯醚能够起到协同阻燃作用，其中，导电炭黑能够填充在中空玻璃微珠之间的空隙，增强了材料的致密度，使气体不能自由进出，热量无法自由交换，提高了材料的阻燃和抗静电性能。
[0012]尼龙的分子结构中含有羰基、烃基等多种键型，在摩擦过程中发生了氧化反应，使尼龙表面的力学性能降低，最终导致磨损量增加，而铝矾土中的氧化铝在材料中表现为纳米尺寸，提高了材料的冲击强度和耐磨性。本发明在尼龙中添加芳纶纤维，降低了产品的密度，大大减轻产品重量;蠕变小，伸长率低，尺寸稳定性好。
[0013]有益效果:1、本发明利用芳纶纤维增强热固性材料尼龙，热固性材料内部组织间隙小，分子间存在交联，芳纶纤维提高了尼龙的化学稳定性，扩大了塑料衬垫的使用温度范围，使其在超低温下不产生脆裂，而且，减少了磨损过程中纤维的损失，使衬垫在粘着磨损过程中形成较厚的转移膜，摩擦与磨损性能得到改善。
[0014]2、本发明利用在热固性材料中添加改性的重晶石、中空玻璃微珠和铝矾土，能够在衬垫与钢丝绳对磨时，在对磨金属表面产生摩擦转移膜，提高了衬垫的耐磨性，三者共同的协同作用，既降低了衬垫的磨损量，提高了表面硬度，又提高了耐冲击强度。同时，添加的中空玻璃纤维在界面上能够微量破裂和分层，可束缚大分子的链间运动，放置大面积的带状磨损。
[0015]3、本发明制备工艺简单，制得的塑料衬垫具有良好的抗静电、阻燃性能，而且能保持较高拉伸性能，使用寿命高;天轮衬垫的抗干裂、耐潮湿性能好，尤其适应于矿井淋水过、腐蚀性强等恶劣环境下使用。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明的高耐磨塑料天轮衬垫及其制备方法作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0017]一种高耐磨塑料天轮衬垫，由以下重量份数的原料组成:尼龙100份、芳纶纤维10?20份、中空玻璃微珠15?20份、铝矾土 5?15份、重晶石5?15份、硬脂酸镁1?3份、钛酸酯偶联剂0.5?1.5份、邻苯二甲酸二辛酯10?15份、三氧化二锑1?3份、十溴联苯醚5?10份、导电炭黑10?15份和抗氧剂0.5-1.5份。
[0018]实施例1
一种高耐磨塑料天轮衬垫的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、按照所述重量份数称取各原料:尼龙100份、芳纶纤维20份、中空玻璃微珠15份、铝矾土 10份、重晶石8份、硬脂酸镁1.5份、钛酸酯偶联剂1.5份、邻苯二甲酸二辛酯12份、三氧化二锑2份、十溴联苯醚10份、导电炭黑10份和抗氧剂1.3份，备用；
步骤二、将称取的重晶石和硬脂酸镁加入高速搅拌机中，在45°C温度下，搅拌lOmin，