一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板的制作方法

文档序号:14218073阅读:452来源:国知局

本发明涉及到从铝土矿中提取氧化铝技术领域,具体的说是一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板。



背景技术:

我国的铝土矿以一水硬铝石为主,一水软铝石和三水铝石的铝土矿为少,因此氧化铝磨矿作业的主要对象是一水硬铝石(莫氏硬度为6.5-7)。目前国内氧化铝磨矿大多采用二段湿法溢流粉磨作业,一段为棒磨,二段为球磨,不管是棒磨还是球磨,均需要用到磨机衬板。

由于高锰钢具有很高的冲击韧性,在较强冲击下具有较好的加工硬化能力,同时具有良好的抗腐蚀性等优点,国内大多氧化铝磨矿仍普遍采用高锰钢衬板。在氧化铝磨矿作业过程中,磨机衬板基本受到三个力的作用:第一为研磨体和矿石的冲击力,第二为相对衬板的滑动摩擦力,第三为研磨体和矿石相对衬板的流动摩擦力,在其中造成磨机衬板破坏的最主要因素是冲击力,具体地说就是研磨体和矿石的冲击力。在研磨体和铝土矿石的冲击切削作用下,高锰钢衬板使用寿命很短,一般有效工作时间为5-8个月,消耗了大量金属材料,增加了生产成本。



技术实现要素:

为了解决由于研磨体和矿石对磨机衬板产生的冲击力所导致钢衬板使用寿命短的问题,本发明提供了一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板,该耐磨衬板通过在钢衬板表面设置耐磨橡胶衬板,从而使研磨体和矿石直接冲击到耐磨橡胶衬板上,起到了保护钢衬板的目的,而且耐磨橡胶衬板损坏后容易更换,大大延长了钢衬板的使用寿命。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板,包括钢衬板和设置在其内壁面上的耐磨橡胶衬板,所述钢衬板的内壁面上分布有若干沉孔,以使耐磨橡胶料在耐磨橡胶衬板内壁面上压制成耐磨橡胶衬板时,一部分耐磨橡胶料进入到沉孔内形成连接栓柱,实现钢衬板与耐磨橡胶衬板的连接。

本发明的一种优选方案为,所述沉孔的内壁面上设置有环形凹陷,以使连接栓柱侧壁形成环形凸起。

本发明的再一种优选方案为,按照重量比,所述耐磨橡胶料由180-220份的聚氨酯橡胶、120-140份的天然橡胶、60-80份的丁腈橡胶、3-5份的硫化剂、30-40份的添加剂、14-18份的复合纤维和25-30份的耐磨外加剂混炼而成,其中,添加剂由炭黑、纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯以10-14:6-8:3-5:1-2:5-7的重量比混合而成,复合纤维由碳纤维、玻璃纤维和涤纶纤维以2-4:1-2:5-6的重量比混杂而成,耐磨外加剂由丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580以16-20:0.8-1.2:2-3:4-6:1-2的比例混合而成。

本发明的再一种优选方案为,所述聚氨酯橡胶由76-78份的聚醚多元醇、28-30份的甲苯二异氰酸酯、7-9份的环氧树脂、9-11份的丙二醇和13-15份的填料制成,所述填料由10-12份的海泡石绒粉、4-5份的废弃分子筛、6-8份的改性纳米氧化铝粉和3-5份的改性添加剂混合而成,且改性添加剂为kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:0.8-1:3-4:0.5-0.6的比例混合而成;所述改性纳米氧化铝粉是将市售的纳米氧化铝粉与其重量3-5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成;

此时,聚氨酯橡胶的制备方法为,首先制备改性纳米氧化铝粉和改性添加剂,然后将各物料加入到密炼机中进行密炼,密炼时间为30-40min,密炼温度为100-110℃,密炼压力为10-12mpa。

本发明的再一种优选方案为,所述填料中还含有海泡石绒粉重量30-40%的空心玻璃微珠。

本发明的再一种优选方案为,所述耐磨橡胶料中还含有复合纤维总量25-30%的胶黏组分,所述胶黏组分由复合环氧树脂和改性荞麦粉以1:2-3的比例组成,所述复合环氧树脂由5份的酚醛环氧树脂、2份的聚丁二烯环氧树脂、1份的二异氰酸酯、1份的改性纳米二氧化硅和0.5份的改性硅溶胶制成,所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成;所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2-3%的硅微粉、硅溶胶重量1-2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.8-1%的乙酸钠,而后在70-80℃条件下搅拌1-2h得到的混合物;所述改性荞麦粉的制备方法为,取荞麦粉并将其加入到为其重量3-5倍的水中混合均匀,再加入为荞麦粉重量8%-10%的锡偶联剂,用硫酸调节ph为5-6,加入桃叶珊瑚苷,混合均匀,调节温度至60-65℃并保温2-3h,再加入硬脂酸搅拌均匀,然后在110-115℃条件下烘干至恒重,得到改性荞麦粉。

本发明的再一种优选方案为,所述复合环氧树脂的制备方法包括以下步骤:

1)分别制备改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,备用;

所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂混合得到,表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成;

所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2-3%的硅微粉、硅溶胶重量1-2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.8-1%的乙酸钠,而后在70-80℃条件下搅拌1-2h得到的混合物;

2)按照所述的比例称取各组分,然后将酚醛环氧树脂融化后,向其中加入称量好的聚丁二烯环氧树脂和二异氰酸酯,搅拌待完全融化后,再向其中加入步骤1)制得的改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,搅拌均匀后即制得复合环氧树脂。

本发明的再一种优选方案为,所述耐磨橡胶料的制备方法包括以下步骤:

步骤一:按照所述的比例分别称取各组分,备用;

步骤二:分别制备添加剂、复合纤维、耐磨外加剂和胶黏组分,备用;

步骤三:将胶黏组分中的复合环氧树脂融化,而后将其加入到复合纤维中,再将改性荞麦粉和耐磨外加剂依次加入到其中混合均匀,备用;

步骤四:将聚氨酯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、添加剂以及步骤三最终得到的混合物一并加入到密炼机中进行密炼;密炼温度为80-85℃,密炼时间为35-40min;

步骤五:向密炼机中加入称量好的硫化剂继续密炼30-40min,密炼温度为110-120℃,密炼压力为10-12mpa,而后即制得产品。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

1)本发明通过在钢衬板表面设置耐磨橡胶衬板,从而使研磨体和矿石直接冲击到耐磨橡胶衬板上,起到了保护钢衬板的目的,而且耐磨橡胶衬板损坏后容易更换,大大延长了钢衬板的使用寿命;

2)本发明通过将聚氨酯橡胶、天然橡胶和丁腈橡胶作为基体,然后在其中添加复合纤维做骨架,并加入纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯混合而成的添加剂以及丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580制成的耐磨外加剂,从而大幅度提高了耐磨橡胶衬板的耐磨性能和强度,其提升的原理为:

首先,铝酸酯偶联剂、液体古马隆和磷酸三苯酯在作为添加剂加入到橡胶基体中时,能够增加各原料的相容性,使纳米氧化铝粉、炭黑、复合纤维以及耐磨外加剂的成分能够与橡胶基体均匀结合,从而提高了橡胶基体的耐磨性能和抗剪切强度;

其次,所加入的耐磨外加剂中,丁腈橡胶粉在邻苯二甲酸二辛脂的作用下能够改变其表面形貌,使其断裂韧性提高;同时,苯磺酸的加入,改变了氧化铝和丁腈橡胶粉的表面荷电性,使其更加容易与橡胶基体相结合,同时也使两者在kh580的作用下,表面的粘附性以及结合力增大,从而更加容易与复合纤维结合,并增强复合纤维间的结合强度,进而增强了最终材料的耐磨性能、抗断裂剪切性能和整体强度;

3)本发明通过采用聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、环氧树脂和丙二醇作为基体合成聚氨酯橡胶,并在其中加入由海泡石绒粉、废弃分子筛、改性纳米氧化铝粉和改性添加剂作为填料,填料中含有的海泡石绒粉、废弃分子筛、改性纳米氧化铝粉和以kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡混合而成的改性添加剂,这几种成分混合后,改性添加剂能够对海泡石绒粉、废弃分子筛和改性纳米氧化铝粉的表面性质进行进一步的改性,从而使其在聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯和环氧树脂形成的基体内均匀分散,而且,填料均匀分散在基体内后,一方面,海泡石绒粉具有很大的内表面积,其是具有微孔结构的微粉,其内表面和外表面性质均会与基体相结合,而且能够与改性后的硅藻土和纳米氧化铝粉相互结合,在聚氨酯基体中形成耐老化和耐磨的介质层;同时,可以在填料中额外添加空心玻璃微珠,而在制备过程中,空心玻璃微珠与改性添加剂接触的过程中,可使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羟基,这些基团通过化学反应将空心玻璃微珠与基体连接起来,保证二者具有良好的界面结合力,材料在受到外力时,空心玻璃微珠粒子在材料中受到应力发生形变、破坏等,从而吸收外部的应力,提高了材料的抗冲击性能,还可以引发银纹,终止裂缝扩展,在一定形态结构下引发基体的剪切屈服,从而消耗大量的冲击能量,又能较好地传递所承受的外力,提高聚氨酯橡胶基体的压缩强度、弯曲强度、冲击强度;

4)本发明通过在耐磨橡胶中加入由复合环氧树脂和改性荞麦粉组成的胶黏组分,而且在制备时,先将胶黏组分的复合环氧树脂融化后与复合纤维混合,而后再依次加入改性荞麦粉和耐磨外加剂,由于改性荞麦粉的相容性好,柔韧性高,抗拉伸性能好,而且在对荞麦粉进行改性时,向荞麦粉中加入桃叶珊瑚苷,桃叶珊瑚苷含有多个极性官能团,性质活泼,在锡偶联剂和荞麦粉的作用下产生了与戊二醛相似的双醛结构,从而使生成的改性荞麦粉能够与有机基体结合的更加紧密,起到了胶黏的作用,将复合纤维与耐磨外加剂充分结合,形成以纤维为骨架,以耐磨外加剂为填充物的增强体系,提高了耐磨橡胶的硬度和抗冲击性;

胶黏组分中的复合环氧树脂由酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、二异氰酸酯、改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶制成,不仅提高了材料的韧性和耐老化性能,而且在体系中加入改性硅溶胶微粒和改性纳米二氧化硅,可以大大改善材料的力学性能和热学性能,同时还发现改性硅溶胶微粒的加入对制备过程中的组份混合、产物的拉伸性能的提高以及产品的最终互穿形态均有利,从而可以提高最终橡胶基体的抗冲击性能和抗剪切性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

附图标记:1、钢衬板,2、连接栓柱,3、耐磨橡胶衬板,4、环形凸起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1所示,一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板,包括钢衬板1和设置在其内壁面上的耐磨橡胶衬板3,所述钢衬板1的内壁面上分布有若干沉孔,以使耐磨橡胶料在耐磨橡胶衬板3内壁面上压制成耐磨橡胶衬板3时,一部分耐磨橡胶料进入到沉孔内形成连接栓柱2,实现钢衬板1与耐磨橡胶衬板3的连接。

以上为本发明的基本实施方式,可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定:

如,所述沉孔的内壁面上设置有环形凹陷,以使连接栓柱2侧壁形成环形凸起4;

又如,按照重量比,所述耐磨橡胶料由180-220份的聚氨酯橡胶、120-140份的天然橡胶、60-80份的丁腈橡胶、3-5份的硫化剂、30-40份的添加剂、14-18份的复合纤维和25-30份的耐磨外加剂混炼而成,其中,添加剂由炭黑、纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯以10-14:6-8:3-5:1-2:5-7的重量比混合而成,复合纤维由碳纤维、玻璃纤维和涤纶纤维以2-4:1-2:5-6的重量比混杂而成,耐磨外加剂由丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580以16-20:0.8-1.2:2-3:4-6:1-2的比例混合而成;

进一步的,所述聚氨酯橡胶由76-78份的聚醚多元醇、28-30份的甲苯二异氰酸酯、7-9份的环氧树脂、9-11份的丙二醇和13-15份的填料制成,所述填料由10-12份的海泡石绒粉、4-5份的废弃分子筛、6-8份的改性纳米氧化铝粉和3-5份的改性添加剂混合而成,且改性添加剂为kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:0.8-1:3-4:0.5-0.6的比例混合而成;所述改性纳米氧化铝粉是将市售的纳米氧化铝粉与其重量3-5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成;

此时,该聚氨酯橡胶的制备方法为,首先制备改性纳米氧化铝粉和改性添加剂,然后将各物料加入到密炼机中进行密炼,密炼时间为30-40min,密炼温度为110-120℃,密炼压力为10-12mpa;

更进一步的,所述填料中还含有海泡石绒粉重量30-40%的空心玻璃微珠;

又如,所述耐磨橡胶料中还含有复合纤维总量25-30%的胶黏组分,所述胶黏组分由复合环氧树脂和改性荞麦粉以1:2-3的比例组成,所述复合环氧树脂由5份的酚醛环氧树脂、2份的聚丁二烯环氧树脂、1份的二异氰酸酯、1份的改性纳米二氧化硅和0.5份的改性硅溶胶制成,所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成;所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2-3%的硅微粉、硅溶胶重量1-2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.8-1%的乙酸钠,而后在70-80℃条件下搅拌1-2h得到的混合物;所述改性荞麦粉的制备方法为,取荞麦粉并将其加入到为其重量3-5倍的水中混合均匀,再加入为荞麦粉重量8%-10%的锡偶联剂,用硫酸调节ph为5-6,加入桃叶珊瑚苷(桃叶珊瑚苷加入量为荞麦粉重量的1-2%),混合均匀,调节温度至60-65℃并保温2-3h,再加入硬脂酸搅拌均匀,然后在110-115℃条件下烘干至恒重,得到改性荞麦粉;

进一步的,所述复合环氧树脂的制备方法包括以下步骤:

1)分别制备改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,备用;

所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂混合得到,表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成;

所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2-3%的硅微粉、硅溶胶重量1-2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.8-1%的乙酸钠,而后在70-80℃条件下搅拌1-2h得到的混合物;

2)按照所述的比例称取各组分,然后将酚醛环氧树脂融化后,向其中加入称量好的聚丁二烯环氧树脂和二异氰酸酯,搅拌待完全融化后,再向其中加入步骤1)制得的改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,搅拌均匀后即制得复合环氧树脂。

最后,所述耐磨橡胶料的制备方法包括以下步骤:

步骤一:按照所述的比例分别称取各组分,备用;

步骤二:分别制备添加剂、复合纤维、耐磨外加剂和胶黏组分,备用;

步骤三:将胶黏组分中的复合环氧树脂融化,而后将其加入到复合纤维中,再将改性荞麦粉和耐磨外加剂依次加入到其中混合均匀,备用;

步骤四:将聚氨酯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、添加剂以及步骤三最终得到的混合物一并加入到密炼机中进行密炼;密炼温度为80-85℃,密炼时间为35-40min;

步骤五:向密炼机中加入称量好的硫化剂继续密炼30-40min,密炼温度为110-120℃,密炼压力为10-12mpa,而后即制得产品。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述:

实施例1

如图1所示,一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板,包括钢衬板1和设置在其内壁面上的耐磨橡胶衬板3,所述钢衬板1的内壁面上分布有若干沉孔,以使耐磨橡胶料在耐磨橡胶衬板3内壁面上压制成耐磨橡胶衬板3时,一部分耐磨橡胶料进入到沉孔内形成连接栓柱2,实现钢衬板1与耐磨橡胶衬板3的连接;按照重量比,所述耐磨橡胶料由180份的聚氨酯橡胶、120份的天然橡胶、60份的丁腈橡胶、3份的硫化剂、30份的添加剂、14份的复合纤维和25份的耐磨外加剂混炼而成,其中,添加剂由炭黑、纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯以10:6:3:1:5的重量比混合而成,复合纤维由碳纤维、玻璃纤维和涤纶纤维以2:1:5的重量比混杂而成,耐磨外加剂由丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580以16:0.8:2:4:1的比例混合而成;

为了提升耐磨橡胶衬板3的性能,可以做以下改进:

进一步的,所述聚氨酯橡胶由76份的聚醚多元醇、28份的甲苯二异氰酸酯、7份的环氧树脂、9份的丙二醇和13份的填料制成,所述填料由10份的海泡石绒粉、4份的废弃分子筛、6份的改性纳米氧化铝粉和3份的改性添加剂混合而成,且改性添加剂为kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡按照重量比3:0.8:3:0.5的比例混合而成;所述改性纳米氧化铝粉是将市售的纳米氧化铝粉与其重量3%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3:80:2:1的比例混合而成;

此时,该聚氨酯橡胶的制备方法为,首先制备改性纳米氧化铝粉和改性添加剂,然后将各物料加入到密炼机中进行密炼,密炼时间为30min,密炼温度为110℃,密炼压力为10mpa;

更进一步的,所述填料中还含有海泡石绒粉重量30%的空心玻璃微珠;

再进一步的,所述耐磨橡胶料中还含有复合纤维总量25%的胶黏组分,所述胶黏组分由复合环氧树脂和改性荞麦粉以1:2的比例组成,所述复合环氧树脂由5份的酚醛环氧树脂、2份的聚丁二烯环氧树脂、1份的二异氰酸酯、1份的改性纳米二氧化硅和0.5份的改性硅溶胶制成,所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3:80:2:1的比例混合而成;所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2%的硅微粉、硅溶胶重量1%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.8%的乙酸钠,而后在70℃条件下搅拌1h得到的混合物;所述改性荞麦粉的制备方法为,取荞麦粉并将其加入到为其重量3倍的水中混合均匀,再加入为荞麦粉重量8%的锡偶联剂,用硫酸调节ph为5,加入桃叶珊瑚苷,混合均匀,调节温度至60℃并保温2h,再加入硬脂酸搅拌均匀,然后在110℃条件下烘干至恒重,得到改性荞麦粉;

所述复合环氧树脂的制备方法包括以下步骤:

1)分别制备改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,备用;

所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3%的表面改性剂混合得到,表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3:80:2:1的比例混合而成;

所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2%的硅微粉、硅溶胶重量1%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.8%的乙酸钠,而后在70℃条件下搅拌1h得到的混合物;

2)按照所述的比例称取各组分,然后将酚醛环氧树脂融化后,向其中加入称量好的聚丁二烯环氧树脂和二异氰酸酯,搅拌待完全融化后,再向其中加入步骤1)制得的改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,搅拌均匀后即制得复合环氧树脂。

最后,所述耐磨橡胶料的制备方法包括以下步骤:

步骤一:按照所述的比例分别称取各组分,备用;

步骤二:分别制备添加剂、复合纤维、耐磨外加剂和胶黏组分,备用;

步骤三:将胶黏组分中的复合环氧树脂融化,而后将其加入到复合纤维中,再将改性荞麦粉和耐磨外加剂依次加入到其中混合均匀,备用;

步骤四:将聚氨酯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、添加剂以及步骤三最终得到的混合物一并加入到密炼机中进行密炼;密炼温度为80℃,密炼时间为35min;

步骤五:向密炼机中加入称量好的硫化剂继续密炼30min,密炼温度为110℃,密炼压力为10mpa,而后即制得产品。

实施例2

如图1所示,一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板,包括钢衬板1和设置在其内壁面上的耐磨橡胶衬板3,所述钢衬板1的内壁面上分布有若干沉孔,以使耐磨橡胶料在耐磨橡胶衬板3内壁面上压制成耐磨橡胶衬板3时,一部分耐磨橡胶料进入到沉孔内形成连接栓柱2,实现钢衬板1与耐磨橡胶衬板3的连接;按照重量比,所述耐磨橡胶料由220份的聚氨酯橡胶、140份的天然橡胶、80份的丁腈橡胶、5份的硫化剂、40份的添加剂、18份的复合纤维和30份的耐磨外加剂混炼而成,其中,添加剂由炭黑、纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯以14:8:5:2:7的重量比混合而成,复合纤维由碳纤维、玻璃纤维和涤纶纤维以4:2:6的重量比混杂而成,耐磨外加剂由丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580以20:1.2:3:6:2的比例混合而成;

为了提升耐磨橡胶衬板3的性能,可以做以下改进:

进一步的,所述聚氨酯橡胶由78份的聚醚多元醇、30份的甲苯二异氰酸酯、9份的环氧树脂、11份的丙二醇和15份的填料制成,所述填料由12份的海泡石绒粉、5份的废弃分子筛、8份的改性纳米氧化铝粉和5份的改性添加剂混合而成,且改性添加剂为kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:1:4:0.6的比例混合而成;所述改性纳米氧化铝粉是将市售的纳米氧化铝粉与其重量5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:2的比例混合而成;

此时,该聚氨酯橡胶的制备方法为,首先制备改性纳米氧化铝粉和改性添加剂,然后将各物料加入到密炼机中进行密炼,密炼时间为40min,密炼温度为120℃,密炼压力为12mpa;

更进一步的,所述填料中还含有海泡石绒粉重量40%的空心玻璃微珠;

再进一步的,所述耐磨橡胶料中还含有复合纤维总量30%的胶黏组分,所述胶黏组分由复合环氧树脂和改性荞麦粉以1:3的比例组成,所述复合环氧树脂由5份的酚醛环氧树脂、2份的聚丁二烯环氧树脂、1份的二异氰酸酯、1份的改性纳米二氧化硅和0.5份的改性硅溶胶制成,所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:2的比例混合而成;所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量3%的硅微粉、硅溶胶重量2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量1%的乙酸钠,而后在80℃条件下搅拌2h得到的混合物;所述改性荞麦粉的制备方法为,取荞麦粉并将其加入到为其重量5倍的水中混合均匀,再加入为荞麦粉重量10%的锡偶联剂,用硫酸调节ph为6,加入桃叶珊瑚苷,混合均匀,调节温度至65℃并保温3h,再加入硬脂酸搅拌均匀,然后在115℃条件下烘干至恒重,得到改性荞麦粉;

所述复合环氧树脂的制备方法包括以下步骤:

1)分别制备改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,备用;

所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量5%的表面改性剂混合得到,表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:2的比例混合而成;

所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量3%的硅微粉、硅溶胶重量2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量1%的乙酸钠,而后在80℃条件下搅拌2h得到的混合物;

2)按照所述的比例称取各组分,然后将酚醛环氧树脂融化后,向其中加入称量好的聚丁二烯环氧树脂和二异氰酸酯,搅拌待完全融化后,再向其中加入步骤1)制得的改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,搅拌均匀后即制得复合环氧树脂。

最后,所述耐磨橡胶料的制备方法包括以下步骤:

步骤一:按照所述的比例分别称取各组分,备用;

步骤二:分别制备添加剂、复合纤维、耐磨外加剂和胶黏组分,备用;

步骤三:将胶黏组分中的复合环氧树脂融化,而后将其加入到复合纤维中,再将改性荞麦粉和耐磨外加剂依次加入到其中混合均匀,备用;

步骤四:将聚氨酯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、添加剂以及步骤三最终得到的混合物一并加入到密炼机中进行密炼;密炼温度为85℃,密炼时间为40min;

步骤五:向密炼机中加入称量好的硫化剂继续密炼40min,密炼温度为120℃,密炼压力为12mpa,而后即制得产品。

实施例3

如图1所示,一种用于磨矿作业生产氧化铝的耐磨衬板,包括钢衬板1和设置在其内壁面上的耐磨橡胶衬板3,所述钢衬板1的内壁面上分布有若干沉孔,以使耐磨橡胶料在耐磨橡胶衬板3内壁面上压制成耐磨橡胶衬板3时,一部分耐磨橡胶料进入到沉孔内形成连接栓柱2,实现钢衬板1与耐磨橡胶衬板3的连接,所述沉孔的内壁面上设置有环形凹陷,以使连接栓柱2侧壁形成环形凸起4;按照重量比,所述耐磨橡胶料由200份的聚氨酯橡胶、130份的天然橡胶、70份的丁腈橡胶、4份的硫化剂、35份的添加剂、16份的复合纤维和28份的耐磨外加剂混炼而成,其中,添加剂由炭黑、纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯以12:7:4:1.5:6的重量比混合而成,复合纤维由碳纤维、玻璃纤维和涤纶纤维以3:1.5:5.5的重量比混杂而成,耐磨外加剂由丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580以18:1:2.5:5:1.5的比例混合而成;

为了提升耐磨橡胶衬板3的性能,可以做以下改进:

进一步的,所述聚氨酯橡胶由77份的聚醚多元醇、29份的甲苯二异氰酸酯、8份的环氧树脂、10份的丙二醇和14份的填料制成,所述填料由11份的海泡石绒粉、4.5份的废弃分子筛、7份的改性纳米氧化铝粉和4份的改性添加剂混合而成,且改性添加剂为kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡按照重量比3.5:0.9:3.5:0.55的比例混合而成;所述改性纳米氧化铝粉是将市售的纳米氧化铝粉与其重量4%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成;

此时,该聚氨酯橡胶的制备方法为,首先制备改性纳米氧化铝粉和改性添加剂,然后将各物料加入到密炼机中进行密炼,密炼时间为35min,密炼温度为115℃,密炼压力为11mpa;

更进一步的,所述填料中还含有海泡石绒粉重量35%的空心玻璃微珠;

再进一步的,所述耐磨橡胶料中还含有复合纤维总量28%的胶黏组分,所述胶黏组分由复合环氧树脂和改性荞麦粉以1:2.5的比例组成,所述复合环氧树脂由5份的酚醛环氧树脂、2份的聚丁二烯环氧树脂、1份的二异氰酸酯、1份的改性纳米二氧化硅和0.5份的改性硅溶胶制成,所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量4%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成;所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2.5%的硅微粉、硅溶胶重量1.5%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.9%的乙酸钠,而后在75℃条件下搅拌1.5h得到的混合物;所述改性荞麦粉的制备方法为,取荞麦粉并将其加入到为其重量4倍的水中混合均匀,再加入为荞麦粉重量9%的锡偶联剂,用硫酸调节ph为5.5,加入桃叶珊瑚苷,混合均匀,调节温度至63℃并保温2.5h,再加入硬脂酸搅拌均匀,然后在113℃条件下烘干至恒重,得到改性荞麦粉;

所述复合环氧树脂的制备方法包括以下步骤:

1)分别制备改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,备用;

所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量4%的表面改性剂混合得到,表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成;

所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量2.5%的硅微粉、硅溶胶重量1.5%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量0.9%的乙酸钠,而后在75℃条件下搅拌1.5h得到的混合物;

2)按照所述的比例称取各组分,然后将酚醛环氧树脂融化后,向其中加入称量好的聚丁二烯环氧树脂和二异氰酸酯,搅拌待完全融化后,再向其中加入步骤1)制得的改性纳米二氧化硅和改性硅溶胶,搅拌均匀后即制得复合环氧树脂。

最后,所述耐磨橡胶料的制备方法包括以下步骤:

步骤一:按照所述的比例分别称取各组分,备用;

步骤二:分别制备添加剂、复合纤维、耐磨外加剂和胶黏组分,备用;

步骤三:将胶黏组分中的复合环氧树脂融化,而后将其加入到复合纤维中,再将改性荞麦粉和耐磨外加剂依次加入到其中混合均匀,备用;

步骤四:将聚氨酯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、添加剂以及步骤三最终得到的混合物一并加入到密炼机中进行密炼;密炼温度为83℃,密炼时间为38min;

步骤五:向密炼机中加入称量好的硫化剂继续密炼35min,密炼温度为115℃,密炼压力为11mpa,而后即制得产品。

对比实验

为了验证本发明与现有技术相比在使用寿命方面的优越性,特作以下对比实验:

实验条件:采用循环加压泵将矿浆加压,并使其以一定的速度冲击各样品,从而模拟矿浆对衬板的冲击;矿浆参数为,流速60m/s,矿浆浓度为65%,矿浆碱浓度为240g/l(含氧化钠),矿浆温度为100℃,所用矿石中氧化铝的品位为62.7%,铝硅比(a/s)为7.8,矿石硬度为莫氏硬度f8.3;

实验方法:通过定期观察各样品的磨损情况来评价各样品的耐磨耐冲击性能:

所制备的样品尺寸均为10cm*10cm,厚度为1cm,样品类型如下:

样品1:采用市售的高锰钢衬板;

样品2:在样品1的基础上覆盖一层厚度为1cm的丁腈橡胶作为耐磨橡胶衬板;

样品3:在样品1的基础上覆盖一层厚度为1cm的由耐磨橡胶料制成的耐磨橡胶衬板,耐磨橡胶料由200份市售的聚氨酯橡胶、130份的天然橡胶、70份的丁腈橡胶、4份的硫化剂、35份的添加剂、16份的复合纤维和30份的耐磨外加剂混炼而成,添加剂由炭黑、纳米氧化铝粉、铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯以12:8:5:1:5的重量比混合而成,复合纤维由碳纤维、玻璃纤维和涤纶纤维以2:1:5的重量比混杂而成,耐磨外加剂由丁腈橡胶粉、邻苯二甲酸二辛酯、氧化铝、苯甲酸和kh580以20:1:2:5:2的比例混合而成;

样品4:与样品3大致相同,唯一区别在于,耐磨橡胶料中未加入耐磨外加剂;

样品5:与样品3大致相同,唯一区别在于,耐磨橡胶料中未加入耐磨外加剂和复合纤维;

样品6:与样品3大致相同,区别在于,耐磨橡胶料中未加入耐磨外加剂和复合纤维,而添加剂仅仅为炭黑和纳米氧化铝粉以10:7的比例混合而成;

样品7:与样品3大致相同,唯一区别在于,耐磨橡胶料中加入的聚氨酯橡胶由78份的聚醚多元醇、30份的甲苯二异氰酸酯、8份的环氧树脂、10份的丙二醇和15份的填料制成,填料由12份的海泡石绒粉、5份的废弃分子筛、8份的改性纳米氧化铝粉和5份的改性添加剂混合而成,改性添加剂为kh570、纳米氢氧化铝、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:1:4:0.5的比例混合而成;所述改性纳米氧化铝粉是将市售的纳米氧化铝粉与其重量5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:1的比例混合而成;

样品8:与样品7大致相同,唯一区别在于,填料中额外加入了海泡石绒粉重量40%的空心玻璃微珠;

样品9:与样品7大致相同,唯一区别在于,耐磨橡胶料中还含有复合纤维总量30%的胶黏组分,所述胶黏组分由复合环氧树脂和改性荞麦粉以1:2的比例组成,所述复合环氧树脂由5份的酚醛环氧树脂、2份的聚丁二烯环氧树脂、1份的二异氰酸酯、1份的改性纳米二氧化硅和0.5份的改性硅溶胶制成,所述改性纳米二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量5%的表面改性剂混合得到,该表面改性剂由kh550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:1的比例混合而成;所述改性硅溶胶是在市售硅溶胶中依次加入硅溶胶重量3%的硅微粉、硅溶胶重量2%的六钛酸钾晶须和硅溶胶重量1%的乙酸钠,而后在80℃条件下搅拌2h得到的混合物;所述改性荞麦粉的制备方法为,取荞麦粉并将其加入到为其重量5倍的水中混合均匀,再加入为荞麦粉重量10%的锡偶联剂,用硫酸调节ph为5,加入桃叶珊瑚苷,混合均匀,调节温度至60℃并保温3h,再加入硬脂酸搅拌均匀,然后在115℃条件下烘干至恒重,得到改性荞麦粉;

样品10:与样品9大致相同,唯一区别在于,胶黏组分中含有的复合环氧树脂替换为常规的环氧树脂。

实验结果:样品1在37h其表面即出现划伤冲击痕迹,65h即在冲击区出现明显的细小的凹坑;

样品2的耐磨橡胶衬板在20min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,30min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑,但是对底部的高锰钢衬板无任何影响,也就是说,只需要定期更换耐磨橡胶衬板即可防止钢衬板的磨损;

样品3的耐磨橡胶衬板在75min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,220min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;

样品4的耐磨橡胶衬板在55min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,170min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品3作比对,即可看出,由于添加了耐磨外加剂,所以可以明显提高耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能;

样品5的耐磨橡胶衬板在40min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,100min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品3作比对,即可看出,由于添加了耐磨外加剂,所以可以明显提高耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能;

样品6的耐磨橡胶衬板在35min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,75min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品5作比对,即可看出,由于添加剂中缺少了铝酸酯偶联剂、液体古马隆、磷酸三苯酯,所以导致耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能有一定程度的降低;

样品7的耐磨橡胶衬板在90min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,275min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品3作比对,即可看出,由于添加了特殊成分的聚氨酯橡胶,所以可以明显提高耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能;

样品8的耐磨橡胶衬板在95min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,290min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品7作比对,即可看出,由于添加了空心玻璃微珠,所以导致耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能有一定程度的提升;

样品9的耐磨橡胶衬板在110min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,310min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品7作比对,即可看出,由于添加了由复合环氧树脂和改性荞麦粉组成的胶黏组分,所以导致耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能有一定程度的提升;

样品10的耐磨橡胶衬板在105min左右其表面即出现划伤冲击痕迹,295min左右即在橡胶衬板的冲击区出现明显的细小的凹坑;其与样品9作比对,即可看出,由于将复合环氧树脂代替为普通的环氧树脂,所以导致耐磨橡胶衬板的耐磨性和耐冲击性能有一定程度的降低。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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