專利名稱：一種高分子材料及其制造方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種礦用高分子材料及其制造方法和用途。
背景技術：
采礦行業(yè)在對礦石進行篩選、粉碎的過程中，礦用機械直接承受著磨損、沖擊、震動而產(chǎn)生不同程度的疲勞變形，相對其它設備來說維修率高、材料失效而縮短使用壽命，這不僅耗費了大量的鋼材，同時也浪費人力、耽誤工期，導致了嚴重的經(jīng)濟損失。因此，研究一種非金屬材料取代金屬部件、達到以柔克剛的效果、增加機械零部件使用壽命是礦山機械設備研究的重要課題。
目前，聚合物共混已經(jīng)是很普及的工藝技術，兩種性質差異較大的聚合物只要都具有適當?shù)臒崃W相溶性，在聚合物共混時產(chǎn)生熵變，一般都可以生成新的高分子復合材料。在現(xiàn)有塑料與塑料的共聚物、橡膠與塑料的共聚物中，后者是聚合物共混物的一個重要分支。橡膠具有高彈性，低模量，塑料具有高強度高模量，兩者的優(yōu)勢互補，不僅取決于在力化學作用下產(chǎn)生的性能變化，更取決于橡塑兩相間的界面粘結力。從目前共聚物材料的微觀結構分析，兩相間的粘結大多為物理結合，且多形成海島結構，不形成互穿聚合物的網(wǎng)絡(IPN)，由此直接影響了材料的強度性能，無法作為礦山機械中部分金屬設備或金屬零部件的替代材料。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種兼有橡膠與塑料的優(yōu)勢，高強度、低磨耗、高抗沖擊的高分子材料及其制造方法，并將本發(fā)明的高分子材料主要用于礦山機械、汽車等領域中的設備或零部件，以替代部分金屬材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是在煉膠機內依次將塑料、橡膠熔融，充分混勻后，再依次加入酚醛樹脂、引發(fā)劑、補強劑、活性劑氧化鋅、硬脂酸、防老劑A，最后加入交聯(lián)劑硫磺、促進劑DM、TT、CZ，混煉均勻后下片，冷卻停放12小時后投入硫化機中進行硫化交聯(lián)反應，硫化反應溫度為145℃-160℃，時間為10-40分鐘，壓力為5-16KNf。
上述原料的重量配比為塑料和橡膠共計100，其中塑料50-70，橡膠30-50；酚醛樹脂5-40，引發(fā)劑0.3-3，補強劑5-25，氧化鋅0.5-5，硬脂酸0.5-1.5，防老劑A為0.3-2，硫磺為0.5-1.5，促進劑DM為0.3-1.5，TT為0.1-0.7，CZ為0.2-1.2。
所述塑料為高苯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚乙烯、聚氯乙烯中的一種，橡膠為天然橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠中的一種；引發(fā)劑為HMT、癸二酸、硬脂酸鋅中的一種；補強劑為高耐磨碳黑或半補強碳黑。
上述過程中，在加入補強劑后、加入活性劑氧化鋅之前，還添加古馬隆樹脂、石臘這兩種軟化劑，重量配比為古馬隆樹脂1-5、石臘1-2。
本發(fā)明通過煉膠機的強大剪切力使聚合物分子斷鏈形成大游離基團，使聚合物化學和物理結構同時改變，結果使熔融態(tài)流變性能和固態(tài)力學性能發(fā)生變化，生成穩(wěn)定的界面過渡層，進而形成互穿聚合物網(wǎng)絡，形成穩(wěn)定的碳碳鍵和苯酚碳鍵。在引發(fā)劑(尤其是化合物HMT，分子式為C6H12N4)的作用下碳-碳鍵能增加，原子間靠得更近，其相疇尺寸約為650-1500。這種碳碳鍵更牢固從而提高這種高分子材料的抗沖擊強度和耐磨性能。
在塑料和橡膠兩相成分相同的情況下，本發(fā)明高分子材料形成了互穿聚合物網(wǎng)絡，其抗沖擊強度是普通機械混合交聯(lián)共聚物材料的4倍，而磨耗僅為后者的1/3。另一方面，用于制造礦用機械中相關部件的材料，其物理機械性能通常必須達到以下四項指標(A)邵氏硬度95±5；(B)抗張強度≥30MPa；(C)磨耗≤0.4cm3/1.61km；(D)抗沖擊強度≥32kg·cm/cm2，經(jīng)多次試驗結果證明，本發(fā)明高分子材料完全符合以上各項指標要求，并體現(xiàn)出更優(yōu)的應用性能。
本發(fā)明原料易得、生產(chǎn)成本低、工藝簡便無污染，易于產(chǎn)業(yè)化，材料穩(wěn)定性好，且其比重是金屬的1/7-1/8，既減輕了設備的安裝勞動強度也降低了成本，同時還增加設備的使用壽命，可在礦山機械設備或其它要求耐磨性優(yōu)異、強度高，高抗沖擊的零部件中廣泛取代金屬材料，應用前景廣闊，市場推廣價值大。
具體實施例方式
實施例1在輥溫為140℃的開煉機內，依次按重量配比加入原料聚苯乙烯70、丁苯橡膠30，酚醛樹脂40，引發(fā)劑HMT(C6H12N4)3，氧化鋅5，補強劑高耐磨碳黑25，防老劑A為1.5，硫磺為1.5，促進劑DM為0.5，TT為0.7，CZ為1.2。以上原料依次加入并混煉均勻后，下片，冷卻停放12小時，再將混合料裁剪后投入硫化機中進行硫化交聯(lián)反應，當硫化溫度為155℃、時間為25分鐘、壓力為16KNf時，所得的高分子材料磨耗最低為0.3cm3/1.61km。
也可使用密煉機進行。上述過程中，在加入補強劑后、加入活性劑氧化鋅之前，還添加重量配比分別為4、2的古馬隆樹脂和石臘，使生成的高分子材料潤滑效果好。
下表為實施例2-8的具體工藝情況及所得的高分子材料的基本性能。


上述工藝過程所生成的高分子材料，其內部結構產(chǎn)生互穿聚合物網(wǎng)絡，這種互穿聚合物網(wǎng)絡是分別以橡膠和塑料各自通過化學交聯(lián)成網(wǎng)絡后的物理共混物，其相疇尺寸約為650-1500，具有高抗沖擊強度和耐磨性能，且不失去原來橡膠與塑料的固性，從而獲得其它聚合物共混物所沒有的獨特性能。因此，該發(fā)明的高分子材料可制作成槽式洗礦機的葉片、襯板、球磨機襯里，傳動齒輪、芯軸、支架、攪拌機葉片，以替代現(xiàn)有礦山機械設備中的金屬部件。也可以在汽車零部件中得到廣泛應用，如保險桿、引擎蓋等。
權利要求
1.一種高分子材料的制造方法，其特征在于該方法包括以下步驟A、在煉膠機內依次將塑料、橡膠熔融，充分混勻后，再依次加入酚醛樹脂、引發(fā)劑、補強劑、活性劑氧化鋅、硬脂酸、防老劑A，最后加入交聯(lián)劑硫磺、促進劑DM、TT、CZ，混煉均勻后下片；B、待上述產(chǎn)物冷卻停放12小時后投入硫化機中進行硫化交聯(lián)反應，硫化反應溫度為145℃-160℃，時間為10-40分鐘，壓力為5-16KNf；所述原料的重量配比為塑料和橡膠共計100，其中塑料50-70，橡膠30-50；酚醛樹脂5-40，引發(fā)劑0.3-3，補強劑5-25，氧化鋅0.5-5，硬脂酸0.5-1.5，防老劑A為0.3-2，硫磺為0.5-1.5，促進劑DM為0.3-1.5，TT為0.1-0.7，CZ為0.2-1.2；所述塑料為高苯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚乙烯、聚氯乙烯中的一種，橡膠為天然橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠中的一種；引發(fā)劑為HMT、癸二酸、硬脂酸鋅中的一種；補強劑為高耐磨碳黑或半補強碳黑。
2.根據(jù)權利要求1所述的高分子材料的制造方法，其特征在于在A步驟中，加入補強劑后、加入活性劑氧化鋅之前，還添加古馬隆樹脂、石臘這兩種軟化劑，重量配比為古馬隆樹脂1-5、石臘1-2。
3.一種高分子材料，其特征在于該材料是以塑料和橡膠為主要原料、根據(jù)權利要求1或2所述的制造方法獲得的產(chǎn)物。
4.根據(jù)權利要求3所述的高分子材料，其特征在于該材料內部形成了互穿聚合物網(wǎng)絡，其相疇尺寸約為650-1500，具有高抗沖擊強度和耐磨性能。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的高分子材料的用途，其特征在于所述的高分子材料可應用于礦山機械領域，能加工成槽式洗礦機的葉片、襯板、球磨機襯里，傳動齒輪、芯軸、支架、攪拌機葉片。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的高分子材料的用途，其特征在于所述高分子材料也可以在汽車零部件中得到廣泛應用，如保險桿、引擎蓋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分子材料及其制造方法和用途。所述制造方法是在煉膠機內依次將塑料、橡膠熔融，充分混勻后，再依次加入酚醛樹脂、引發(fā)劑、補強劑、活性劑氧化鋅、硬脂酸、防老劑A，最后加入交聯(lián)劑硫磺、促進劑DM、TT、CZ，混煉均勻后下片，冷卻停放12小時，放入硫化機中進行硫化交聯(lián)反應，最后生成化學交聯(lián)密度高、穩(wěn)定性好、耐磨性優(yōu)異、強度高的高分子材料。本發(fā)明工藝簡單，所得高分子材料可在礦山機械設備或其它要求耐磨性優(yōu)異、抗沖擊強度高的零部件中廣泛取代金屬材料，具有廣闊的應用前景和較大的推廣價值。
文檔編號C08L9/00GK101070393SQ20071003496
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月19日 優(yōu)先權日2007年5月19日
發(fā)明者單東成 申請人:單東成