[發明專利]一種高分子材料及其制造方法和用途

無效

• 申請號: 200710034964.8
• 申請日: 2007-05-19
• 公開（公告）號: CN101070393A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 單東成
• 申請（專利權）人: 單東成
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08L25/06;C08L23/28;C08L27/06;C08L7/00;C08L9/02;C08L9/06;C08K5/09;C08K3/04;B29B7/00;B29C35/02
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技術領域

本發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的熱力學相溶性，在聚合物共混時產生熵變，一般都可以生成新的高分子復合材料。在現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，兩者的優勢互補，不僅取決于在力化學作用下產生的性能變化，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。

發明內容

本發明的目的在于提供一種兼有橡膠與塑料的優勢，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。

為實現上述目的，本發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、引發劑、補強劑、活性劑氧化鋅、硬脂酸、防老劑A，最后加入交聯劑硫磺、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，結果使熔融態流變性能和固態力學性能發生變化，生成穩定的界面過渡層，進而形成互穿聚合物網絡，形成穩定的碳碳鍵和苯酚碳鍵。在引發劑(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，本發明高分子材料形成了互穿聚合物網絡，其抗沖擊強度是普通機械混合交聯共聚物材料的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，經多次試驗結果證明，本發明高分子材料完全符合以上各項指標要求，并體現出更優的應用性能。

本發明原料易得、生產成本低、工藝簡便無污染，易于產業化，材料穩定性好，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。

具體實施方式