CN103665771A - 耐磨组合物、耐磨齿轮及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐磨组合物、使用该耐磨组合物制成的耐磨齿轮以及耐磨齿轮的制造方法。该耐磨组合物包含的组分以及各组分的质量含量为：树脂基体：60%～90%；弹性增强组分：2%～30%；耐磨增强组分：1%～10%。本发明提供的耐磨组合物中，树脂基体为耐磨材料的主体部分，是耐磨材料的基础；通过加入大分子量的弹性增强组分，使弹性增强组分与树脂基体形成分散岛结构，提高材料的断裂伸长率和弯曲变形，改善材料的力学性能；耐磨增强组分用来改善材料的耐磨性、摩擦系数以及导热性等；用本发明提供的耐磨组合物制作的耐磨齿轮，硬度高、耐磨损性能好，降低了耐磨齿轮的磨损消耗，延长了耐磨齿轮的使用寿命，同时降低了耐磨齿轮的检修频率。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮加工领域，更具体而言，涉及一种耐磨组合物、采用该耐磨组合物制成的耐磨齿轮以及该耐磨齿轮的制造方法。
背景技术
随着塑料工业的迅速发展，塑料齿轮在很多场合已经取代金属齿轮，并越来越广泛地应用于运动及动力传动的场合。
塑料齿轮具有质量轻、噪音低、耐腐蚀及自润滑性能好等优点，但是，塑料齿轮的磨损性较差，虽然，采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶等增强材料可使塑料齿轮的磨损性有所提高，但是，塑料齿轮的耐磨损性能仍不能满足要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一个方面的目的在于，提供一种耐磨性能良好的耐磨组合物。
本发明的第二个方面的目的在于，提供一种采用该耐磨组合物制成的耐磨齿轮。
本发明的第三个方面的目的在于，提供一种耐磨齿轮的制造方法。
为实现上述目的，本发明第一个方面的实施例提供了一种耐磨组合物，包含的组分以及各组分的质量含量为：树脂基体：60%～90%；弹性增强组分：2%～30%；耐磨增强组分：1%～10%。
本发明实施例提供的耐磨组合物，包括树脂基体、弹性增强组分和耐磨增强组分三部分，其中，树脂基体为耐磨组合物的主体部分，是耐磨组合物的基础；基于热固性材料本身所存在的耐冲击强度差、韧性差等弊端，通过加入大分子量的弹性增强组分，使弹性增强组分与树脂基体形成分散岛结构，提高材料的断裂伸长率和弯曲变形，进而提升和改善材料的力学性能；耐磨增强组分用来改善材料的耐磨性、摩擦系数以及导热性等。
综上所述，本发明实施例提供的耐磨组合物，硬度高、耐磨损性能好。
另外，根据本发明上述实施例提供的耐磨组合物还具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述树脂基体包括环氧树脂系基体和/或聚氨酯系基体。
根据本发明的一个实施例，所述环氧树脂系基体包括改性环氧树脂和聚酰胺固化剂，且二者的质量比为100：30～60。
根据本发明的一个实施例，所述聚氨酯系基体包括聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物，且二者的质量比为100：20～50。
根据本发明的一个实施例，所述弹性增强组分包括端羧基丁晴橡胶、聚氨酯类弹性体、聚烯烃类弹性体和丙烯酸类弹性体中的任意一种或几种。
根据本发明的一个实施例，所述耐磨增强组分包括二硫化钼、碳化硅、碳纤维和聚四氟乙烯中的任意一种或几种。
根据本发明的一个实施例，所述二硫化钼为纳米级二硫化钼，所述碳化硅为纳米级碳化硅，所述碳纤维为碳纳米管。
本发明第二个方面的实施例提供了一种耐磨齿轮，包括齿轮本体和耐磨层，所述耐磨层采用上述任一实施例所述的耐磨组合物制成，且所述耐磨层覆盖在所述齿轮本体的外表面上。
根据本发明的一个实施例，所述耐磨层的厚度为0.2～2mm。
本发明第三个方面的实施例提供了一种耐磨齿轮的制造方法，包括以下步骤：步骤102，准备齿轮本体；步骤104，对上述任一实施例所述的耐磨组合物中的树脂基体进行预热；步骤106，将所述耐磨组合物中的所述树脂基体、弹性增强组分和耐磨增强组分混合后，搅拌均匀；步骤108，将混合均匀的所述耐磨组合物喷涂或刮涂或注塑到所述齿轮本体的外表面上。
另外，根据本发明上述实施例提供的耐磨齿轮的制造方法还具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，在所述步骤104中，所述树脂基体包括改性环氧树脂和聚酰胺固化剂，将所述改性环氧树脂和所述聚酰胺固化剂在40～60℃的温度下预热2～4h。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤104中，所述树脂基体包括聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物，将所述聚醚齐聚物和所述异氰酸酯齐聚物在90～120℃的温度下预热2～4h。
根据本发明的一个实施例，所述步骤102中的准备齿轮本体包括：将齿轮本体用砂纸打磨、去油，并用丙酮溶液浸泡8～12min，晾干。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤108中，在所述齿轮本体上多次喷涂或刮涂所述耐磨组合物，且在每次喷涂或刮涂完所述耐磨组合物后，在50～70℃的温度下将所述齿轮本体烘1～3小时，用砂纸打磨后，再次进行喷涂或刮涂。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明第一个实施例所述的耐磨齿轮的制造方法的流程图；
图2是根据本发明第二个实施例所述的耐磨齿轮的制造方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明一些实施例提供的一种耐磨组合物，包含的组分以及各组分的质量含量为：
树脂基体：60%～90%；
弹性增强组分：2%～30%；
耐磨增强组分：1%～10%。
本发明实施例提供的耐磨组合物包括树脂基体、弹性增强组分和耐磨增强组分三部分，其中，树脂基体为耐磨组合物的主体部分，是耐磨组合物的基础；基于热固性材料本身所存在的耐冲击强度差、韧性差等弊端，通过加入大分子量的弹性增强组分，使弹性增强组分与树脂基体形成分散岛结构，提高材料的断裂伸长率和弯曲变形，进而提升和改善材料的力学性能；耐磨增强组分用来改善材料的耐磨性、摩擦系数以及导热性等。
综上所述，本发明实施例提供的耐磨组合物，硬度高、耐磨损性能好。
在本发明的一些实施例中，所述树脂基体包括环氧树脂系基体和/或聚氨酯系基体。
在本发明一个具体实施例中，所述环氧树脂系基体包括改性环氧树脂和聚酰胺固化剂，且二者的质量比为100：30～60。
在本发明另一个具体实施例中，所述聚氨酯系基体包括聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物，且二者的质量比为100：20～50。
在本发明的一些实施例中，所述弹性增强组分包括端羧基丁晴橡胶、聚氨酯类弹性体、聚烯烃类弹性体和丙烯酸类弹性体中的任意一种或几种。
在本发明的一些实施例中，所述耐磨增强组分包括二硫化钼、碳化硅、碳纤维和聚四氟乙烯中的任意一种或几种。
优选地，所述二硫化钼为纳米级二硫化钼，所述碳化硅为纳米级碳化硅，所述碳纤维为碳纳米管。
本发明第二个方面的实施例提供了一种耐磨齿轮，包括齿轮本体和耐磨层，其中，所述耐磨层采用上述任一实施例所述耐磨组合物制成，且所述耐磨层覆盖在所述齿轮本体的外表面上。
进一步，所述齿轮本体采用纤维增强聚酰胺复合材料制成。
本发明第二个方面的实施例提供的耐磨齿轮，包括齿轮本体和覆盖在齿轮本体外表面的耐磨层，齿轮本体采用纤维增强聚酰胺复合材料制成，使得齿轮本体的强度增强，力学性能好；耐磨层的设置增强了耐磨齿轮的耐磨损性能，延长了耐磨齿轮的维修周期，使耐磨齿轮的使用性能更佳。
优选地，所述耐磨层的厚度为0.2～2mm。
由于耐磨组合物的硬度高、脆性大，所以耐磨层的厚度不易过大，否则将会造成耐磨层与齿轮本体的附着能力差，二者发生变形的同步性差。
本发明第三个方面的实施例提供了一种耐磨齿轮的制造方法，如图1所示，所述耐磨齿轮的制造方法包括以下步骤：
步骤102，准备齿轮本体；
步骤104，对本发明第一个方面的实施例提供的耐磨组合物中的树脂基体进行预热；
步骤106，将所述耐磨组合物中的所述树脂基体、弹性增强组分和耐磨增强组分混合后，搅拌均匀；
步骤108，将混合均匀的所述耐磨组合物喷涂或刮涂或注塑到所述齿轮本体的外表面上。
具体地，所述步骤102中的准备齿轮本体包括：将齿轮本体用砂纸打磨、去油，并用丙酮溶液浸泡8～12分钟，晾干。
需要说明的是，本发明上述实施例提供的耐磨齿轮的制造方法中，准备齿轮本体的步骤（即步骤102）与制备耐磨组合物的步骤（即步骤104和106）为两个相互独立的过程，准备齿轮本体的步骤既可以放置在制备耐磨组合物的步骤之前，如图1所示的实施例，还可以放置到制备耐磨组合物的步骤之后，如图2所示的实施例，此时，先制备耐磨组合物（即图2中步骤102’和步骤104’），然后再准备齿轮本体（即图2中的步骤106’），最终将耐磨组合物喷涂或刮涂或注塑到齿轮本体的外表面上（即图2中的步骤108’），当然还可以将准备齿轮本体的步骤与制备耐磨组合物的步骤同时进行。
在本发明的一个具体实施例中，在所述步骤104中，所述树脂基体包括改性环氧树脂和聚酰胺固化剂，将所述改性环氧树脂和所述聚酰胺固化剂在40～60℃的温度下预热2～4小时。
在本发明的另一个具体实施例，在所述步骤104中，所述树脂基体包括聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物，将所述聚醚齐聚物和所述异氰酸酯齐聚物混合在90～120℃的温度下预热2～4小时。
对树脂基体进行预热，降低了树脂基体的粘性，便于树脂基体中各组分的混合。
在本发明的一个具体实施例中，在所述步骤108中，在所述齿轮本体上多次喷涂或刮涂所述耐磨组合物，且在每次喷涂或刮涂完所述耐磨组合物后，在50～70℃的温度下将所述齿轮本体烘1～3小时，用砂纸打磨后，再次进行喷涂或刮涂。
下面结合具体实施例来说明本实施例提供的耐磨齿轮的制造方法：
实施例一：
耐磨组合物包含的组分及各组分的质量含量为：改性环氧树脂：63%，聚酰胺固化剂：27%，端羧基丁晴橡胶：7%，碳纳米管：2%，纳米级二硫化钼：1%。
耐磨齿轮的制备过程如下：
1）将改性环氧树脂和聚酰胺固化剂预热3小时，预热温度为45℃；
2）将改性环氧树脂、端羧基丁晴橡胶、聚酰胺固化剂、碳纳米管、纳米级二硫化钼混合后搅拌均匀；
3）将耐磨组合物喷涂或刮涂或用两色注塑机注塑到已经制备好的齿轮本体的外表面上。
实施例二：
耐磨组合物包含的组分及各组分的质量含量为：改性环氧树脂：50%，聚酰胺固化剂：15%，端羧基丁晴橡胶：27%，碳纳米管：5%，纳米级二硫化钼：2%，聚四氟乙烯（PTFE）：1%。
耐磨齿轮的制备过程如下：
1）将改性环氧树脂和聚酰胺固化剂预热4小时，预热温度为40℃；
2）将改性环氧树脂、端羧基丁晴橡胶、聚酰胺固化剂、碳纳米管、纳米级二硫化钼和PTFE混合后搅拌均匀；
3）将耐磨组合物喷涂或刮涂或用两色注塑机注塑到已经制备好的齿轮本体的外表面上。
实施例三：
耐磨组合物包含的组分及各组分的质量含量为：聚醚齐聚物：60%，异氰酸酯齐聚物：20%，端羧基丁晴橡胶：15%，碳纳米管：3%，纳米级二硫化钼：2%。
耐磨齿轮的制备过程如下：
1）将聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物预热3小时，预热温度为110℃；
2）将聚醚齐聚物、端羧基丁晴橡胶、异氰酸酯齐聚物、碳纳米管、纳米级二硫化钼混合后搅拌均匀；
3）将耐磨组合物喷涂或刮涂或用两色注塑机注塑到已经制备好的齿轮本体的外表面上。
综上所述，用本发明上述实施例提供的耐磨组合物制作的耐磨齿轮，硬度高、耐磨损性能好，降低了耐磨齿轮的磨损消耗，延长了耐磨齿轮的使用寿命，同时降低了耐磨齿轮的检修频率，降低了检修成本。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种耐磨组合物，其特征在于，包含的组分以及各组分的质量含量为：
树脂基体：60%～90%；
弹性增强组分：2%～30%；
耐磨增强组分：1%～10%。
2.根据权利要求1所述的耐磨组合物，其特征在于，
所述树脂基体包括环氧树脂系基体和/或聚氨酯系基体。
3.根据权利要求2所述的耐磨组合物，其特征在于，
所述环氧树脂系基体包括改性环氧树脂和聚酰胺固化剂，且二者的质量比为100：30～60。
4.根据权利要求2所述的耐磨组合物，其特征在于，
所述聚氨酯系基体包括聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物，且二者的质量比为100：20～50。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的耐磨组合物，其特征在于，
所述弹性增强组分包括端羧基丁晴橡胶、聚氨酯类弹性体、聚烯烃类弹性体和丙烯酸类弹性体中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的耐磨组合物，其特征在于，
所述耐磨增强组分包括二硫化钼、碳化硅、碳纤维和聚四氟乙烯中的任意一种或几种。
7.根据权利要求6所述的耐磨组合物，其特征在于，
所述二硫化钼为纳米级二硫化钼，所述碳化硅为纳米级碳化硅，所述碳纤维为碳纳米管。
8.一种耐磨齿轮，其特征在于，包括：
齿轮本体；和
耐磨层，所述耐磨层采用如权利要求1至7中任一项所述的耐磨组合物制成，且所述耐磨层覆盖在所述齿轮本体的外表面上。
9.根据权利要求8所述的耐磨齿轮，其特征在于，
所述耐磨层的厚度为0.2～2mm。
10.一种耐磨齿轮的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤102，准备齿轮本体；
步骤104，对如权利要求1至7中任一项所述的耐磨组合物中的树脂基体进行预热；
步骤106，将所述耐磨组合物中的所述树脂基体、弹性增强组分和耐磨增强组分混合后，搅拌均匀；
步骤108，将混合均匀的所述耐磨组合物喷涂或刮涂或注塑到所述齿轮本体的外表面上。
11.根据权利要求10所述的耐磨齿轮的制造方法，其特征在于，
所述步骤104中，所述树脂基体包括改性环氧树脂和聚酰胺固化剂，将所述改性环氧树脂和所述聚酰胺固化剂在40～60℃的温度下预热2～4小时。
12.根据权利要求10所述的耐磨齿轮的制造方法，其特征在于，
在所述步骤104中，所述树脂基体包括聚醚齐聚物和异氰酸酯齐聚物，将所述聚醚齐聚物和所述异氰酸酯齐聚物在90～120℃的温度下预热2～4小时。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的耐磨齿轮的制造方法，其特征在于，所述步骤102中的准备齿轮本体包括：
将齿轮本体用砂纸打磨、去油，并用丙酮溶液浸泡8～12分钟，晾干。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的耐磨齿轮的制造方法，其特征在于，
在所述步骤108中，在所述齿轮本体上多次喷涂或刮涂所述耐磨组合物，且在每次喷涂或刮涂完所述耐磨组合物后，在50～70℃的温度下将所述齿轮本体烘1～3小时，用砂纸打磨后，再次进行喷涂或刮涂。
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Denomination of invention: Wear resistant gears and their manufacturing methods Effective date of registration: 20231227 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Pudong Development Bank of Shanghai Limited by Share Ltd. Shijiazhuang branch Pledgor: JIKAI HEBEI ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980074978 |
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