 聚合物基复合材料托辊配件的方法
近年来，托辊配件用聚合物基复合材料代替钢材、陶瓷、塑料制造托辊是该领域内研究的重要课题，也是今后发展的主要方向。市场上迫切需要研发用于制造托辊的性能优良、价格适宜、使用寿命长、应用环境更具针对性、更换快捷的新型高性能聚合物基复合材料来投放市场。目前，在该方向上的研究已有些报道。
采用玻璃纤维、金属纤维、合成纤维及其组织，并通过RTM工艺压注成型或冷压成型工艺模压成型研制出一种混杂增强的聚合物基复合材料托辊，该托辊为功能层和结构层构成的层复合结构，综合性能优异，使用寿命长，并且运行稳定。但是该托辊的加工成本高，工艺复杂。以MC尼龙为基材，并填充玻璃纤维和石墨，研制出一种MC尼龙托辊。研究表明，托辊运转自如，并且2年的表面磨损不足0.4mm，而同期使用的钢托辊在不到4个月的时间就出现故障，寿命很短。但这类托辊存在明显的缺点，尼龙低温脆性大，使其在低温环境中使用受到限制。此外，其成本也较高。一种加玻璃鳞片的热固性树脂/纤维复合材料的一次模压成型工艺制造托辊，该方案有利于大规模工业化生产，特别是对不同尺寸的异形托辊的生产更有优势但该方法存在明显的不足，如材料本身耐高温性能不佳，韧性小是热固性树脂的通病，在高、低温环境下使用时容易导致托辊开裂现象，采用模压成型工艺致使生产效率低，生产过程中需要更多的模具，从而增加了生产成本等。一种聚合物基复合材料托辊，但托辊材料存在类似不足，同时由于没有采用增强措施，其强度偏低，难以满足重载散料的实际使用要求。一种以聚氯乙烯为基体，以甲基丙烯酸甲醋一丁二烯一苯乙烯共聚物为主要改性剂可用于井下的塑料托辊组合物复合材料，该复合材料的最大优点是利用了聚氯乙烯本身具有的良好的抗阻燃性能来制备具有阻燃性能的组合物托辊材料，同时通过加入主改性剂甲基丙烯酸甲醋一丁二烯一苯乙烯共聚物来增加材料的抗冲击强度与韧性。然而该材料体系存在明显的缺陷，如由于基材聚氯乙烯自身的耐高温性能不足，导致复合材料用作制造托辊时其耐高温的性能不佳；另外，该托辊轴承座复合材料体系的抗张强度偏低，导致运输散料时的载荷量难以满足使用要求。一种以超高分子量聚乙烯为基料，纳米碳酸钙与偶联剂以及其它辅助剂为改性剂，采用挤出成型制备复合材料托辊的方法。该研究利用的超高分子量聚乙烯因其分子量高而具有的优异的抗冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能，并且在很大程度上超越了其它塑料，但因其价格过高难以推广。
一种以铸石粉(又名辉绿岩粉)为主料，聚丙烯或聚乙烯或尼龙或聚甲醛以及抗静电剂为改性剂的复合材料制备托辊的方法。其用意是利用铸石粉具有优异的耐酸碱性能的优点，采用聚丙烯或聚乙烯等聚合物充当类似的粘合剂作用，便于塑化后的模压成型，从本质上说该发明还属于类似陶瓷托辊的范畴，因采用聚丙烯或聚乙烯为改性剂，致使所制备的托辊的耐高温性能不佳。同时从公开的成型工艺条件来看，如采用聚甲醛或尼龙时，能否达到改性的目的还有待进一步探讨。采用不饱和聚醋树脂、钢纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、石墨、碳酸钙、氢氧化铝和石英砂为原材料，经模压成型制备复合材料托辊的方案，但材料体系本身存在耐高温性能差，固化时体积收缩率较大致使尺寸难以保障，同时因采用模压成型导致生产效率不高的显著弊端。以聚己内酞胺、玻璃纤维、陶瓷粉体、润滑剂、阻燃剂、抗静电剂、抗老化剂、表面改性剂为原料制备聚合物基复合材料托辊的方法，该方案的最大优点是既考虑了托辊的强度，又考虑到了托辊的韧性。然而该方案的针对性不明显，因为当托辊用在不同的环境条件下(如南方地区、北方地区)，其对性能的要求是不一样的。此外，按该配方进行具体实施时，价格偏高，推广存在难度。
虽然以上技术解决了一定的问题，例如使托辊在抗冲击、耐磨损、耐腐蚀、抗撕裂等方面带来改善，然而这些技术仍然没有对其所使用的环境进行有针对性设计；另外，存在要么性能好，但价格偏高，要么价格适中，但性能难以满足使用要求等问题。此外，有些存在挤出工艺复杂，加工成本较大的缺点。复合材料的成本、性能在很大程度上都是基于基体材料，而且材料的挤出工艺选择也依赖于材料自身的物理性能。因此作为托辊密封用聚合物基复合材料的基材选择更为关键。
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