[发明专利]一种托辊用石墨烯改性高密度聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种托辊用石墨烯改性高密度聚乙烯复合材料，所述复合材料由以下重量份数的各组分制备而成：混合高密度聚乙烯40‑60份，石墨烯0.5份，无碱玻璃纤维20‑40份，耐磨剂3‑10份，滑石粉5‑20份，胶黏剂3‑5份，接枝剂2‑5份，抗氧剂0.1‑0.5份，抗紫外剂0.1‑0.5份，硅烷偶联剂0.1‑0.5份；合计100份。本发明还提供其制备方法。对本发明制备得到的高密度聚乙烯复合材料进行性能检测，满足制作托辊制品的基本要求。

技术领域

本发明属于高分子加工技术领域，具体涉及一种托辊用石墨烯改性高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

带式输送机又称胶带输送机，被广泛应用于家电、电子、煤矿、建材等领域。托辊是带式输送机的重要组成部分之一，它由托辊管体、轴承座以及内外密封件组成，在输送过程中可以起到支撑作用，提高货物输送量，缓解物品对于输送带的冲击以及防止输送带跑偏。托辊的成本可以占输送机总价的四分之一左右，其维修和更换费用也是带式输送机费用的重要部分，因此托辊的性能质量会直接影响到输送机的成本以及使用寿命。

在目前的市场中，托辊按照材质的不同可分为钢制托辊、陶瓷托辊以及塑料托辊等，它们在使用过程中均暴露了许多问题，国内外也对此进行了大量的研究和创新开发。其中，钢制托辊易受到化学腐蚀，并且耐磨性能较差，导致了钢制托辊的使用寿命短，只有8000-10000h，远远低于设计寿命，并且钢的密度较大导致了其质量重，管理和维护需花费大量的时间。与之相比，市场上的陶瓷托辊耐磨性能以及耐化学腐蚀性能优异，但陶瓷托辊的韧性差，安装过程不便并且容易损坏，这些同样会导致其使用寿命降低和运营成本增加。相比较之下，塑料托辊由于其质量轻、耐腐蚀、抗冲击、运行噪音低等显著特点，近年来已经成为托辊领域中的主流产品，但是传统塑料托辊的耐温性能、耐候性以及耐磨性均不如陶瓷托辊，并且大多是采用价格高昂且加工条件苛刻、成型困难或复杂的原料，如超高分子量聚乙烯和尼龙等。

经过查询，在本领域中的类似专利有CN103467978A一种托辊用多元复合改性尼龙6复合材料及其制备方法，但是经过对比，相关专利用的基体树脂都为尼龙6和超高分子量聚乙烯，而在本发明中，将高密度聚乙烯应用于托辊领域尚属首次。另外，专利号为CN1483650A的发明专利公开了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助剂为改性剂，采用挤出成型制备复合材料托辊的方法。该发明利用超高分子量聚乙烯因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能，但最终因价格过高并且无法量产而难以推广。专利号CN1810879A的发明专利，以不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、尼龙纤维、石墨、碳酸钙、氢氧化铝和石英砂等为原材料，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，同时又有耐磨性能差，韧性低，并且因采用模压成型导致生产效率不高的显著弊端。

发明内容

针对市面上目前已有的各类材质托辊的缺点，为解决上述问题，本发明旨在提供一种托辊用石墨烯高密度聚乙烯基复合材料的制备方法，利用石墨烯的自身特性，制备石墨烯耐磨填料，其加入高密度聚乙烯后，制品同时具备塑料托辊和陶瓷托辊的性能优点，具有高强度、高耐磨、耐化学腐蚀、使用寿命长等优点，并且加工工艺简单、制造成本低廉、环保增效，带来较高的社会经济效益。

为了实现上述目的，本发明中所采取的技术方案是：

本发明提供一种托辊用石墨烯改性高密度聚乙烯复合材料，所述复合材料由以下重量份数的各组分制备而成：

所述混合高密度聚乙烯是由高熔融指数高密度聚乙烯和低熔融指数高密度聚乙烯混合组成；作为优选，所述高熔融指数HDPE：低熔融指数HDPE的质量比＝(30-50)：(10-20)。

作为优选，所述复合材料由以下重量份数的各组分制备而成：