[发明专利]聚氨酯改性尼龙球磨机内衬

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料在球磨机内衬中的应用，具体涉及聚氨酯改性尼龙球磨机内衬，属高分子材料领域。

背景技术

球磨机是用于研磨矿石、微粉的主要设备。早期的球磨机内衬主要使用高锰钢，是球磨机的主要易损件，我国每年仅衬板消耗就达50万吨。但高锰钢内衬不仅耐磨性差、使用寿命短，而且噪音大、能耗高，并不是理想的球磨机内衬材料。近年来，使用聚氨酯等高分子耐磨材料代替高锰钢做球磨机内衬越来越普及，使用聚氨酯内衬的球磨机耐磨性好，使用寿命在湿磨下可达高锰钢的2倍以上，提高了设备连续生产能力，同时还提高了球磨机的工作容量、减轻了总机重量，可节电30%，降低了生产成本，此外，还可降低生产噪音20%，大大改善了工作环境，还具有不污染物料，局部损坏易于修补等优点，因此，聚氨酯是代替高锰钢的理想内衬材料，可为国家节约大量的钢材。但是，随着聚氨酯内衬的不断推广应用，也暴露出了聚氨酯内衬耐温差的使用不足，在某些使用场合，球磨机的内部温度常常很高，甚至高于80℃以上，聚氨酯内衬在这样的使用环境下寿命严重缩短，不适宜在这样苛刻的条件下使用。目前急需对聚氨酯内衬材料进行改进。

发明内容

为了克服现有聚氨酯球磨机内衬耐温差的缺点，本发明目的在于提供一种耐高温、耐磨性好的聚氨酯改性尼龙球磨机内衬。

为实现本发明目的，本发明采用自制的聚氨酯改性尼龙高分子材料制作球磨机内衬。

尼龙是一种性能优良的工程塑料，它具有很多优点：1、耐热性能好。尼龙热性能特点是耐热温度高，长期耐热温度在120～150℃，而且热变形温度比其它工程塑料高，其熔点高达220℃；2、耐磨性能好。尼龙的磨损特点是在使用初期时稍有磨损，以后就很少磨耗；3、机械性能好。铸型尼龙制品机械强度大，有较好的抗蠕变特性，耐疲劳；4、质量轻。尼龙的密度一般在1.15～1.16，仅是钢（7.8）的1/7；5、不产生噪音。尼龙的模量比金属小得多，对振动衰减率比钢要大几十倍，有吸音功能。但是，尼龙在实际应用中存在的最大缺陷是其具有较大的脆性，其在干态和低温下冲击强度低。虽然聚氨酯的耐温性能欠佳，但却是尼龙材料极好的增韧改性剂，基于聚氨酯改性增韧的尼龙材料，不仅把两种材料耐磨、质轻、机械强度高、噪音小的优良性能传承下来，而且又将尼龙材料的耐热性与聚氨酯材料的韧性融于一身，是球磨机内衬的理想高分子材料，特别适合在高温苛刻环境中的使用。

本发明采取如下具体技术方案制作聚氨酯改性尼龙高分子材料球磨机内衬：首先称取己内酰胺，加热熔融，在140℃温度下，10～15㎜Hg真空度，真空蒸馏脱水10 min后备用；将一半量脱水后的己内酰胺加入聚氨酯预聚体中，在140℃温度下，真空脱水20min后备用；将另一半量脱水后的己内酰胺加入到NaOH溶液中，在120℃～135℃温度下， 10～15㎜Hg柱下减压蒸馏10～15min, 蒸馏后备用；将前两步的产物在140℃温度下充分混合，迅速浇注于在170℃经预热并经表面处理的球磨机内，在旋转成型机上保持170℃离心成型40min，然后缓慢冷却至室温即可。

本发明所述的聚氨酯预聚体选取低温性能优良、分子链柔顺、分子量为2000的聚四氢呋喃二醇（PTMG，M_n=2000）与甲苯二异氰酸酯（TDI－100）合成聚氨酯预聚体。聚氨酯预聚体的NCO质量百分比含量为4.0%，用此预聚体增韧的共聚物冲击强度增加明显，而拉伸强度的降低较小，同时，预聚体的粘度适中，便于使用。

本发明所述的聚氨酯预聚体用量为已内酰胺总质量的15%，在此用量下，共聚物显示出较好的冲击强度。

其主要反应原理如下：

本发明的优点在于：

1. 本发明制得的聚氨酯改性尼龙高分子材料球磨机内衬不仅将聚氨酯与尼龙两种材料耐磨、质轻、机械强度高、噪音小的优良性能传承下来，而且又将尼龙材料的耐热性与聚氨酯材料的韧性融于一身。不仅可以代替传统高锰钢材料内衬，节约钢材的消耗，而且与耐磨聚氨酯球磨机内衬相比，提高了产品在80℃以上苛刻使用环境中的使用寿命，提高了设备连续生产能力，生产效率明显提高。

2. 生产过程为封闭方式，无废水、废气、废渣排放，对环境无污染。

3. 聚氨酯改性尼龙内衬的生产工艺与聚氨酯内衬的生产工艺相似，都是采用液体浇注成型的工艺进行生产，因此在生产中所用的设备具有一定的通用性，易于相互转产。