一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材及制备工艺制造技术

本申请涉及一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材及制备工艺，涉及矿用非金属托辊管材领域，管材重量比为：纳米超导电炭黑：4

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材及制备工艺


[0001]本申请涉及矿用非金属托辊管材的领域，尤其是涉及一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材及制备工艺。

技术介绍

[0002]近些年来，石墨烯以其独特的结构和优异的性能越来越受到研究者的青睐，石墨烯聚合物复合材料在各个材料领域展示出了良好的应用前景。石墨烯作为纳米增强组分，添加少量就可使聚合物的物理性能大幅提高。
[0003]近几年，在煤矿皮带输送机节能降耗和环保降噪等方面，非金属抗静电阻燃托辊替代传统笨重的铁托辊已得到业界的广泛认同，但非金属托辊管体的质量却不尽如人意。除了非金属管体基体材料本身的性能差距之外，因为成本、加工方式等原因，国内多以导电炭黑和阻燃料直接添加使用为主，添加量大且分散效果差，导致管材韧性、耐磨程度等指标存在着诸多不足之处，进而导致非金属矿用托辊管材的质量低下。

技术实现思路

[0004]为了提高非金属矿用托辊管材的质量，本申请提供一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材及制备工艺。
[0005]第一方面，本申请提供一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材，采用如下的技术方案：一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材，材料重量比为：纳米超导电炭黑：4
‑
6份；聚乙烯和丙烯酸接枝共聚物：5
‑
8份；石墨烯：3
‑
5份；微粉石墨：3
‑
5份；超细微胶囊红磷：4
‑
6份；纳米氢氧化镁：8
‑
10份；聚磷酸铵：3
‑
5份；有机蒙脱土：3
‑
5份；白炭黑：1
‑
3份；偶联剂：0.2
‑
1份；抗氧剂：0.5
‑
2份；成炭剂：3
‑
5份；分散剂：3
‑
5份；硬脂酸锌：0.2
‑
0.3份；超高分子量聚乙烯：60
‑
80份。
[0006]通过采用上述技术方案，纳米导电炭黑、石墨烯、氢氧化镁等无机粉料都经偶联改
性处理，便于与基体材料更好的分散、融合，并对阻燃料进行了多组分复配，便于该混合料在单螺杆挤出机上顺利挤出，从而提高了非金属矿用托辊管材的质量，且管材性能经测试分析达到矿用托辊管体要求。
[0007]可选的，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为250万以上。
[0008]第二方面，本申请提供一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材的制备工艺，采用如下的技术方案：一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材的制备工艺，包括以下步骤：S1：将4
‑
6份纳米超导电炭黑，3
‑
4份石墨烯，8
‑
10份纳米氢氧化镁，1
‑
3份白炭黑放入磁流体搅拌装置中，加入0.2
‑
1份偶联剂，升温至100
‑
110
°
左右，高速搅拌5min，冷却待用；S2：将5
‑
8份聚乙烯和丙烯酸接枝共聚物、4
‑
6份超细微胶囊红磷、0.5
‑
2份抗氧剂、3
‑
5份成炭剂、3
‑
5份分散剂、步骤S1中得到的混合物混合，在磁流体搅拌装置中高速搅拌15min，混合料待用；S3：在上述混合料中加入粘均分子量250万以上的超高分子量聚乙烯，在磁流体搅拌装置中高速混合搅拌20min，得到材料混合物，将材料混合物在单螺杆挤出机上挤出管材，挤出熔体温度控制在230℃左右，制得纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材。
[0009]磁流体搅拌装置包括存放组分的搅拌箱、用于带动所述搅拌箱转动的驱动箱和用于支撑所述驱动箱的支撑箱，所述搅拌箱位于所述驱动箱内，且与所述驱动箱固定连接，所述驱动箱、所述搅拌箱上共同转动穿设有转动轴，所述转动轴的两端穿出所述驱动箱，且均与所述支撑箱转动连接，所述转动轴上设置有第一搅拌板，所述驱动箱上固定连接有驱动板，所述支撑箱与所述驱动箱之间装有磁流体，所述支撑箱的外侧壁上沿周向固定设置多个线圈绕组，多个所述线圈绕组共同电性连接有交流电源。
[0010]通过采用上述技术方案，将纳米复合石墨烯改性托辊抗静电阻燃材料的制备组分加入到搅拌箱内，通过交流电源对线圈绕组供电，多个线圈绕组形成旋转磁场，旋转磁场驱动支撑箱与驱动箱之间的磁流体进行转动，磁流体在转动过程将旋转的力传递到驱动板上，磁流体通过驱动板驱动驱动箱转动，驱动箱带动搅拌箱转动，搅拌箱带动组分进行转动，使组分与转动轴上的第一搅拌板进行相对运动，通过第一搅拌板对组分进行搅拌，交流电源的频率根据组分搅拌所需的搅拌速度进行调节，可以采用超音频、高频或超高频，由于磁流体驱动以流体形式直接驱动，降低了机械零部件之间的磨损，且不易发热，从而通过采用不同频率的交流电源，能够使搅拌的速度进行调节，使得搅拌的速度易于满足组分搅拌的需求。
[0011]可选的，所述第一搅拌板沿所述转动轴的轴线方向设置有多组，每组所述第一搅拌板绕所述转动轴的轴线方向设置有多个，所述搅拌箱的内侧壁上固定连接有多个与多组所述第一搅拌板相对应且呈环形的端面齿轮，所述第一搅拌板转动连接于所述转动轴，且远离所述转动轴的一端同轴固定连接有翻动齿轮，所述翻动齿轮与所述端面齿轮啮合。
[0012]通过采用上述技术方案，搅拌箱带动端面齿轮转动，端面齿轮通过啮合驱动翻动齿轮转动，翻动齿轮带动第一搅拌板转动，使得第一搅拌板在相对搅拌箱公转的过程中能够自转，且由于端面齿轮驱动翻动齿轮属于加速传动，使得第一搅拌板能够具有更高的翻动搅拌速度，从而使得组分的搅拌更加易于均匀，且更加易于满足组分对搅拌速度的需求。
[0013]可选的，所述搅拌箱的内侧壁上沿轴线方向设置有多组第二搅拌板，多组所述第二搅拌板与多组所述第一搅拌板交替排布，每组所述第二搅拌板绕轴线方向设置有多个，所述第二搅拌板转动连接于所述搅拌箱，且远离所述搅拌箱的一端通过锥齿轮传动连接于所述转动轴。
[0014]通过采用上述技术方案，在搅拌箱上设置第二搅拌板，使得组分的搅拌更加易于充分；第二搅拌板通过锥齿轮传动连接于转动轴，在驱动箱驱动搅拌箱转动的过程中，第一搅拌板、第二搅拌板处于相反的翻动状态，使得第一搅拌板与第二搅拌板对组分的搅拌更加均匀，且通过第一搅拌板、第二搅拌板的反向翻动，使得处于第一搅拌板与第二搅拌板之间的组分易于受到双倍的搅拌效率。
[0015]可选的，所述驱动箱与所述搅拌箱之间的空间通过泵连通有磁流体箱，所述磁流体箱内也装有磁流体，所述磁流体箱连通有回流管，所述回流管与所述支撑箱连通，所述驱动板上开设有与所述驱动箱内部连通的驱动孔，磁流体从所述驱动孔流出的方向与所述驱动板的转动方向相反。
[0016]通过采用上述技术方案，磁流体箱内的磁流体通过泵泵送到驱动箱与搅拌箱之间，且使磁流体从驱动板上的驱动孔流出，从驱动孔流出的磁流体与支撑箱内流动的磁流体的方向相反，从而从驱动孔流出的磁流体与支撑箱内流动的磁流体形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材，其特征在于，材料重量比为：纳米超导电炭黑：4
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6份；聚乙烯和丙烯酸接枝共聚物：5
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8份；石墨烯：3
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5份；微粉石墨：3
‑
5份；超细微胶囊红磷：4
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6份；纳米氢氧化镁：8
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10份；聚磷酸铵：3
‑
5份；有机蒙脱土：3
‑
5份；白炭黑：1
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3份；偶联剂：0.2
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1份；抗氧剂：0.5
‑
2份；成炭剂：3
‑
5份；分散剂：3
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5份；硬脂酸锌：0.2
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0.3份；超高分子量聚乙烯：60
‑
80份。2.根据权利要求1所述的一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为250万以上。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的一种纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：将4
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6份纳米超导电炭黑，3
‑
4份石墨烯，8
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10份纳米氢氧化镁，1
‑
3份白炭黑放入磁流体搅拌装置中，加入0.2
‑
1份偶联剂，升温至100
‑
110
°
左右，高速搅拌15min，冷却待用；S2：将5
‑
8份聚乙烯和丙烯酸接枝共聚物、4
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6份超细微胶囊红磷、0.5
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2份抗氧剂、3
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5份成炭剂、3
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5份分散剂、步骤S1中得到的混合物混合，在磁流体搅拌装置中高速搅拌15min，混合料待用；S3：在上述混合料中加入粘均分子量250万以上的超高分子量聚乙烯，在磁流体搅拌装置中高速混合搅拌20min，得到材料混合物，将材料混合物在单螺杆挤出机上挤出管材，挤出熔体温度控制在230℃左右，制得纳米复合石墨烯改性矿用托辊管材；磁流体搅拌装置包括存放组分的搅拌箱（1）、用于带动所述搅拌箱（1）转动的驱动箱（2）和用于支撑所述驱动箱（2）的支撑箱（3），所述搅拌箱（1）位于所述驱动箱（2）内，且与所述驱动箱（2）固定连接，所述驱动箱（2）、所述搅拌箱（1）上共同转动穿设有转动轴（4），所述转动轴（4）的两端均穿出所述驱动箱（2），且均与所述支撑箱（3）转动连接，所述转动轴（4）上设置有第一搅拌板（41），所述驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，戚加同，
申请(专利权)人：山西宇联智慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：