【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高分子量聚乙烯，具体为一种托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料和制备方法。
技术介绍
1、托辊是带式输送机上的重要部件，托辊主要是金属材质，存在质量大，运行阻力高、运行噪音大等缺点。近年来开发高分子聚合物托辊材料是研究热点，其中超高分子量聚乙烯具有轻量化，耐磨性高等优点，是制造托辊最具有应用前景的高分子材料。提高超高分子量聚乙烯的强度个耐摩擦性能，拓展其在托辊中的应用具有重要的意义。
2、芳纶纤维具有高强度、耐高温、耐磨等性能，作为增强体，在塑料、橡胶等材料中有着广泛的应用；氧化石墨烯是一种新型的碳纳米材料，比表面积高，强度和模量大，导电性优异；专利cn104047160b公开了利用氨基化氧化石墨烯的制备和多巴胺改性芳纶纤维，可得到表面均匀覆盖氧化石墨烯的芳纶纤维，可以改善芳纶与基体材料之间的结合力，从而提高复合材料的性能。因此可以将芳纶纤维和氧化石墨烯结合形成增强体，提高超高分子量聚乙烯的综合性能，应用于托辊中。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：提供了一种高耐磨、高强度的石墨烯超高分子量聚乙烯材料，应用于托辊中。
2、本专利技术的提供技术方案是：
3、一种托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，包括如下重量份数的组分：100重量份超高分子量聚乙烯、2-20重量份数芳纶纤维改性石墨烯复合增强体、0.1-0.6重量份抗氧剂；
4、制备方法为：s1、向反应瓶中加入n,n-二甲基甲酰胺、脲基嘧啶酮改性芳
5、s2、将超高分子量聚乙烯、芳纶纤维改性石墨烯复合增强体、抗氧剂加入到转矩流变仪中混合，然后再放入模具中，在平板硫化机中热压成型，得到托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料。
6、进一步的，s1中脲基嘧啶酮改性石墨烯的质量是脲基嘧啶酮改性芳纶纤维的5-30％。
7、进一步的，s2中转矩流变仪控制转子转速为100-180r/min，温度为200-220℃，混合时间为8-15min。
8、进一步的，s3中平板硫化机中压力为8-15mpa，温度为190-220℃，热压时间为5-15min。
9、进一步的，脲基嘧啶酮改性石墨烯的制备方法为：向反应瓶中加入溶剂、氧化石墨烯，超声震荡10-30min，加入脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体，65-90℃反应12-36h，过滤，乙醇洗涤，干燥，得到脲基嘧啶酮改性石墨烯。
10、进一步的，溶剂包括丙酮、四氢呋喃、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺。
11、进一步的，脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体的用量是氧化石墨烯的150-400％。
12、进一步的，脲基嘧啶酮改性芳纶纤维的制备方法为：
13、(1)将芳纶纤维浸泡到乙醇中，超声震荡清洗5-20min，取出纤维，水洗，干燥；然后将芳纶纤维置于冷等离子体表面改性处理仪中，抽真空排出空气，通入氧气，控制压力为20-50pa，处理时间为60-120s，得到活化芳纶纤维。
14、(2)将活化芳纶纤维置于n,n-二甲基甲酰胺中，加入脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体、二月桂酸二丁基锡，60-80℃反应3-6h，过滤溶剂，水，乙醇依次洗涤，干燥，得到脲基嘧啶酮改性芳纶纤维。
15、进一步的，(2)中脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体、二月桂酸二丁基锡的质量依次是改性芳纶纤维的20-80％、0.1-0.5％。
16、本专利技术的技术效果是：利用低氧等离子体法对芳纶纤维进行表面改性，提高芳纶纤维表面的羟基等含氧基体的含量；然后利用脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体的异氰酸酯基团，分别与氧化石墨烯的表面羟基，以及活化芳纶纤维的表面羟基进行反应，得到脲基嘧啶酮改性芳纶纤维和脲基嘧啶酮改性石墨烯，二者均含有脲基嘧啶酮结构，复合过程中形成独特的四重氢键结构，得到芳纶纤维改性石墨烯增强体，四重氢键作用赋予芳纶纤维改性石墨烯超高的强度、韧性等力学性能。
17、本专利技术利用芳纶纤维改性石墨烯增强体对超高分子量聚乙烯进行填充改性，实现了氧化石墨烯和芳纶纤维对超高分子量聚乙烯的增强改性，提高了其拉伸性能、洛氏硬度和冲击强度，同时提高了材料的耐磨性能，表现出更低的摩擦系数，在托辊中有着广阔的应用前景。
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1.一种托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下重量份数的组分：100重量份超高分子量聚乙烯、2-20重量份数芳纶纤维改性石墨烯复合增强体、0.1-0.6重量份抗氧剂；
2.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述S1中脲基嘧啶酮改性石墨烯的质量是脲基嘧啶酮改性芳纶纤维的5-30%。
3.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述S2中转矩流变仪控制转子转速为100-180r/min，温度为200-220 ℃，混合时间为8-15min。
4.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述S3中平板硫化机中压力为8-15MPa，温度为190-220 ℃，热压时间为5-15min。
5.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述脲基嘧啶酮改性石墨烯的制备方法为：向反应瓶中加入溶剂、氧化石墨烯，超声震荡10-30min，加入脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体
6.根据权利要求5所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括丙酮、四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺。
7.根据权利要求5所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体的用量是氧化石墨烯的150-400%。
8.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述脲基嘧啶酮改性芳纶纤维的制备方法为：
9.根据权利要求8所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述（2）中脲基嘧啶酮异氰酸酯中间体、二月桂酸二丁基锡的质量依次是改性芳纶纤维的20-80%、0.1-0.5%。
...【技术特征摘要】
1.一种托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下重量份数的组分：100重量份超高分子量聚乙烯、2-20重量份数芳纶纤维改性石墨烯复合增强体、0.1-0.6重量份抗氧剂；
2.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述s1中脲基嘧啶酮改性石墨烯的质量是脲基嘧啶酮改性芳纶纤维的5-30%。
3.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述s2中转矩流变仪控制转子转速为100-180r/min，温度为200-220 ℃，混合时间为8-15min。
4.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述s3中平板硫化机中压力为8-15mpa，温度为190-220 ℃，热压时间为5-15min。
5.根据权利要求1所述的托辊用耐磨石墨烯超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述脲基嘧啶酮改性石墨烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：李自豪，李君，杨钊，
申请(专利权)人：泰安市三恒自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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