[发明专利]一种碳化硅聚氨酯弹性复合材料及其制备方法及其使用的辊轴

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械材料领域，尤其涉及一种碳化硅聚氨酯弹性复合材料及其制备方法及其使用的辊轴。

背景技术

碾米机和抛光机的原理相同，都是通过辊轴在筛网上挤压研磨谷物或大米，从而使谷物脱壳，或使大米抛光。现有的辊轴有两种，一种是聚氨酯制备的胶辊，另一种是SiC制备的砂辊。胶辊的硬度太软，所以在碾制抛光过程中往往会出现脱壳不干净或抛光不充分的情况。而砂辊的硬度太大，谷物或大米常常无法承受而导致碎谷或碎米。

因此，制造辊轴需要硬度处于聚氨酯与SiC之间的材料。然而，简单的混合不能使聚氨酯与SiC形成均匀的材料。

发明内容

针对现有的碾米机和/或抛光机辊轴存在的上述问题，现提供一种硬度适中的碳化硅聚氨酯弹性复合材料及其制备方法及其使用的辊轴。

具体技术方案如下：

本发明的第一个方面是提供一种碳化硅聚氨酯弹性复合材料的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：

S1：将γ-(乙二氨基)丙基三甲氧基硅烷和双(3-三乙氧甲硅烷基丙基)四硫化物以1:1.5～2的重量比混合后于80～90℃下反应6～8h，制得硅烷 偶联剂；

S2：向反应容器中加入100～150重量份对二甲苯、30～50重量份碳化硅微粉及70～100重量份S1中所得硅烷偶联剂，在氮气气流下升温至85～89℃，搅拌下反应6～8h，反应结束后真空抽滤，经多次超声分散、离心洗涤，得固体产物，本发明中超声分散、离心洗涤优选为3次；

S3：将S2中固体产物在105～110℃的烘箱中干燥8～10h，得到改性纳米碳化硅；

S4：将30～50重量份聚四亚甲基醚二醇在100～110℃的烘箱下干燥2～3h，冷却至35～39℃，快速搅拌下于3～5min内加入40～55重量份4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，在温度为80～85℃的条件下保温反应2.5h，真空脱泡30min，得聚氨酯预聚物；

S5：向S4中所得聚氨酯预聚物中加入S3中所得改性纳米碳化硅，碾压至混合均匀，于1～3min内迅速加入10～20重量份1,4-二羟基丁烷和0.2～1重量份消泡剂，充分搅拌，抽出气泡，于85℃下固化成型，得碳化硅聚氨酯弹性复合材料。

上述的制备方法，还具有这样的特征，所述S5中聚氨酯预聚物与改性纳米碳化硅的混合物中改性纳米碳化硅的质量分数为15～30％。

本发明的第二个方面是提供一种碳化硅聚氨酯弹性复合材料，具有这样的特征，由上述的制备方法制备得到。

本发明的第三个方面是提供一种用于碾制抛光装置的辊轴，具有这样的特征，由上述的碳化硅聚氨酯弹性复合材料制备得到。

上述方案的有益效果是：

通过使用本发明的制备方法制备获得的碳化硅聚氨酯弹性复合材料制备的辊轴硬度适中，在应用于碾制谷物或抛光大米时，可保证碾制和抛光的效果的同时减少碎谷和碎米的情形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

实施例1中碳化硅聚氨酯弹性复合材料的制备方法中，包括如下步骤：

S1：将γ-(乙二氨基)丙基三甲氧基硅烷和双(3-三乙氧甲硅烷基丙基)四硫化物以1:1.6的重量比混合后于85℃下反应6.5h，制得硅烷偶联剂；

S2：向反应容器中加入110重量份对二甲苯、35重量份碳化硅微粉及80重量份S1中所得硅烷偶联剂，在氮气气流下升温至85～89℃，搅拌下反应6.5h，反应结束后真空抽滤，经3次超声分散、离心洗涤，得固体产物；

S3：将S2中固体产物在106℃的烘箱中干燥8.5h，得到改性纳米碳化硅；

S4：将32重量份聚四亚甲基醚二醇在103℃的烘箱下干燥2.5h，冷却至36℃，快速搅拌下于4min内加入43重量份4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，在温度为81℃的条件下保温反应2.5h，真空脱泡30min，得聚氨酯预聚物；

S5：向S4中所得聚氨酯预聚物中加入S3中所得改性纳米碳化硅，碾压至混合均匀，于1.5min内迅速加入13重量份1,4-二羟基丁烷和0.3重量份消泡剂，充分搅拌，抽出气泡，于85℃下固化成型，得碳化硅聚氨酯弹性复合材料。