阅读说明：本技术 一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法 (Integrated preparation method of short carbon fiber and nylon 6 gradient composite elevator pulley with reinforced rim structure ) 是由 张春华 刘宏鹏 张爱臣 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于滑轮生产制造技术领域,尤其为一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法,所述制备方法包括以下步骤：S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下,称量短切碳纤维和己内酰胺单体,将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌,得到预混料；S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水,再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注。本发明的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮制备方法是现有技术的改进,在制备过程中使用了短切碳纤维,通过离心浇注的方式,使得短切碳纤维在滑轮中呈梯度分布,工艺改进较小,产品性能提升明显,有效的提高了产品的稳定性以及刚性。(The invention belongs to the technical field of pulley production and manufacturing, and particularly relates to an integrated preparation method of a chopped carbon fiber and nylon 6 gradient composite elevator pulley of a reinforced rim structure, which comprises the following steps: s1, premixing the chopped carbon fibers and caprolactam monomers: weighing chopped carbon fibers and caprolactam monomers at room temperature, and mechanically stirring a certain amount of chopped carbon fibers and caprolactam monomers to obtain a premix; s2, melting and vacuum dehydrating the premix and centrifugally pouring: and melting the premix, performing vacuum dehydration, stirring again, and performing centrifugal casting according to a conventional casting method. The preparation method of the elevator pulley made of the chopped carbon fibers and the nylon 6 gradient composite material is an improvement of the prior art, the chopped carbon fibers are used in the preparation process, and are distributed in a gradient manner in the pulley in a centrifugal casting mode, so that the process improvement is small, the product performance is obviously improved, and the stability and the rigidity of the product are effectively improved.)

一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯 滑轮的一体化制备方法

技术领域

本发明涉及滑轮生产制造技术领域，具体为一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法。

背景技术

在电梯机械设备上，以塑代钢的轻量化设计和制备技术对推动电梯工程机械技术进步和发展应具有着重要意义。电梯设备的重点结构部件-滑轮的轻量化结构优化设计和轻量化材料技术的创新是实现以塑代钢是重点方向，采用尼龙滑轮代替金属钢质滑轮，能够降低滑轮对传动钢丝索绳的磨损和机械噪音。MC尼龙6具有密度小、良好的力学性能、耐摩擦性和易加工等优点而成为一种制备电梯滑轮的塑料材料。

但现有MC尼龙6轮与金属轮相比存在结构刚度低和使用性能不稳定等缺点，并根据电梯运行过程中滑轮所受外力在轮结构上的分布情况，发现滑轮的轮辋（轮圈）部位拉伸强度和弹性模量（抗变形能力）是影响滑轮整体结构性能的关键因素，迫切需要提高尼龙6结构刚度和性能的新型电梯滑轮制备技术，以解决MC尼龙6轮结构刚度低和使用性能不稳定的问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，在MC尼龙6轮制备成型过程中加入具有的高强度、高模量和自润滑特性的短切碳纤维，通过尼龙6离心浇铸成型中的离心力作用，控制短切碳纤维从中心轴孔边缘经过轮辐通道至轮辋由少到多的梯度分布，解决了MC尼龙6轮结构刚度低和使用性能不稳定的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量短切碳纤维和己内酰胺单体，将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S1中，短切碳纤维的份数为0.1～5份，己内酰胺单体的份数为95～99.9份。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中，模具的离心转速为500～1000转/分钟。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中，预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后进行离心浇注时对电机转数进行调控，调控次数为3次，使短切碳纤维在滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈进行梯度分布。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，具备以下有益效果：

该强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，在制备过程中使用了短切碳纤维，通过离心浇注的方式，使得短切碳纤维在滑轮中呈梯度分布，有效的分层次的增强滑轮各部位的刚性以及结构稳定性，是一种新型的电梯滑轮一体化制备方法；本发明的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮制备方法是现有技术的改进，工艺改进较小，产品性能提升明显，有效的提高了产品的稳定性以及刚性。

附图说明

图1为本发明强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料滑轮的结构示意图；

图2为本发明强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料滑轮端面及其材料微观分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动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。

实施例

请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：

具体实施方式一：本实施方式记载的是一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量0.1～1份短切碳纤维和99～99.1份己内酰胺单体，将两者进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注，模具的离心转速为500～600转/分钟。

具体实施方式二：具体实施方式一记载的一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，S1中，短切的份数为1～2份，己内酰胺单体的份数为98～99份；S2中，模具的离心转速为600～700转/分钟；

具体实施方式三：具体实施方式一记载的一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，S1中，短切的份数为2～3份，己内酰胺单体的份数为97～98份；S2中，模具的离心转速为700～800转/分钟；

具体实施方式四：具体实施方式一记载的一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，S1中，短切的份数为3～4份，己内酰胺单体的份数为96～97份；S2中，模具的离心转速为800～900转/分钟。

具体实施方式五：具体实施方式一记载的一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，S1中，短切的份数为4～5份，己内酰胺单体的份数为95～96份；S2中，模具的离心转速为900～1000转/分钟。

实施例1

本发明提供以下技术方案：一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量短切碳纤维和己内酰胺单体，将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌，得到预混料。

在室温下，称量1份短切碳纤维和99份己内酰胺单体，将两者进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注，模具的离心转速为550转/分钟。

具体的，S1中，短切碳纤维的份数为1份，己内酰胺单体的份数为99份。

具体的，S2中，模具的离心转速为550转/分钟。

具体的，S2中，预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后进行离心浇注时对电机转数进行调控，调控次数为3次，使短切碳纤维在滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈进行梯度分布。

具体的，滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构。

具体的，轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％。

具体的，轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％。

具体的，轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％。

实施例2

本发明提供以下技术方案：一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量短切碳纤维和己内酰胺单体，将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注。

具体的，S1中，短切碳纤维的份数为2份，己内酰胺单体的份数为98份。

具体的，S2中，模具的离心转速为650转/分钟。

具体的，S2中，预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后进行离心浇注时对电机转数进行调控，调控次数为3次，使短切碳纤维在滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈进行梯度分布。

具体的，滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构。

具体的，轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％。

具体的，轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％。

具体的，轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％。

实施例3

本发明提供以下技术方案：一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量短切碳纤维和己内酰胺单体，将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注。

具体的，S1中，短切碳纤维的份数为3份，己内酰胺单体的份数为97份。

具体的，S2中，模具的离心转速为750转/分钟。

具体的，S2中，预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后进行离心浇注时对电机转数进行调控，调控次数为3次，使短切碳纤维在滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈进行梯度分布。

具体的，滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构。

具体的，轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％。

具体的，轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％。

具体的，轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％。

实施例4

本发明提供以下技术方案：一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量短切碳纤维和己内酰胺单体，将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注。

具体的，S1中，短切碳纤维的份数为4份，己内酰胺单体的份数为96份。

具体的，S2中，模具的离心转速为850转/分钟。

具体的，S2中，预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后进行离心浇注时对电机转数进行调控，调控次数为3次，使短切碳纤维在滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈进行梯度分布。

具体的，滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构。

具体的，轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％。

具体的，轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％。

具体的，轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％。

实施例5

本发明提供以下技术方案：一种强化轮辋结构的短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮的一体化制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、短切碳纤维与己内酰胺单体预混：在室温下，称量短切碳纤维和己内酰胺单体，将定量份的短切碳纤维和己内酰胺单体进行机械搅拌，得到预混料；

S2、预混料熔融真空脱水与离心浇注：将预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后按照常规浇注方法进行离心浇注。

具体的，S1中，短切碳纤维的份数为5份，己内酰胺单体的份数为95份。

具体的，S2中，模具的离心转速为950转/分钟。

具体的，S2中，预混料熔融真空脱水，再次搅拌之后进行离心浇注时对电机转数进行调控，调控次数为3次，使短切碳纤维在滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈进行梯度分布。

具体的，滑轮的轮辋、轮辐、轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构。

具体的，轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％。

具体的，轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％。

具体的，轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％。

本发明包括以下三个部分：

第一部分是短切碳纤维与己内酰胺单体预混料的制备：由于短切碳纤维较难在熔融己内酰胺液体中分散均匀，本发明选用预先将短切纤维与己内酰胺固体粉末混合的方法，这样可以较好解决短切碳纤维容易在己内酰胺溶液中团聚缠结的问题。

第二部分是梯度复合材料拉伸强度和弹性模量的调控：本发明选用了一种短切碳纤维为增强体，这种纤维不仅具有较低的密度，并且具有较好的机械性能和热性能，通过调控其在滑轮各部位的梯度分布，有效的增强产品的结构稳定性以及刚性。

第三部分是短切碳纤维与尼龙6梯度复合材料电梯滑轮一体化制备工艺的建立：本发明所使用的短切碳纤维与己内酰胺单体具有一定的密度差，利用这一密度差，通过调控离心浇筑时的转速，可以实现短切碳纤维在滑轮各部分的梯度分布，从而实现了短切碳纤维与尼龙6本体有效的原位复合。

根据分析计算结果，本发明确定轮辋复合材料短切碳纤维含量为3～5％，轮辐复合材料短切碳纤维含量为0.5～1％，轮内圈复合材料短切碳纤维含量为0.1～0.3％，轮辋-轮辐-轮内圈结构设计为短切碳纤维由多到少的梯度分布的梯度复合材料结构，有效提高电梯滑轮整体结构刚度和稳定性能。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。