一种剑杆织机用剑头及其制备方法技术领域
本发明涉及一种剑杆织机用剑头，本发明还涉及一种剑杆织机用剑头的制备方法，
属于剑杆织机领域。
背景技术
剑杆织机是无梭织机中使用最多的一种织机。在无梭织机中，剑杆织机结构简单，
适应性广，己得到了广泛的应用。它在目前世界织机总数中占有相当的分量。剑杆织机
加工织物的范围比较广泛，从中厚织物到轻薄织物，从服装面料到产业用织物，从单层
织物到毛圈及双层起绒织物都属于剑杆织机织造的范围。剑杆头是织机设备中使用的关
键部件，织机中用送纬剑杆头将纬线送至待织的经线之间，再由接纬剑杆头将纬线接住
并引待织布匹的有效范围之外。
剑头的性能的优劣直接关系到织物的质量和织机的生产效率，剑头是较贵的消耗器
材，频繁更换，无疑增加了织造成本。
随着我国新型纺织机械的发展，对纺织机械中的剑头零部件质量要求也越来越高，
这些剑头零部件不但要有较好的物理机械性能，而且还须有优良的加工性和较低的生产
成本。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种耐磨性能优、
强度高的剑杆织机用剑头。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种剑杆织机用
剑头的制备方法，由该方法制备的剑杆织机用剑头耐磨性能优、强度高。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种剑杆织机用剑头，制备
剑头所需原料包括如下重量份数的物质：
上述技术方案中，聚碳酸酯可以承受高压和冲击载荷，特别适合耐磨损部件，并且
成型加工方便，在本发明中作为最为主要的原料来制备剑头。
聚砜(PSU)是一种无定性塑料，密度为1.25～1.35g/cm，具有高模量、高强度、
高硬度、低蠕变、耐热、耐寒耐老化等的特点，PSU的优良性能是由二芳基砜基赋予的。
该基团从苯环上吸引电子，对位分布砜基上的两个氧原子提高了谐振性，硫原子处于最
高氧化态，砜基两边高强度共轭，产生了耐氧化性。高度的谐振性强有力地提高了材料
的强度，牢固地固定了各个基团的空间排布，使PSU具有良好的高温热稳定性和刚性。
醚键提供了PSU的柔软性，赋予聚砜良好的冲击强度。在本发明中，聚砜的加入改善
了聚碳酸酯体系的强度和硬度。
玻璃纤维是增强材料中应用作为广泛的增强体，具有成本低、耐热、耐化学腐蚀性
好、拉伸强度和冲击强度高、断裂伸长率小的特点。工程塑料聚碳酸酯经过玻璃纤维增
强之后，强度、模量、耐冲击性、耐蠕变及耐磨性等均得以提高。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butylene
glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序
制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。主链是由每个重复单元为刚性
苯环和柔性脂肪醇连接起来的饱和线性分子组成，分子的高度几何规整性和刚性部分使
整个体系具有高的机械强度，突出的耐化学试剂性，耐热性；且PBT分子中没有侧链，
结构对称，满足紧密堆砌的要求。在本发明中，PBT主要提高骨架支撑，改善其刚性。
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)具有较高的弹性和韧性，低温性能优异，还可起到
增容剂的作用。EVA的加入使以聚碳酸酯、聚砜、玻璃纤维和PBT为主要原料的剑头
材料机械性能得到很大提升，这是因为EVA与聚碳酸酯、聚砜、玻璃纤维和PBT有很
好的相容性，实现均匀共混，得到一种稳定的结构体系，此外，EVA还可提高材料的韧
性。
硅烷偶联剂在本发明中将纳米氧化锌、纳米氧化铝通过偶联作用，与聚碳酸酯体系
有更好的相容性。纳米氧化锌因其粒径小、比表面积大、吸附活性强，从而具有表面效
应和高活性。纳米氧化锌可以与塑料、树脂大分子实现分子水平上的结合，可达到提高
塑料合金性能目的，尤其是塑料合金的耐磨性能和撕裂性能。纳米氧化铝主要改善其耐
磨性能。
羧基化多壁碳纳米管的加入不仅改善了力学性能，而纳米复合材料的摩擦性能也大
为改善剑头的耐摩擦性能。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH550。
优选的，所述防老剂为二丁基二硫代氨基甲酸镍。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述技术方案所述的剑
杆织机用剑头的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备混合物A；按配比将所述硅烷偶联剂、羧基化多壁碳纳米管、纳米氧化锌、
纳米氧化铝充分溶于有机溶剂中，混合溶液中的固态物干燥，制得混合物A；
(2)制备混合物B；按配比将所述聚碳酸酯、聚砜、玻璃纤维、聚对苯二甲酸丁二
醇酯及乙烯-醋酸乙烯共聚物混合，制得混合物B；
(3)制备混合物C；将所述混合物A、混合物B及配比量的防老剂混合，制得混合
物C；
(4)使用双螺杆挤出机将所述混合物C挤出造粒，制得复合粒子；
(5)所述复合粒子干燥后注塑成型，制得剑头型坯；
(6)将所述剑头型坯装配钛合金片，制得剑杆织机用剑头。
优选的，步骤(1)中，所述有机溶剂为甲醇。
优选的，步骤(1)中，所述混合物A的制备过程为：按配比将所述硅烷偶联剂、羧
基化多壁碳纳米管、纳米氧化锌、纳米氧化铝充分溶于有机溶剂中，搅拌10～30min，
升温至75～85℃，继续搅拌20～40min，混合溶液中制得固态填充物，所述固态填充物干
燥，制得所述混合物A。
优选的，步骤(2)中，所述混合物B的制备过程为：按配比将所述聚碳酸酯、聚砜、
玻璃纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯及乙烯-醋酸乙烯共聚物放入高速混合机中，于
900～1000r/min的转速下搅拌20～25min，制得所述混合物B。
优选的，步骤(3)中，所述混合物C的制备过程为：将所述混合物B加热至70～80℃，
然后加入混合物A及配比量的防老剂，搅拌10～20min，制得混合物C。
优选的，步骤(4)中的挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的共混挤出温度
为：一区180～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区220～230℃，五区230～235℃，
机头220～235℃；螺杆转速120～150r/min。
优选的，步骤(5)中，制备剑头型坯所使用的注塑机的四段温度为280～300℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本剑杆织机用剑头在制备时，使用的主要原
料为聚碳酸酯和玻璃纤维，其中，聚碳酸酯可以承受高压和冲击载荷，特别适合耐磨损
部件，并且成型加工方便，为制备剑头的最主要的原料；玻璃纤维是增强材料中应用作
为广泛的增强体，具有成本低、耐热、耐化学腐蚀性好、拉伸强度和冲击强度高、断裂
伸长率小的特点；聚碳酸酯经过玻璃纤维增强之后，强度、模量、耐冲击性、耐蠕变及
耐磨性等均得以提高。
另外，制备本剑头所需的原料还包括聚砜、硅烷偶联剂、羧基化多壁碳纳米管等物
质，这些物质都有利于提高剑头的耐磨性能及强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例的剑杆织机用剑头，制备剑头所需原料包括如下重量份数的物质：
上述的硅烷偶联剂优选为KH550。
上述的防老剂为二丁基二硫代氨基甲酸镍。
本实施例剑杆织机用剑头的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙晶须、纳米二氧化硅进行预处理，将相应质量的KH550溶解在40重
量份的甲醇溶剂中，加入相应重量份的羧基化多壁碳纳米管、纳米二氧化锌、纳米氧化
铝在室温下搅拌10min，升温至80℃，继续搅拌30min，保证硅烷偶联剂与羧基化多壁
碳纳米管、纳米二氧化锌、纳米氧化铝发生偶联作用，去除多余的溶剂并将偶联剂包覆
的纳米填充物干燥，得混合物A。
本步骤中，有机溶剂——甲醇的量只需满足能完全溶解KH550、羧基化多壁碳纳
米管、纳米二氧化锌、纳米氧化铝即可，本实施例中优选添加40重量份的甲醇，既能
充分完全溶解各溶质，又能避免浪费。
(2)按配比将与聚碳酸酯、聚砜、玻璃纤维、PBT和EVA放入高速混合机里，于
920转/分钟的转速下搅拌25min，得混合物B。
(3)将混合物B加热至80℃，加入混合物A和配比量的防老剂，继续搅拌10min，
得混合物C。
(4)将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得复合粒
子，双螺杆挤出机的共混挤出温度为：一区190℃，二区205℃，三区210℃，四区220℃，
五区230℃，机头225℃；螺杆转速125r/min。
(5)将上述复合粒子真空干燥后，加入注塑机，经过注塑成型工艺得到剑头型坯，
注塑机四段温度范围为280～300℃。
(6)将剑头型坯装配钛合金片，即得成品剑杆织机用剑头。
实施例2
本实施例的剑杆织机用剑头，制备剑头所需原料包括如下重量份数的物质：
上述的硅烷偶联剂优选为KH550。
上述的防老剂为二丁基二硫代氨基甲酸镍。
本实施例剑杆织机用剑头的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙晶须、纳米二氧化硅进行预处理，将相应质量的KH550溶解在40重
量份的甲醇溶剂中，加入相应重量份的羧基化多壁碳纳米管、纳米二氧化锌、纳米氧化
铝在室温下搅拌20min，升温至80℃，继续搅拌30min，保证硅烷偶联剂与羧基化多壁
碳纳米管、纳米二氧化锌、纳米氧化铝发生偶联作用，去除多余的溶剂并将偶联剂包覆
的纳米填充物干燥，得混合物A。
本步骤中，有机溶剂——甲醇的量只需满足能完全溶解KH550、羧基化多壁碳纳
米管、纳米二氧化锌、纳米氧化铝即可，本实施例中优选添加40重量份的甲醇，既能
充分完全溶解各溶质，又能避免浪费。
(2)按配比将与聚碳酸酯、聚砜、玻璃纤维、PBT和EVA放入高速混合机里，于
950转/分钟的转速下搅拌25min，得混合物B。
(3)将混合物B加热至70℃，加入混合物A和配比量的防老剂，继续搅拌20min，
得混合物C。
(4)将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得复合粒
子，双螺杆挤出机的共混挤出温度为：一区185℃，二区200℃，三区210℃，四区225℃，
五区235℃，机头230℃；螺杆转速135r/min。
(5)将上述复合粒子真空干燥后，加入注塑机，经过注塑成型工艺得到剑头型坯，
注塑机四段温度范围为280-300℃。
(6)将剑头型坯装配钛合金片，即得成品剑杆织机用剑头。
实施例3
为了解决上述的技术问题，本发明提出的技术方案是提供一种玻璃纤维增强聚碳酸
酯复合材料制备的剑杆织机用剑头。
本实施例的剑杆织机用剑头，制备剑头所需原料包括如下重量份数的物质：
上述的硅烷偶联剂优选为KH550。
上述的防老剂为二丁基二硫代氨基甲酸镍。
本实施例剑杆织机用剑头的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳酸钙晶须、纳米二氧化硅进行预处理，将相应质量的KH550溶解在40重
量份的甲醇溶剂中，加入相应重量份的羧基化多壁碳纳米管、纳米二氧化锌、纳米氧化
铝在室温下搅拌10min，升温至80℃，继续搅拌30min，保证硅烷偶联剂与羧基化多壁
碳纳米管、纳米二氧化锌、纳米氧化铝发生偶联作用，去除多余的溶剂并将偶联剂包覆
的纳米填充物干燥，得混合物A。
本步骤中，有机溶剂——甲醇的量只需满足能完全溶解KH550、羧基化多壁碳纳
米管、纳米二氧化锌、纳米氧化铝即可，本实施例中优选添加40重量份的甲醇，既能
充分完全溶解各溶质，又能避免浪费。
(2)按配比将与聚碳酸酯、聚砜、玻璃纤维、PBT和EVA放入高速混合机里，于
1000转/分钟的转速下搅拌20min，得混合物B。
(3)将混合物B加热至80℃，加入混合物A和配比量的防老剂，继续搅拌20min，
得混合物C。
(4)将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，得复合粒
子，双螺杆挤出机的共混挤出温度为：一区190℃，二区205℃，三区215℃，四区225℃，
五区235℃，机头235℃；螺杆转速140r/min。
(5)将上述复合粒子真空干燥后，加入注塑机，经过注塑成型工艺得到剑头型坯，
注塑机四段温度范围为280-300℃。
(6)将剑头型坯装配钛合金片，即得成品剑杆织机用剑头。
将实施例1～3制备的剑杆织机用剑头进行性能测试，具体的性能如表1所示。
表1.各实施例制备的剑杆织机用剑头的性能
项目
实施例1
实施例2
实施例3
洛氏硬度
92
91
93
抗拉强度/MPa
312
321
334
弯曲模量/MPa
3245
3674
3432
缺口冲击强度/J·m-1
74
71
72