CN115160699A - 一种防静电、耐磨多楔带 - Google Patents

一种防静电、耐磨多楔带 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防静电、耐磨多楔带，包括带体、铺嵌于带体内的线绳骨架及设于带体外侧的带背织物，所述带体内侧设梯形楔，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。由于碳纤维材质的微观结构呈现片状结构，且表面结构较为光滑，利用碳纤维对橡胶进行改性后，可以使橡胶具有良好的滑动性和导电性，从而实现防静电的效果。同时，碳纤维改性橡胶具有较低的摩擦系数，具有低磨耗的优势，从而降低橡胶的变形开裂老化脱落的磨损等，从而提升橡胶的耐磨损能力。另外，本发明的制备中加入了缓释防老剂，进一步提高了多楔带的使用寿命。

Description

一种防静电、耐磨多楔带
技术领域
本发明涉及传动工具技术领域，尤其涉及一种防静电、耐磨多楔带。
背景技术
发动机被称为汽车的心脏，其构造精巧复杂、技术要求严格，内部零件众多。发动机的一部分动力通过变速箱来驱动车辆前进，另一部分动力则通过传动皮带带动关联部件的运转来确保车辆正常运行。随着汽车行业的发展，人们对驱动皮带的NVH、耐磨、抗静电等性能的要求越来越高，而这些要求的提升对驱动皮带的设计和开发都提出了更高的要求。上世纪九十年代以来，国内外组件开始使用多楔带作为发动机前端附件传动轮系的驱动用带。
多楔带是指以平带为基体、内表面排布有等间距纵向梯形楔的环形橡胶传动带，其工作面为楔的侧面，又称复合三角带，是一种新型传动带。多楔带传动***提供一种更为有效的传动方式，它兼具了平带的稳定性、坚固度与V带有一定传动性能。随着汽车行业的发展，对汽车多楔带高性能、高寿命和高耐热等提出了更高的要求。
另外，多楔带使用的过程中由于其在长时间的活动中，会导致其表面会在摩擦中逐渐磨损，产生静电，静电的产生会影响机械传动结构运行的稳定性，甚至，静电防护不得当有可能会导致灾害的发生，影响人身安全。但现有技术中，尚未出现抗静电性能较好的多楔带。
如申请公布号为CN 113348070 A，申请公布日为2021年09月03日的中国专利提供了一种多楔带及其制造方法，提供了耐磨损的针织布及提供能够抑制橡胶向摩擦传动面的渗出、改善了耐久性的多楔带及其制造方法，但是该多楔带导电性能欠佳，抗静电能力较差。并且，该多楔带通过楔面添加一层帆布来提升其耐磨性，对模具要求较高导致生产成本较高，无法向普通规格推广。
发明内容
为了解决多楔带提高耐磨性能及防静电性能的技术问题，本发明提供了一种防静电、耐磨多楔带。本发明通过利用碳纤维对橡胶进行改性，得到抗静电性能及耐磨性能大大提高的碳纤维改性橡胶，利用该碳纤维改性橡胶制备了一种防静电、耐磨多楔带。
本发明的具体技术方案为：
一种防静电、耐磨多楔带，包括带体、铺嵌于带体内的线绳骨架及设于带体外侧的带背织物，所述带体内侧设梯形楔，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。由于碳纤维材质的微观结构呈现片状结构，且表面结构较为光滑，利用碳纤维对橡胶进行改性后，可以使橡胶具有良好的滑动性和导电性，从而实现防静电的效果。另外，碳纤维改性橡胶具有较低的摩擦系数，具有低磨耗的优势，在驱动附件工况恶劣时，微观橡胶表面受到较大的应力，低摩擦系数的橡胶表面能够通过滑动缓冲卸载极大部分应力，防止橡胶表面的巨大形变，从而降低橡胶的变形开裂老化脱落的磨损等，从而提升橡胶的耐磨损能力，延长使用寿命。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：橡胶100份，增强纤维25～35份，碳纤维0.5～1份，聚丙烯腈0.3～0.6份，缓释防老剂1～5份，交联剂4～8份，助交联剂12～16份，补强剂40～50份，软化剂6～10份，间苯二酚甲醛胶乳0.4～0.8份。
优选地，所述橡胶为三元乙丙橡胶。三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯及少量的非共轭二烯共聚组成，是乙丙橡胶的一种。三元乙丙橡胶优越的耐热、耐候、抗臭氧、抗侵蚀、耐曲挠和耐化学介质的能力，且在所有橡胶当中，三元乙丙橡胶具有最低的比重，可以填充大量的填料。另外，三元乙丙橡胶价格低廉。
具体地，所述增强纤维优选为芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维及棉纤维中的一种或者几种。加入增强纤维后，当材料受力时，载荷直接加载在基体材料上，再传递使纤维受力，因此，橡胶的硬度、强度、耐疲劳和耐磨耗性能等均有提升。
进一步地，所述补强剂优选炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉、超细硅灰石及高岭土中的一种或几种。粒径越小，比表面积越大，表面活性越大，则补强效果越好。炭黑、白炭黑都具有超强的黏附性能、抗撕裂性能以及耐热抗老化性能，是优良的橡胶补强剂。碳酸钙、滑石粉、超细硅灰石及高岭土也具有较强的粘附性能及耐热性能，也是较优良的补强剂。
所述软化剂优选石蜡油。石蜡油以链烷烃为主，与三元乙丙橡胶有较好的相容性。另外芳烃含量低，闪点大于190℃，具有较高的闪点，可以在增加胶料的粘着性并在一定程度上提高材料的耐高温性能。
间苯二酚甲醛胶乳是优良的粘结剂，可以使各组分很好地粘合。另外，间苯二酚甲醛胶乳浸渍过的纤维与三元乙丙橡胶间存在化学结合，具有更好的粘结性能。
所述碳纤维改性橡胶的制备方法如下：
(a)预混：在130～140℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。碳纤维是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，具有许多优良性能，但存在脆性较大的缺点，往碳纤维中加入聚丙烯腈可以改善碳纤维的脆性，并且能提高碳纤维的耐候性和耐日晒性。间苯二酚甲醛胶乳能使碳纤维和聚丙烯腈混合均匀，并且，作为粘合剂，能使碳纤维和聚丙烯腈很好地结合在一起。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在125～135℃下搅拌均匀得到混炼胶。为使能有更好的混合效果，塑练在较高的温度下进行，为防止交联剂与交联剂、交联剂与助交联剂或助交联剂与助交联剂之间发生反应，降低硫化效果，因此塑练不能加入交联剂及助交联剂。
(c)混炼：降温至100～110℃，往混炼胶中添加交联剂及助交联剂，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
利用上述所制得的碳纤维改性橡胶制备多楔带，可以制备得到一种防静电、耐磨多楔带，所述一种防静电、耐磨多楔带包括带体、铺嵌于带体内的线绳骨架及设于带体外侧的带背织物，所述带体内侧设梯形楔。其制备方法如下：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在粘结剂及交联剂的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。所述背带织物可以提高多楔带的整体性，保护工作面不受磨损，优选广角帆布，也可以选择棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布来降低成本。
具体地，所述缓释防老剂制备方法包括：
(1)将防老剂热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在室温下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比优选3～6:1。
(2)在85～105℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯。所述丙烯酸酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比优选2.3～4.1:1～1.2。
(3)以醇类为溶剂，加入防老剂、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯及氯磺化树脂，在90～100℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯、所述氯磺化树脂及所述醇类的质量比优选为0.6～0.8:1.5～2.4:1.1～1.3:0.7～1。
所述氯磺化树脂起到粘合作用，且能提橡胶的耐热氧化性、耐磨性，所述氯磺化树脂优选氯磺化聚乙烯和/或氯磺化聚丙烯。所述溶剂优选乙醇。
所述防老剂优选2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体防止老化的机理是与橡胶大分子链氧化所生成的自由基反应生成较不活泼的自由基或者大分子，阻止其氧化老化。
所制得的缓释防老剂的包覆层主体是聚丙烯酸酯。聚丙烯酸酯有“冷脆热粘”的特点，多楔带工作时温度约维持在50～60℃，在这个温度下，聚丙烯酸酯脆性比三元乙丙橡胶脆性大，多楔带工作时受机械应力的作用，随着时间的积累，聚丙烯酸酯的分子链会缓慢地断裂，并且在多楔带受到机械应力影响而老化断裂之前断裂。进一步地，缓释防老剂表面缓慢地出现空隙，内部防老剂与碳纤维改性橡胶接触，当多楔带出现老化时，防老剂发挥作用，起到缓慢释放防止老化的作用。另外，缓释防老剂的包覆层也含有少量防老剂，可以在内部防老剂未释放出来时多多楔带起到防止老化的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明利用碳纤维对橡胶进行改性，使橡胶具有良好的滑动性和导电性，以该碳纤维改性橡胶为原料制备多楔带，提供了一种防静电的多楔带。
(2)碳纤维改性橡胶具有较低的摩擦系数，具有低磨耗的优势，提升了多楔带的耐磨损性能。
(3)本发明的制备加入了一种缓释防老剂，相比于普通防老剂具有缓释的效果，由于缓释防老作用，进一步延长了多楔带的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
附图标记为：带背织物1、带体2、线绳骨架3、梯形楔4。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例：
如图1所示，一种防静电、耐磨多楔带，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：橡胶100份，增强纤维25～35份，碳纤维0.5～1份，聚丙烯腈0.3～0.6份，缓释防老剂1～5份，交联剂4～8份，助交联剂12～16份，补强剂40～50份，软化剂6～10份，间苯二酚甲醛胶乳0.4～0.8份。
碳纤维改性橡胶的制备：
(a)预混：在130～140℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在125～135℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(c)混炼：降温至100～110℃，往混炼胶中添加交联剂及助交联剂，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在室温下减压固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为3～6:1。
(2)在85～105℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸酯，发生聚合反应，在防老剂@二氧化硅表面形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯。所述丙烯酸酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.3～4.1:1～1.2。
(3)以醇类为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯及氯磺化树脂，在90～100℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。防老剂、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯、氯磺化树脂及醇类的质量比为0.6～0.8:1.5～2.4:1.1～1.3:0.7～1。
多楔带的制备：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在粘结剂及交联剂的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
实施例1
一种防静电、耐磨多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。所述背带织物为棉纤维广角帆布。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，芳纶纤维25份，碳纤维1份，聚丙烯腈0.6份，缓释防老剂2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D 12份，炭黑N330 25份，炭黑N220 20份，石蜡油6份，间苯二酚甲醛胶乳0.4份。
碳纤维改性橡胶的制备：
(a)预混：在135℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在130℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(c)混炼：降温至100℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在25℃下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为3:1。
(2)在85℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸丁酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯。所述丙烯酸丁酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.6:1。
(3)以乙醇为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯及氯磺化聚乙烯，在95℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯、所述氯磺化聚乙烯及所述乙醇的质量比为0.7:1.5:1.1:0.79。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
实施例2
一种防静电、耐磨多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。所述背带织物为棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，聚酯纤维29份，碳纤维0.8份，聚丙烯腈0.3份，缓释防老剂2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D 10份，炭黑N330 35份，碳酸钙10份，石蜡油7份，间苯二酚甲醛胶乳0.8份。
碳纤维改性橡胶制备：
(a)预混：在130℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在125℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(c)混炼：降温至100℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在20℃下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为3:1。
(2)在90℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸丁酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯。所述丙烯酸丁酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.6:1。
(3)以乙醇为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯及氯磺化聚乙烯，在95℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯、所述氯磺化聚乙烯及所述乙醇的质量比为0.6:1.9:1.2:0.79。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
实施例3
一种防静电、耐磨多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。所述背带织物为棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，芳纶纤维25份，碳纤维1份，聚丙烯腈0.6份，缓释防老剂2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D 12份，炭黑N330 25份，炭黑N220 20份，石蜡油6份，间苯二酚甲醛胶乳0.4份。
碳纤维改性橡胶制备：
(a)预混：在140℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在130℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(c)混炼：降温至110℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在25℃下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为3:1。
(2)在85℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸丁酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯。所述丙烯酸丁酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.6:1。
(3)以乙醇为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯及氯磺化聚乙烯，在90℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯、所述氯磺化聚乙烯及所述乙醇的质量比为0.6:1.5:1.3:0.79。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
实施例4
一种防静电、耐磨多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。所述棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，尼龙纤维15份，棉纤维20份，碳纤维0.9份，聚丙烯腈0.6份，缓释防老剂2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D 12份，炭黑N330 20份，滑石粉10份，超细硅灰石10份，高岭土10份，石蜡油6份，间苯二酚甲醛胶乳0.4份。
碳纤维改性橡胶制备：
(a)预混：在130℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在125℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(c)混炼：降温至100℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在25℃下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为6:1。
(2)在85℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸丁酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯。所述丙烯酸丁酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为4.1:1。
(3)以乙醇为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯及氯磺化聚丙烯，在100℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯、所述氯磺化聚丙烯及所述乙醇的质量比为0.7:2.4:1.3:1。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
对比例1(与实施例2的区别在于：碳纤维改性橡胶的原料中不含组分聚丙烯腈)一种多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4。所述背带织物为棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布。
具体地，所述多楔带原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，聚酯纤维29份，碳纤维1.1份，缓释防老剂2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D 10份，炭黑N33035份，碳酸钙10份，石蜡油7份，间苯二酚甲醛胶乳0.8份。
胶片制备：
(a)塑炼：将除交联剂及助交联剂外的组分，在125℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(b)混炼：降温至100℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(c)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在20℃下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为3:1。
(2)在90℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸丁酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯。所述丙烯酸丁酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.6:1。
(3)以乙醇为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅聚丙烯酸丁酯及氯磺化聚乙烯，在95℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯、所述氯磺化聚乙烯及所述乙醇的质量比为0.6:1.9:1.2:0.79。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的胶片裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
对比例2(与实施例2的区别在于：碳纤维改性橡胶的原料中组分防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体。)
一种多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4，梯形楔和带体的材料为碳纤维改性橡胶。所述背带织物为棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布。
具体地，所述碳纤维改性橡胶的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，聚酯纤维29份，碳纤维0.8份，聚丙烯腈0.3份，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D 10份，炭黑N330 35份，碳酸钙10份，石蜡油7份，间苯二酚甲醛胶乳0.8份。
碳纤维改性橡胶制备：
(a)预混：在130℃下，称取碳纤维与聚丙烯腈，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物。
(b)塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在125℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(c)混炼：降温至100℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(d)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。所述纤维方向一致的碳纤维改性橡胶为胶片。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的碳纤维改性橡胶裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
对比例3(与实施例2的区别在于：碳纤维与聚丙烯腈不进行预混。)
一种多楔带，如图1所示，包括带体2、铺嵌于带体内的线绳骨架3及设于带体2外侧的带背织物1，所述带体内侧设梯形楔4。所述背带织物为棉纤维和维纶纤维混制的平纹帆布。
具体地，所述多楔带的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶100份，聚酯纤维29份，碳纤维0.8份，聚丙烯腈0.3份，缓释防老剂2份，交联剂BIPB-40 8份，助交联剂350D10份，炭黑N330 35份，碳酸钙10份，石蜡油7份，间苯二酚甲醛胶乳0.8份。
胶片制备：
(a)塑炼：将除交联剂及助交联剂外的组分，在125℃下搅拌均匀得到混炼胶。
(b)混炼：降温至100℃，往混炼胶中添加交联剂BIPB-40及助交联剂350D，继续搅拌，混合均匀得到胶料。
(c)压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的胶片。
缓释防老剂制备：
(1)将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在20℃下固化，制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅。所述防老剂与所述多孔二氧化硅的质量比为3:1。
(2)在90℃下，往得到的防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸丁酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯。所述丙烯酸丁酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.6:1。
(3)以乙醇为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯及氯磺化聚乙烯，在95℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂。所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸丁酯、所述氯磺化聚乙烯及所述乙醇的质量比为0.6:1.9:1.2:0.79。
多楔带制备：首先将压延得到的纤维方向一致的胶片裁切后更换方向拼接，更换方向为旋转90°，得到一定宽度的可用于成型的胶片；然后在间苯二酚甲醛胶乳及交联剂BIPB-40的作用下，将背带织物、线绳骨架及可用于成型的胶片制成带筒，通过筒装模具控制带筒的长度；然后将带筒切割成需要的宽度，不同楔数的皮带对应不同的宽度；最后通过磨轮在带体表面加工出梯形楔。将多楔带设有梯形楔一侧定义为带体内侧，设有背带织物一侧为带体外侧。
性能测试
将实施例1～4和对比例1～3的多楔带在室温下放置3个月后，进行性能测试，结果见表l。其中，撕裂强度为直角撕裂强度；高温高负荷耐久寿命的测试方法为：在负荷为15Nm、130℃状态下运行，多楔带不断带的运行时间。
表1
Figure BDA0003736957740000121
Figure BDA0003736957740000131
数据分析和结论：
(1)相较于对比例l而言，实施例2的多楔带的拉伸强度及撕裂强度均明显增大，说明采用本发明的碳纤维改性橡胶，能提高多楔带的耐磨损性能。
(2)相较于对比例2而言，实施例2的多楔带高温高负荷耐久寿命明显增加，说明直接加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体，在负荷为15Nm、130℃环境下橡胶老化程度较浅时防老剂直接发挥了作用，达不到一个持续防老作用的状态。而采用本发明的缓释防老剂，随着时间的积累，聚丙烯酸酯的分子链会缓慢地断裂，缓释防老剂表面缓慢地出现空隙，内部防老剂与碳纤维改性橡胶接触，当多楔带出现老化时，防老剂发挥作用，起到持续释放防止老化的作用，进而提高多楔带的耐久寿命。
(3)相较于对比例3而言，实施例2的多楔带拉伸强度及撕裂强度均明显增加，说明碳纤维需得与聚丙烯腈提前预混，与聚丙烯腈配合使用才能使橡胶的耐磨性能提高。进一步分析，碳纤维脆性较大，与聚丙烯腈混合使用，能降低碳纤维的脆性，提高橡胶的抗拉伸、抗撕裂性能。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种防静电、耐磨多楔带，包括带体（2）、铺嵌于带体（2）内的线绳骨架（3）及设于带体外侧的带背织物（1），所述带体（2）内侧设梯形楔（4），其特征在于：所述梯形楔（4）和带体（2）的材料为碳纤维改性橡胶。
2.如权利要求1所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述碳纤维改性橡胶包括以下重量份的原料：橡胶100份，增强纤维25~35份，碳纤维0.5~1份，聚丙烯腈0.3~0.6份，缓释防老剂1~5份，交联剂4~8份，助交联剂12~16份，补强剂40~50份，软化剂6~10份，间苯二酚甲醛胶乳0.4~0.8份。
3.如权利要求2所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述增强纤维为芳纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维及棉纤维中的一种或者几种。
4.如权利要求2所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙、滑石粉、超细硅灰石及高岭土中的一种或几种。
5.如权利要求2所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述缓释防老剂制备方法包括：
（1）将防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体热熔后，加入多孔二氧化硅颗粒混合均匀，在室温下固化，研磨后制得负载有防老剂的二氧化硅，即防老剂@二氧化硅；所述防老剂与所述多孔二氧化硅颗粒的质量比为3~6:1；
（2）在85~105℃下，往所述防老剂@二氧化硅中加入丙烯酸酯，发生聚合反应，合成的聚丙烯酸酯在防老剂@二氧化硅表面包覆形成壳层，得到防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯；所述丙烯酸酯与所述防老剂@二氧化硅的质量比为2.3~4.1:1~1.2；
（3）以醇类为溶剂，加入防老剂2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯及氯磺化树脂，在90~100℃下熟化，分离出产物得到缓释防老剂；所述防老剂、所述防老剂@二氧化硅/聚丙烯酸酯、所述氯磺化树脂及所述醇类的质量比为0.6~0.8:1.5~2.4:1.1~1.3:0.7~1。
6.如权利要求5所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述溶剂为乙醇。
7.如权利要求5所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述氯磺化树脂为氯磺化聚乙烯和/或氯磺化聚丙烯。
8.如权利要求5所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯。
9.如权利要求2所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述碳纤维改性橡胶的制备方法包括：
（a）预混：称取碳纤维与聚丙烯腈，在130~140℃下，加入间苯二酚甲醛胶乳，混合均匀得到碳纤维与聚丙烯腈的混合物；
（b）塑炼：往碳纤维与聚丙烯腈的混合物中加入除碳纤维、聚丙烯腈、交联剂及助交联剂外的组分，在125~135℃下搅拌均匀得到混炼胶；
（c）混炼：降温至100~110℃，往混炼胶中添加交联剂及助交联剂，继续搅拌，混合均匀得到胶料；
（d）压延：将胶料放入压延机，使胶料发生塑性流动变形，制成纤维方向一致的碳纤维改性橡胶。
10.如权利要求1所述的一种防静电、耐磨多楔带，其特征在于：所述线绳骨架（3）经过间苯二酚甲醛胶乳浸渍处理。
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