防开裂低温同步带及其制作方法与流程

1.本发明涉及同步带的技术领域，尤其是涉及一种防开裂低温同步带及其制作方法。


背景技术：

2.同步带是以钢丝绳或玻璃纤维为强力层、以橡胶为外覆层的环形带。同步带兼有链、齿轮、三角胶带的优点，同步带的内周制成齿状，使其与齿形带轮啮合。转动时，通过同步带的带齿与齿形带轮的齿槽相啮合来传递动力。在寒冷的北方地区使用同步带进行传动时，需要考虑到低温对同步带的影响。
3.顺丁橡胶具有耐寒性好的特点，采用顺丁橡胶可以改进同步带的耐低温性能。但是由于顺丁橡胶的加工性能差，因此，需要将顺丁橡胶与其他胶种并用。相关技术中，公开了一种低温同步带，由顺丁橡胶、天然橡胶、硬脂酸、防老剂、填充剂、硫化剂和短纤维等组分制成。上述同步带在低温环境下，性能较为稳定，可以在寒冷的北方地区应用，填充剂和短纤维等填料用于提高同步带的拉伸强度，有助于减少低温同步带断裂。
4.但是，发明人认为当填充剂和短纤维等填料在顺丁橡胶中聚集时，会导致填充剂和短纤维等填料在低温同步带中分散不均匀，从而使得低温同步带易断裂。


技术实现要素：

5.为了改善填料在低温同步带中的分散性，本技术提供一种防开裂低温同步带及其制作方法。
6.第一方面，本技术提供一种防开裂低温同步带，采用如下的技术方案：一种防开裂低温同步带，包括如下重量份的组分：顺丁橡胶25-40份，天然橡胶75-85份，反式丁戊橡胶8-14份，酰胺类润滑剂6-9份，纳米氧化锌5-8份，过氧化物类硫化剂1-1.5份，增强纤维40-50份，硬脂酸5-8份，防老剂1-2份。
7.通过采用上述技术方案，反式丁戊橡胶具有良好的相容性，可以改善顺丁橡胶与天然橡胶的相容性，有助于增强纤维和纳米氧化锌分散。纳米氧化锌和过氧化物类硫化剂配合，将顺丁橡胶和反式丁戊橡胶硫化，既可以增强同步带的耐低温性能，又可以提高同步带的拉伸强度，减少同步带断裂。酰胺类润滑剂与纳米氧化锌生成锌盐络合物，有助于减少纳米氧化锌在顺丁橡胶中的聚集现象；而且，酰胺类润滑剂对顺丁橡胶和反式丁戊橡胶的硫化性能影响小，使得同步带可以保持较强的耐低温性能。因此，本技术的防开裂低温同步带既具有良好的耐低温性能，拉伸强度较大，而且纳米氧化锌和短纤维等填料分散均较为均匀，不易断裂。
8.优选的，所述防开裂低温同步带包括如下重量份的组分：顺丁橡胶30-35份，天然橡胶78-82份，反式丁戊橡胶10-12份，酰胺类润滑剂7-8份，纳米氧化锌6-7份，过氧化物类硫化剂1.2-1.3份，增强纤维43-47份，硬脂酸6-7份，防老剂1.3-1.7份。
9.通过试验优化各组分的配比，发明人发现将各组分的配比控制在上述范围内，有
助于进一步提高防开裂低温同步带的耐低温性能。
10.优选的，所述酰胺类润滑剂为油酸酰胺或芥酸酰胺。
11.通过采用上述技术方案，油酸酰胺或芥酸酰胺均有助于提高纳米氧化锌的分散性。油酸酰胺和芥酸酰胺均可以增大同步带的拉断伸长率，有助于减少同步带断裂；还可以软化和润滑上述橡胶的分子链，使得上述橡胶的分子链柔软易弯曲，既有助于减小同步带的摩擦系数，延长同步带的使用寿命，又可以增加上述橡胶的流动性，有助于加工成型。
12.优选的，所述过氧化物类硫化剂为过氧化二异丙苯。
13.通过采用上述技术方案，在过氧化二异丙苯的存在下，反式聚辛烯橡胶的结晶程度高，有助于提高同步带的拉断伸长率，增强同步带的耐低温性能；另外，在过氧化二异丙苯的存在下，反式丁戊橡胶的交联键是键能较高的c-c键，c-c键较难破坏，有助于增强同步带的耐磨性能。
14.优选的，所述防开裂低温同步带还包括马来酸酐1-3重量份。
15.通过采用上述技术方案，在过氧化二异丙苯的引发下，马来酸酐能够与顺丁橡胶发生接枝反应，将顺丁橡胶顺酐化，有助于进一步提高顺丁橡胶与天然橡胶、反式丁戊橡胶的相容性，有利于纳米氧化锌和增强纤维分散。
16.优选的，所述增强纤维是长度为2-5mm的芳纶纤维。
17.通过采用上述技术方案，相比于碳纤维和聚酰胺纤维等增强纤维，芳纶纤维与顺丁橡胶、天然橡胶和反式丁戊橡胶之间的界面结合情况更好，有助于降低同步带的滚动阻力，而且，芳纶纤维的模量更高，对同步带的撕裂强度的提高更加显著，可以进一步减少同步带开裂。
18.第二方面，本技术提供一种防开裂低温同步带的制作方法，采用如下的技术方案：一种防开裂低温同步带的制作方法，包括如下步骤：混炼阶段：将顺丁橡胶、天然橡胶、反式丁戊橡胶、酰胺类润滑剂、过氧化物类硫化剂、纳米氧化锌、增强纤维、硬脂酸和防老剂进行混炼，混炼后得到混合胶；压延阶段：将混合胶进行压延成型，得到半成品；精制阶段：将半成品进行打磨、切割和开槽后，得到防开裂低温同步带。
19.通过采用上述技术方案，先将各组分共同进行混炼，有助于上述橡胶相容，便于纳米氧化锌和增强纤维分散在胶料中；在半成品上进行打磨、切割和开槽，有助于减小同步带的摩擦系数，从而减少同步带运行过程产生的噪音，延长同步带的使用寿命。
20.优选的，在混炼阶段，过氧化物类硫化剂选用过氧化二异丙苯，先将顺丁橡胶、马来酸酐与过氧化二异丙苯进行混炼，得到胶料，再将天然橡胶、反式丁戊橡胶、酰胺类润滑剂、纳米氧化锌、增强纤维、硬脂酸、防老剂和胶料进行混炼，得到混合胶。
21.通过采用上述技术方案，在过氧化二异丙苯的引发下，先将顺丁橡胶与马来酸酐和进行接枝反应，使得顺丁橡胶顺酐化，减少对天然橡胶和反式丁戊橡胶的影响。
22.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用反式丁戊橡胶、酰胺类润滑剂和纳米氧化锌，改善了顺丁橡胶与天然橡胶的相容性，减少了纳米氧化锌聚集，有助于纳米氧化锌和增强纤维分散，有利于改善同步带在低温下的防开裂性能；2、本技术中优选采用油酸酰胺或芥酸酰胺，有助于减小同步带的摩擦系数，延长
同步带的使用寿命，还可以增加橡胶的流动性，便于加工；3、本技术中还包括马来酸酐，过氧化物类硫化剂选用过氧化二异丙苯，可以将顺丁橡胶顺酐化，有助于进一步提高顺丁橡胶与天然橡胶、反式丁戊橡胶的相容性，有利于纳米氧化锌和增强纤维分散；4、本技术的方法，有助于上述橡胶相容，便于纳米氧化锌和增强纤维分散在胶料中，还有助于减小同步带的摩擦系数。
具体实施方式
23.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
24.本技术实施例采用的原料均可通过市售获得。其中，顺丁橡胶购自中国石化齐鲁分公司，牌号9000，门尼黏度[ml(1 4)100℃]为45.6；天然橡胶购自海南天然橡胶产业集团股份有限公司，等级为scrwf，门尼黏度[ml(1 4)100℃]为80.7；反式丁戊橡胶购自山东京博中聚新材料有限公司，型号为tbir1049，门尼黏度[ml(3 4)100℃]为49
±
3；油酸酰胺购自湖南长沙恒昌化工有限公司产品，纯度为99％；芥酸酰胺购自湖南长沙恒昌化工有限公司产品，纯度为98.5％；芳纶纤维购自日本帝人化成株式会社；碳纤维购自南京维泰复合材料有限公司，直径为6μm，长度为3mm，长径比为500；硬脂酸为购自广州创玥化工的工业级硬脂酸；防老剂为购自海安石油化工的4020型防老剂；马来酸酐购自天津市光复科技发展有限公司，纯度为化学纯；丁苯橡胶的型号为1502；dtdm硫化剂购自武汉吉鑫益邦生物科技有限公司。实施例
[0025]
实施例1本实施例提供一种防开裂低温同步带，包括如下重量的组分：顺丁橡胶32.5kg、天然橡胶80kg、反式丁戊橡胶11kg、酰胺类润滑剂7.5kg、纳米氧化锌6.5kg、过氧化物类硫化剂1.25kg、增强纤维45kg、硬脂酸6.5kg、防老剂1.5kg。其中，酰胺类润滑剂选用油酸酰胺，过氧化物类硫化剂选用过氧化二异丙苯，增强纤维选用长度为2-5mm的芳纶纤维。
[0026]
防开裂低温同步带按照如下步骤制备：混炼阶段：将顺丁橡胶和过氧化物类硫化剂加入挤出机中，混炼均匀，得到胶料，再将天然橡胶、反式丁戊橡胶、酰胺类润滑剂、纳米氧化锌、增强纤维、硬脂酸、防老剂和胶料一起加入挤出机中，进行混炼，混炼后得到混合胶；挤出机的喂料段温度为55℃，挤出机的螺杆温度为80℃，挤出机的机头温度为90℃。
[0027]
压延阶段：将混合胶加入压延机中，将压延机的上辊温度控制在60℃，将压延机的中辊温度控制在50℃，将压延机的冷却辊温度控制在20℃，将混合胶压延成型后，得到半成品。
[0028]
精制阶段：使用打磨机将半成品的厚度打磨至4mm，再将打磨后的半成品的宽度切割至300mm，在切割后的半成品的表面开槽，开槽后，得到防开裂低温同步带。
[0029]
实施例2-11实施例2-11均提供一种防开裂低温同步带，如表一所示，实施例2-11与实施例1的区别在于原料的用量不同。表一 实施例2-11的原料用量表
[0030]
实施例12本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，用等量的芥酸酰胺代替油酸酰胺。
[0031]
实施例13本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，增强纤维选用长度为1-1.5mm的芳纶纤维。
[0032]
实施例14本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，增强纤维选用长度为5.5-7mm的芳纶纤维。
[0033]
实施例15本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，用等量的碳纤维代替芳纶纤维。
[0034]
实施例16本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，防开裂低温同步带还包括1kg马来酸酐，在混炼阶段，将马来酸与顺丁橡胶和过氧化物类硫化剂加入挤出机中，混炼均匀，得到胶料。
[0035]
实施例17本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，防开裂低温同步带还包括2kg马来酸酐，在混炼阶段，将顺丁橡胶、马来酸和过氧化物类硫化剂加入挤出机中，混炼均匀，得到胶料。
[0036]
实施例18本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，防开裂低
温同步带还包括3kg马来酸酐，在混炼阶段，将顺丁橡胶、马来酸和过氧化物类硫化剂加入挤出机中，混炼均匀，得到胶料。
[0037]
实施例19本实施例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，在混炼阶段，挤出机的喂料段温度为60℃，挤出机的螺杆温度为85℃，挤出机的机头温度为95℃；在压延阶段，将压延机的上辊温度控制在65℃，将压延机的中辊温度控制在45℃，将压延机的冷却辊温度控制在18℃。
[0038]
对比例对比例1本对比例提供一种同步带，包括如下重量的组分：顺丁橡胶60kg、天然橡胶20kg、硬脂酸1kg、防老剂2kg、填充剂60kg、硫化剂2kg和碳纤维8kg。
[0039]
将顺丁橡胶、天然橡胶、硬脂酸、防老剂、填充剂、硫化剂和碳纤维按比例投入挤出机中混炼，挤出机中喂料段的温度控制在55℃，挤出机的螺杆温度控制在80℃，挤出机的机头温度控制在90℃，混炼完成后挤出得到混炼胶料。
[0040]
再将混炼胶料通入压延机中进行压延，压延机的上辊温度控制在60℃，压延机的中辊温度控制在55℃，压延机的冷却辊的温度控制在20℃，压延处理后得到同步带。
[0041]
对比例2-3如表二所示，对比例2-3与实施例1的区别之处在于，原料的配比不同。表二 对比例2-3的原料配比表
[0042]
对比例4本对比例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，用等量的三乙醇胺代替油酸酰胺。
[0043]
对比例5
本对比例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，用等量的丁苯橡胶代替反式丁戊橡胶。
[0044]
对比例6本对比例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例1的区别在于，用等量的纳米碳酸钙代替纳米氧化锌。
[0045]
对比例7本对比例提供一种防开裂低温同步带，本实施例与实施例17的区别在于，用等量的dtdm硫化剂代替过氧化二异丙苯。
[0046]
性能检测试验针对实施例1-19和对比例1-7提供的同步带，进行如下检测。其中，按照gb/t528—2009/iso 37:2005《硫化橡胶或热塑性橡胶硫化应力应变性能的测定》，对同步带的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率进行检测；按照gb/t1682－1994《硫化橡胶低温脆性的测定单试样法》，对同步带的低温脆性进行检测；按照gb/t6034－1985《硫化橡胶压缩耐寒系数的测定》，对同步带在-50℃下的压缩耐寒系数进行检测；按照hg/t 2729-2012《硫化橡胶与薄片摩擦系数的测定》，对同步带的摩擦系数进行检测。检测结果如表三所示。表三 实施例1-19和对比例1-7的测试数据表
[0047]
结合实施例1和对比例1并结合表三可以看出，相比于对比例1，实施例1的拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率均显著增大，而且，低温脆性温度和压缩耐寒系数均显著增大。这说明，采用本技术的原料配比和制作方法，有助于改善同步带在低温环境下的力学性能，增强同步带在低温下的防开裂性能，减少同步带断裂。另外，实施例的动摩擦系数较小，这说明，本技术的制作方法有助于减少同步带的运行噪音。
[0048]
结合实施例1-11和对比例2-3并结合表三可以看出，相比于对比例2-3，实施例1-11的拉伸强度、撕裂强度和拉断伸长率均较大，而且，低温脆性温度和压缩耐寒系数均较大。这说明在本技术的原料配比范围内，有助于改善同步带在低温下的防开裂性能。
[0049]
结合实施例1和对比例4-6并结合表三可以看出，相比于实施例1，对比例4-6的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、低温脆性温度和压缩耐寒系数均明显减小，动摩擦系数增大，这说明在反式丁戊橡胶、酰胺类润滑剂和纳米氧化锌同时存在时，才能改善同步带在低温下的防开裂性能。
[0050]
结合实施例1和实施例12并结合表三可以看出，相比于实施例1，实施例12的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、低温脆性温度、压缩耐寒系数和动摩擦系数均相差较小。这说明，选用芥酸酰胺或油酸酰胺，均有助于改善同步带在低温下的防开裂性能。
[0051]
结合实施例1和实施例13-15并结合表三可以看出，相比于实施例1，实施例13-14的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、低温脆性温度、压缩耐寒系数均减小，动摩擦系数较大。实施例15的撕裂强度减小幅度较大，其他检测指标变化较小，这说明，选用长度为2-5mm
的芳纶纤维，有助于减小同步带的摩擦系数，增强同步带的撕裂强度，有利于降低同步带的滚动阻力，减少同步带开裂。
[0052]
结合实施例1和实施例16-18并结合表三可以看出，相比于实施例1，实施例16-18的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、低温脆性温度、压缩耐寒系数均增大，这说明，加入马来酸酐，有助于进一步改善同步带在低温下的防开裂性能。
[0053]
结合实施例17和对比例7并结合表三可以看出，相比于实施例17，对比例7的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、低温脆性温度、压缩耐寒系数均明显减小。这说明，在过氧化二异丙苯和马来酸酐同时存在时，才能进一步改善同步带在低温下的防开裂性能。
[0054]
结合实施例1和实施例19并结合表三可以看出，相比于实施例1，实施例19的拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、低温脆性温度、压缩耐寒系数变化均较小。这说明，挤出机的加工温度和压延机的加工温度均可以根据实际需要进行调整，在合适的加工温度下，对同步带在低温下的防开裂性能影响较小。
[0055]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。