本發(fā)明屬于高分子技術領域，具體涉及一種耐磨皮帶的制備方法。
背景技術：
皮帶產(chǎn)品作為傳送部件、包裝部件、摩擦部件等，廣泛應用于各種工業(yè)場所；根據(jù)材質(zhì)，皮帶一般由橡膠、塑料或者皮革等制備得到。塑料產(chǎn)品加工性很好，其在皮帶原料方面有著重要的席位；但是塑料制品存在耐磨性差的致命弱點，導致塑料皮帶的應用受阻。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種耐磨皮帶的制備方法，得到的皮帶具有優(yōu)異的耐磨性。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
一種耐磨皮帶的制備方法，包括以下步驟：
(1)將氧化鎳、聚乙烯醇縮丁醛和石墨混合制備生坯，生坯經(jīng)燒結后粉碎過篩得到多孔氧化鎳粒子；將雙酚A型氰酸酯單體加入到反應器中，90～95℃加熱10～12分鐘，加入次甲基丁二酸，升溫至120～125℃，加入壬基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，反應30～35分鐘制備氰酸酯預聚體；將La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2加入4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液中得到混合液，然后加入三氟甲磺酸鑭和殼聚糖；攪拌1小時后烘干得到固體物；固體物經(jīng)750℃燒結2小時后再于900℃燒結4小時得到塊狀物，塊狀物經(jīng)粉碎過篩后得到改性粒子；
(2)將聚四氟乙烯粒子與五水合硝酸鉍、十二水磷酸氫二鈉、聚脲甲醛、丙烯酰胺、碳酸鉀混合后采用熔融紡絲法，制備得到聚四氟乙烯纖維；將聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、二甲基氧化錫、氧化鈰釓、多孔氧化鎳粒子和氰酸酯預聚體混合均勻，再經(jīng)熔融紡絲得到烯烴纖維；將烯烴纖維、聚四氟乙烯纖維按照8∶1的質(zhì)量比進行混紡，得到主體材料；
(3)將丙烯酸丁酯、苯乙烯、三羥甲基氨基甲烷、壬基酚聚氧乙烯醚、二環(huán)戊二烯、三氟化硼單乙胺加入水中形成乳液；將過硫酸鉀、溴化鋰加入水中，制備引發(fā)劑溶液；然后按質(zhì)量占比，將一半量的乳液與一半量的引發(fā)劑溶液混合，于70～75℃攪拌10分鐘；然后在攪拌下，加入剩余的乳液與剩余的引發(fā)劑溶液，再反應30～50分鐘，再加入改性粒子與三苯基縮水甘油醚基甲烷，于120～135℃攪拌50～70分鐘，得到涂覆材料；
(4)將主體材料浸漬于涂覆材料中，20分鐘后取出，70℃加熱15～18分鐘；然后再次浸漬于涂覆材料中，10分鐘后取出，90℃加熱8～10分鐘；然后真空環(huán)境下，于140℃加熱10分鐘后再于160℃加熱8分鐘得到耐磨皮帶。
本發(fā)明中，步驟(1)中，所述多孔氧化鎳粒子的平均粒徑為350納米；所述改性粒子的平均粒徑為680納米；氧化鎳、聚乙烯醇縮丁醛和石墨的質(zhì)量比為1∶0.1∶0.2；雙酚A型氰酸酯單體、次甲基丁二酸、壬基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為1∶0.04∶0.2∶0.1∶0.15；La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液、三氟甲磺酸鑭和殼聚糖的質(zhì)量比為1∶0.8∶6∶0.08∶0.12；4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液的質(zhì)量濃度為6％。
本發(fā)明中，步驟(2)中，熔融紡絲得到烯烴纖維時溫度為210～220℃，紡絲速度為800～900米/分；熔融紡絲得到聚四氟乙烯纖維時溫度為315～330℃，紡絲速度為600～700米/分；聚四氟乙烯粒子、五水合硝酸鉍、十二水磷酸氫二鈉、聚脲甲醛、丙烯酰胺、碳酸鉀的質(zhì)量比為1∶0.05∶0.08∶0.1∶0.3∶0.01；聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、二甲基氧化錫、氧化鈰釓、多孔氧化鎳粒子和氰酸酯預聚體的質(zhì)量比為1∶1∶0.6∶0.02∶0.008∶0.01∶0.2。
本發(fā)明中，步驟(3)中，乳液中，丙烯酸丁酯、苯乙烯、三羥甲基氨基甲烷、壬基酚聚氧乙烯醚、二環(huán)戊二烯、三氟化硼單乙胺、水的質(zhì)量比為1∶1∶0.6∶0.31∶0.45∶0.01∶8；引發(fā)劑溶液中，硫酸鉀、溴化鋰、水的質(zhì)量比為1∶0.4∶5；乳液與引發(fā)劑熔液的質(zhì)量比為95∶1。
由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：
(1)本發(fā)明以聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺為主要原料制備皮帶主體材料；通過在烯烴中添加氰酸酯預聚體極大的提高了烯烴分子鏈的剛性，添加有機小分子增加了氰酸酯的反應性，增加了氰酸酯與烯烴的相容性，避免相分離，添加氧化物材料提高了分子的活性，并且多孔材料利于受力時載荷的分散，而且洞孔材料易于被浸潤，在后續(xù)涂覆處理過程中利于有機物的分散，增加異質(zhì)材料間的界面效應。
(2)本發(fā)明利用聚四氟乙烯纖維極大的提高了耐磨皮帶的耐磨性，同時在熔紡過程中利用添加成分一方面在聚四氟乙烯纖維表面形成微孔，一方面增加了其表面活性，解決了現(xiàn)有聚四氟乙烯纖維惰性強、無法與其他纖維相容的問題，涂覆劑小分子可以滲透進入微孔，提高了涂層與主體材料的結合力，增加了耐磨皮帶的穩(wěn)定性與受力平衡性。
(3)本發(fā)明的耐磨皮帶通過合理的設計，在主體材料表面涂覆帶有改性粒子的涂覆層，經(jīng)過兩次浸漬、預熱處理后，再進行真空熱處理，不僅提高了涂覆層與主體材料的粘接力而且使得涂覆層固化程度高，在改性粒子的作用下，涂覆層具有良好的耐磨性；而且制備方便，通過熔紡、烘干設備，即可容易制備；利于工業(yè)化應用。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述：
實施例一 一種耐磨皮帶的制備方法，包括以下步驟：
(1)將質(zhì)量比為1∶0.1∶0.2的氧化鎳、聚乙烯醇縮丁醛和石墨混合制備生坯，生坯經(jīng)燒結后粉碎過篩得到平均粒徑為350納米的多孔氧化鎳粒子；將雙酚A型氰酸酯單體加入到反應器中，95℃加熱10分鐘，加入次甲基丁二酸，升溫至125℃，加入壬基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，反應30分鐘制備氰酸酯預聚體；將La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2加入質(zhì)量濃度為6％的4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液中得到混合液，然后加入三氟甲磺酸鑭和殼聚糖；攪拌1小時后烘干得到固體物；固體物經(jīng)750℃燒結2小時后再于900℃燒結4小時得到塊狀物，塊狀物經(jīng)粉碎過篩后得到平均粒徑為680納米的改性粒子，可以在涂覆過程中填充纖維間隙，并起到分散摩擦力的作用；雙酚A型氰酸酯單體、次甲基丁二酸、壬基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為1∶0.04∶0.2∶0.1∶0.15；La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液、三氟甲磺酸鑭和殼聚糖的質(zhì)量比為1∶0.8∶6∶0.08∶0.12；
(2)將質(zhì)量比為1∶0.05∶0.08∶0.1∶0.3∶0.01的聚四氟乙烯粒子與五水合硝酸鉍、十二水磷酸氫二鈉、聚脲甲醛、丙烯酰胺、碳酸鉀混合后采用熔融紡絲法，制備得到聚四氟乙烯纖維；將質(zhì)量比為1∶1∶0.6∶0.02∶0.008∶0.01∶0.2的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、二甲基氧化錫、氧化鈰釓、多孔氧化鎳粒子和氰酸酯預聚體混合均勻，再經(jīng)熔融紡絲得到烯烴纖維；將烯烴纖維、聚四氟乙烯纖維按照8∶1的質(zhì)量比進行混紡，得到主體材料；熔融紡絲得到烯烴纖維時溫度為210～220℃，紡絲速度為900米/分；熔融紡絲得到聚四氟乙烯纖維時溫度為315～330℃，紡絲速度為700米/分；氧化鈰釓為Gd0.2Ce0.8O1.9，可以提高熔融反應的活性，增加氰酸酯與烯烴的相容性，同時提高烯烴的力學性能，有利于摩擦力的提高；
(3)將質(zhì)量比為1∶1∶0.6∶0.31∶0.45∶0.01∶8的丙烯酸丁酯、苯乙烯、三羥甲基氨基甲烷、壬基酚聚氧乙烯醚、二環(huán)戊二烯、三氟化硼單乙胺、水混合形成乳液；將過硫酸鉀、溴化鋰加入水中，制備引發(fā)劑溶液；然后按質(zhì)量占比，將一半量的乳液與一半量的引發(fā)劑溶液混合，于75℃攪拌10分鐘；然后在攪拌下，加入剩余的乳液與剩余的引發(fā)劑溶液，再反應30分鐘，再加入改性粒子與三苯基縮水甘油醚基甲烷，于135℃攪拌70分鐘，得到涂覆材料；引發(fā)劑溶液中，硫酸鉀、溴化鋰、水的質(zhì)量比為1∶0.4∶5；乳液與引發(fā)劑熔液的質(zhì)量比為95∶1；
(4)將主體材料浸漬于涂覆材料中，20分鐘后取出，70℃加熱15分鐘；然后再次浸漬于涂覆材料中，10分鐘后取出，90℃加熱10分鐘；然后真空環(huán)境下，于140℃加熱10分鐘后再于160℃加熱8分鐘得到耐磨皮帶。
實施例二 一種耐磨皮帶的制備方法，包括以下步驟：
(1)將質(zhì)量比為1∶0.1∶0.2的氧化鎳、聚乙烯醇縮丁醛和石墨混合制備生坯，生坯經(jīng)燒結后粉碎過篩得到平均粒徑為350納米的多孔氧化鎳粒子；將雙酚A型氰酸酯單體加入到反應器中，90℃加熱12分鐘，加入次甲基丁二酸，升溫至125℃，加入壬基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，反應35分鐘制備氰酸酯預聚體；將La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2加入質(zhì)量濃度為6％的4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液中得到混合液，然后加入三氟甲磺酸鑭和殼聚糖；攪拌1小時后烘干得到固體物；固體物經(jīng)750℃燒結2小時后再于900℃燒結4小時得到塊狀物，塊狀物經(jīng)粉碎過篩后得到平均粒徑為680納米的改性粒子，可以在涂覆過程中填充纖維間隙，并起到分散摩擦力的作用；雙酚A型氰酸酯單體、次甲基丁二酸、壬基酚聚氧乙烯醚、磷酸三丁酯與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量比為1∶0.04∶0.2∶0.1∶0.15；La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸半鈉鹽緩沖液、三氟甲磺酸鑭和殼聚糖的質(zhì)量比為1∶0.8∶6∶0.08∶0.12；
(2)將質(zhì)量比為1∶0.05∶0.08∶0.1∶0.3∶0.01的聚四氟乙烯粒子與五水合硝酸鉍、十二水磷酸氫二鈉、聚脲甲醛、丙烯酰胺、碳酸鉀混合后采用熔融紡絲法，制備得到聚四氟乙烯纖維；將質(zhì)量比為1∶1∶0.6∶0.02∶0.008∶0.01∶0.2的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、二甲基氧化錫、氧化鈰釓、多孔氧化鎳粒子和氰酸酯預聚體混合均勻，再經(jīng)熔融紡絲得到烯烴纖維；將烯烴纖維、聚四氟乙烯纖維按照8∶1的質(zhì)量比進行混紡，得到主體材料；熔融紡絲得到烯烴纖維時溫度為210～220℃，紡絲速度為800米/分；熔融紡絲得到聚四氟乙烯纖維時溫度為315～330℃，紡絲速度為600米/分；氧化鈰釓為Gd0.2Ce0.8O1.9，可以提高熔融反應的活性，增加氰酸酯與烯烴的相容性，同時提高烯烴的力學性能，有利于摩擦力的提高；
(3)將質(zhì)量比為1∶1∶0.6∶0.31∶0.45∶0.01∶8的丙烯酸丁酯、苯乙烯、三羥甲基氨基甲烷、壬基酚聚氧乙烯醚、二環(huán)戊二烯、三氟化硼單乙胺、水混合形成乳液；將過硫酸鉀、溴化鋰加入水中，制備引發(fā)劑溶液；然后按質(zhì)量占比，將一半量的乳液與一半量的引發(fā)劑溶液混合，于75℃攪拌10分鐘；然后在攪拌下，加入剩余的乳液與剩余的引發(fā)劑溶液，再反應50分鐘，再加入改性粒子與三苯基縮水甘油醚基甲烷，于120℃攪拌50鐘，得到涂覆材料；引發(fā)劑溶液中，硫酸鉀、溴化鋰、水的質(zhì)量比為1∶0.4∶5；乳液與引發(fā)劑熔液的質(zhì)量比為95∶1；
(4)將主體材料浸漬于涂覆材料中，20分鐘后取出，70℃加熱15分鐘；然后再次浸漬于涂覆材料中，10分鐘后取出，90℃加熱10分鐘；然后真空環(huán)境下，于140℃加熱10分鐘后再于160℃加熱8分鐘得到耐磨皮帶。
本發(fā)明制備的耐磨皮帶干摩擦1000次的質(zhì)量損失率小于0.05％，濕磨2000次的質(zhì)量損失率小于0.06％；彎曲強度超過60MPa；熱變形溫度超過150度；是一種性能良好，特別是耐磨性能優(yōu)異的材料。