本發(fā)明涉及傳動(dòng)帶技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種高性能傳送帶包布層及其制備方法。
背景技術(shù)：
包布層以浸膠帆布為主，是V型傳動(dòng)帶的主要部件。它聯(lián)接壓縮層、緩沖層、伸長層、強(qiáng)力層使之成為統(tǒng)一整體，并保護(hù)各部件免受磨損和侵蝕。隨著V型傳送帶的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)于傳動(dòng)帶包布層提出了更高要求，更講究功能性和實(shí)用性。
在CN200310105532.3申請(qǐng)?zhí)柕膶＠暾?qǐng)中，介紹了一種輸送帶用直經(jīng)直緯浸膠帆布，它采用芳綸、滌綸、錦綸、玻璃絲纖維等不同組織材料，將常規(guī)的平紋組織結(jié)構(gòu)改為復(fù)合組織結(jié)構(gòu)，既保證了該織物在工作負(fù)荷下的低伸長，又提高了該織物做成膠帶的耐沖擊性和撕裂強(qiáng)度，然而裁切成的帆布回彈力不夠，縱向柔性不好，耐彎曲疲勞性差，并不能夠完全滿足實(shí)際需求。在CN201110166372.8申請(qǐng)?zhí)柕膶＠暾?qǐng)中，介紹了一種高強(qiáng)·高模聚乙烯紗線/尼龍纖維或聚酯纖維交織浸膠帆布，其選用高強(qiáng)·高模聚乙烯纖維的復(fù)絲，加捻成S型紗線，作為經(jīng)線；選用尼龍纖維或聚酯纖維單絲或復(fù)絲作緯線；采用平紋交織，編織成復(fù)合帆布，該浸膠帆布強(qiáng)度高、比重輕，處理后能改善織物浸潤性和粘結(jié)性，然而其并不具有阻燃性，很難應(yīng)用在煤炭等工業(yè)中，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，質(zhì)量穩(wěn)定性差，成本高。
綜上所述，制備粘結(jié)性好、使用壽命長且阻燃的高性能傳送帶包布層對(duì)于傳送帶的廣泛應(yīng)用具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種高性能傳送帶包布層及其制備方法，通過改性聚酯工業(yè)絲編織而成，具有粘結(jié)性好、使用壽命長、力學(xué)性能優(yōu)異且提高其阻燃性。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高性能傳送帶包布層由經(jīng)線和緯線交叉編織而成，所述經(jīng)線層和緯線為改性聚酯工業(yè)絲，所述改性聚酯工業(yè)絲的原料組成按重量份計(jì)為：聚酯工業(yè)絲切片100～150份、功能填料5～20份以及阻燃聚酯工業(yè)絲切片10～20份，其中，功能填料是以納米碳酸鈣為核、丙烯酰胺為單體的聚合物為殼的復(fù)合粒子。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述功能填料的平均粒徑為300～800nm。
優(yōu)選地，所述功能填料的平均粒徑為500～600nm。
一種高性能傳送帶包布層的制備方法，其包括步驟：
(A)將改性聚酯工業(yè)絲分別捻成經(jīng)線和緯線，由經(jīng)線和緯線交叉編織成織物；
(B)將織物浸入RFL浸漬液中室溫下浸漬1～10min，浸潤完全后取出刮去織物表面多余浸漬液；以及
(C)靜置，在室溫干燥處自然干燥，待基本干燥后，將織物放入烘箱中干燥得到所述高性能傳送帶包布。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，在步驟(A)中改性聚酯工業(yè)絲的制備方法，包括步驟：
(a)將相應(yīng)重量份的聚酯工業(yè)絲切片、阻燃聚酯工業(yè)絲切片以及功能填料置于真空干燥箱中于100～120℃條件下干燥6～24h；
(b)將干燥好的切片和功能填料放入轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉機(jī)中共混0.5～3h，共混溫度為260℃；
(c)在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，切粒制得改性聚酯切片，擠出工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)230～250℃，2區(qū)240～260℃，3區(qū)250～270℃，4區(qū)240～260℃，5區(qū)230～250℃；
(d)使用螺桿紡絲機(jī)對(duì)改性聚酯切片進(jìn)行熔融紡絲得到改性聚酯工業(yè)絲，紡絲工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)220～250℃，2區(qū)270～290℃，3區(qū)270～290℃，4區(qū)270～290℃，噴絲板規(guī)格(mm*f)為0.3*24，紡速為3000m/min。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述功能填料的制備步驟為：
(a.1)將納米碳酸鈣、去離子水混合配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6～10％的水懸浮液后在500～1500r/min條件下攪拌分散30～60min；
(a.2)將懸浮液在450～1000r/min條件下攪拌加熱升溫至60～85℃后穩(wěn)定5～10min后加入引發(fā)劑；
(a.3)向步驟(a.2)所得的懸浮液中滴加丙烯酰胺，反應(yīng)8～24h，停止反應(yīng)；
(a.4)將步驟(a.3)所得反應(yīng)液冷卻至室溫后真空抽濾，將濾餅置于干燥箱中于60～80℃條件下干燥6～24h，將干燥后的濾餅粉碎得到功能填料。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀，引發(fā)劑加入量占丙烯酰胺質(zhì)量0.5～2％。
優(yōu)選地，碳酸鈣和丙烯酰胺的質(zhì)量比為1∶0.5～1.5。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述步驟(a.1)至(a.4)中的反應(yīng)在N2氣氛下進(jìn)行。
優(yōu)選地，織物浸入RFL浸漬液中室溫下浸漬為6min。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1、本發(fā)明的高性能傳送帶包布層其制作工藝簡單、易操作、阻燃、綠色環(huán)保且適合工業(yè)化生產(chǎn)；
2、納米碳酸鈣復(fù)合微粒填充到聚酯基體中，形成應(yīng)力集中點(diǎn)使聚酯基體產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展受阻和鈍化，阻止了破壞性開裂；同時(shí)納米碳酸鈣表面接枝的有機(jī)層與基體形成彈性過渡區(qū)，接枝層發(fā)生形變引發(fā)基體樹脂產(chǎn)生銀紋和變形，吸收沖擊能量，從而達(dá)到增強(qiáng)高性能傳送帶包布層的力學(xué)性能的效果，有效地增強(qiáng)高性能傳送帶包布層的粘結(jié)性，提高其力學(xué)性能以及延長其使用壽命；
3、納米粒子/高分子聚合物復(fù)合微粒的粒徑為亞微米級(jí)，使得功能填料很容易被固著在聚酯纖維表面的微隙中以及纖維與纖維間的微孔中，可有效地將其附著在纖維中，而且聚合物層與聚酯纖維相容性較好，相互鏈段纏繞或錨嵌，因此功能填料不易從聚酯工業(yè)絲上脫落，增長使用壽命；
4、RFL浸漬液中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基和包布層聚酯工業(yè)絲的端羧基兩者發(fā)生了反應(yīng)，形成了活性的羥基，可增強(qiáng)聚酯工業(yè)絲的極性，同時(shí)提高聚酯工業(yè)絲與RFL浸漬液二者之間的反應(yīng)性，進(jìn)而提高了包布層整體的粘合強(qiáng)度；
5、RFL浸漬液中RF樹脂(即酚醛樹脂)的酚羥基上氧原子能夠與功能填料聚合層中的酰胺基的氫原子形成氫鍵，并且羥甲基與錦綸的酰胺基發(fā)生脫水縮聚反應(yīng)，在反應(yīng)中RFL與改性聚酯工業(yè)絲進(jìn)行了結(jié)合，故分子間的作用力可以得到提高，進(jìn)一步提高了包布層界面間的粘合強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。
功能填料對(duì)改性聚酯工業(yè)絲以及高性能傳送帶包布層起了關(guān)鍵作用。所述功能填料原料中的納米CaCO3在懸浮液中均勻分散，引發(fā)劑在熱作用下分解生成自由基，溶在水中的單體分子丙烯酰胺被引發(fā)聚合形成一端帶有親水基團(tuán)的自由基活性鏈。納米粒子表面帶正電，易與帶負(fù)電的自由基活性鏈結(jié)合，從而使其表面疏水性增強(qiáng)，有利于剩余單體在納米CaCO3表面聚合包覆從而形成納米粒子/高分子聚合物復(fù)合微粒。
實(shí)施例1
功能填料的制備方法：
(1)將納米CaCO3、去離子水混合配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的水懸浮液后在1500r/min條件下攪拌分散60min；
(2)將懸浮液在1000r/min條件下攪拌加熱升溫至85℃后穩(wěn)定5min后加入所述引發(fā)劑過硫酸鉀，其中，引發(fā)劑加入量占丙烯酰胺質(zhì)量0.5％；
(3)向步驟(2)所得的懸浮液中滴加丙烯酰胺，反應(yīng)8h，停止反應(yīng)；
(4)將步驟(3)所得反應(yīng)液冷卻至室溫后真空抽濾，將濾餅置于干燥箱中于80℃條件下干燥6h，將干燥后的濾餅粉碎得到功能填料，備用；
上述步驟(1)至(4)中的反應(yīng)在N2氣氛下進(jìn)行。
改性聚酯工業(yè)絲的制備方法：
(1)將聚酯工業(yè)絲切片、阻燃聚酯工業(yè)絲切片以及功能填料置于真空干燥箱中于100℃條件下干燥24h，其材料成分組成按重量份計(jì)為：聚酯工業(yè)絲切片150份、功能填料5份、阻燃聚酯工業(yè)絲切片10份；
(2)將干燥好切片和功能填料放入HAAKE Rheocord90轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉機(jī)中共混0.5h，共混溫度為260℃；
(3)然后在SHL-35型雙螺桿擠出機(jī)中擠出，切粒制得改性聚酯切片，擠出工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)230℃，2區(qū)260℃，3區(qū)270℃，4區(qū)260℃，5區(qū)250℃；
(4)最后，使用VC-443A螺桿紡絲機(jī)對(duì)改性聚醋切片進(jìn)行熔融紡絲得到改性聚酯工業(yè)絲。紡絲工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)220℃，2區(qū)270℃，3區(qū)270℃，4區(qū)270℃，噴絲板規(guī)格(mm*f)為0.3*24，紡速為3000m/min。
一種高性能傳送帶包布層的制備方法：
高性能傳送帶包布層先由經(jīng)線和緯線交叉編織成織物，再將織物浸入RFL浸漬液中室溫下浸漬1min，浸潤完全后取出刮去織物表面多余浸漬液。靜置，在室溫干燥處自然干燥。待基本干燥后，將織物放入烘箱中干燥得到試樣，備用。所述經(jīng)線和緯線各自獨(dú)立為改性聚酯工業(yè)絲。
實(shí)施例2
功能填料的制備方法：
(1)將納米CaCO3、去離子水混合配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％的水懸浮液后在500r/min條件下攪拌分散60min；
(2)將懸浮液在450r/min條件下攪拌加熱升溫至80℃后穩(wěn)定10min后加入所述引發(fā)劑過硫酸鉀，其中，引發(fā)劑加入量占丙烯酰胺質(zhì)量1％；
(3)向步驟(2)所得的懸浮液中滴加丙烯酰胺，反應(yīng)12h，停止反應(yīng)；
(4)將步驟(3)所得反應(yīng)液冷卻至室溫后真空抽濾，將濾餅置于干燥箱中于60℃條件下干燥24h，將干燥后的濾餅粉碎得到功能填料，備用；
上述步驟(1)至(4)中的反應(yīng)在N2氣氛下進(jìn)行。
改性聚酯工業(yè)絲的制備方法：
(1)將聚酯工業(yè)絲切片、阻燃聚酯工業(yè)絲切片以及功能填料置于真空干燥箱中于120℃條件下干燥12h，其材料成分組成按重量份計(jì)為：聚酯工業(yè)絲切片100份、功能填料10份、阻燃聚酯工業(yè)絲切片20份；
(2)將干燥好切片和功能填料放入HAAKE Rheocord90轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉機(jī)中共混2h，共混溫度為260℃；
(3)然后在SHL-35型雙螺桿擠出機(jī)中擠出，切粒制得改性聚酯切片，擠出工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)240℃，2區(qū)250℃，3區(qū)260℃，4區(qū)250℃，5區(qū)240℃；
(4)最后，使用VC-443A螺桿紡絲機(jī)對(duì)改性聚醋切片進(jìn)行熔融紡絲得到改性聚酯工業(yè)絲。紡絲工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)240℃，2區(qū)280℃，3區(qū)285℃，4區(qū)285℃，噴絲板規(guī)格(mm*f)為0.3*24，紡速為3000m/min。
一種高性能傳送帶包布層的制備方法：
高性能傳送帶包布層先由經(jīng)線和緯線交叉編織成織物，再將織物浸入RFL浸漬液中室溫下浸漬2min，浸潤完全后取出刮去織物表面多余浸漬液。靜置，在室溫干燥處自然干燥。待基本干燥后，將織物放入烘箱中干燥得到試樣，備用。所述經(jīng)線和緯線各自獨(dú)立為改性聚酯工業(yè)絲。
實(shí)施例3
功能填料的制備方法：
(1)將納米CaCO3、去離子水混合配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的水懸浮液后在1500r/min條件下攪拌分散30min；
(2)將懸浮液在1000r/min條件下攪拌加熱升溫至60℃后穩(wěn)定5min后加入所述引發(fā)劑過硫酸鉀，其中，引發(fā)劑加入量占丙烯酰胺質(zhì)量2％；
(3)向步驟(2)所得的懸浮液中滴加丙烯酰胺，反應(yīng)24h，停止反應(yīng)；
(4)將步驟(3)所得反應(yīng)液冷卻至室溫后真空抽濾，將濾餅置于干燥箱中于60℃條件下干燥24h，將干燥后的濾餅粉碎得到功能填料，備用；
上述步驟(1)至(4)中的反應(yīng)在N2氣氛下進(jìn)行。
改性聚酯工業(yè)絲的制備方法：
(1)將聚酯工業(yè)絲切片、阻燃聚酯工業(yè)絲切片以及功能填料置于真空干燥箱中于100℃條件下干燥6h，其材料成分組成按重量份計(jì)為：聚酯工業(yè)絲切片100份、功能填料5份、阻燃聚酯工業(yè)絲切片10份；
(2)將干燥好切片和功能填料放入HAAKE Rheocord90轉(zhuǎn)矩流變儀的密煉機(jī)中共混0.5h，共混溫度為260℃；
(3)然后在SHL-35型雙螺桿擠出機(jī)中擠出，切粒制得改性聚酯切片，擠出工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)230℃，2區(qū)250℃，3區(qū)270℃，4區(qū)260℃，5區(qū)250℃；
(4)最后，使用VC-443A螺桿紡絲機(jī)對(duì)改性聚醋切片進(jìn)行熔融紡絲得到改性聚酯工業(yè)絲。紡絲工藝條件為：螺桿溫度1區(qū)230℃，2區(qū)280℃，3區(qū)280℃，4區(qū)280℃，噴絲板規(guī)格(mm*f)為0.3*24，紡速為3000m/min。
一種高性能傳送帶包布層的制備方法：
高性能傳送帶包布層先由經(jīng)線和緯線交叉編織成織物，再將織物浸入RFL浸漬液中室溫下浸漬10min，浸潤完全后取出刮去織物表面多余浸漬液。靜置，在室溫干燥處自然干燥。待基本干燥后，將織物放入烘箱中干燥得到試樣，備用。所述經(jīng)線和緯線各自獨(dú)立為改性聚酯工業(yè)絲。
實(shí)施例4至實(shí)施例9
實(shí)施例4至實(shí)施例9的制備方法同實(shí)施例2，不同的是功能填料的含量，功能填料的含量分別為0份、5份、8份、12份、16份以及20份。
實(shí)施例所制的高性能包布層試樣的力學(xué)性能按照GB/Z 32009-2015測試，主要項(xiàng)目為拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率；按照我國GB5454-1997來測試實(shí)施例中所制的高性能包布層試樣的氧指數(shù)；將實(shí)施例所制的高性能包布層與貼膠制成傳送帶試樣以測試層間剝離力，測試方法參照GB/T6759-2002，層間剝離力測試在拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。實(shí)施例所制的高性能包布層試樣的阻燃性能按照GB5454-1997進(jìn)行氧指數(shù)測試。實(shí)施例1至實(shí)施例9的結(jié)果如表1所示。
表1 實(shí)施例1-9所得高性能包布層的主要性能指標(biāo)
由表1可知，功能填料在100份聚酯工業(yè)絲和20份阻燃聚酯工業(yè)絲中的最佳含量為12份。
實(shí)施例10至實(shí)施例15
實(shí)施例10至實(shí)施例15的制備方法同實(shí)施例2，不同的是阻燃聚酯工業(yè)絲的含量，阻燃聚酯工業(yè)絲的含量分別為0份、5份、10份、12份、14份以及16份。
實(shí)施例10～15結(jié)果如表2所示。
表2 實(shí)施例10～15所得高性能包布層的主要性能指標(biāo)
由表2可知，阻燃聚酯工業(yè)絲的含量對(duì)所述包布層的力學(xué)性能影響不大，當(dāng)功能填料為10份，聚酯工業(yè)絲切片為100份時(shí)，阻燃聚酯工業(yè)絲的最佳含量為14份，此時(shí)阻燃性最高。
實(shí)施例16
實(shí)施例16的制備方法同實(shí)施例2，不同的是省去功能填料的制備，功能填料為10份的碳酸鈣。
實(shí)施例17至實(shí)施例23
實(shí)施例17至實(shí)施例23的制備方法同實(shí)施例2，不同的是織物浸入RFL浸漬液的浸漬時(shí)間，浸漬時(shí)間分別為0、1、4、6、8、10、20分鐘。
實(shí)施例16至實(shí)施例23所制得的包布層的性能測試結(jié)果如表3所示。
表3 實(shí)施例16～23所得包布層的主要性能指標(biāo)
由表3可知，RFL浸漬液在常溫下的最佳浸漬時(shí)間為6min。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。