本發(fā)明涉及一種傳動帶。

背景技術：

傳動帶是將電機或發(fā)動機旋轉產(chǎn)生的動力，通過帶輪由膠帶傳導到機械設備上，故又稱之為動力帶。它是機電設備的核心聯(lián)結部件，種類異常繁多，用途極為廣泛。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種傳動帶，其膠料具有優(yōu)良的力學性能、耐磨耗性能以及耐疲勞性能，從而賦予傳動帶優(yōu)異的性能。

為達到以上目的，本發(fā)明提供一種傳動帶，包括膠料和設于膠料內(nèi)部的線繩骨架，所述膠料的配方為：氯丁橡膠80～150重量份、穩(wěn)定劑0～5重量份、促進劑1～5重量份、防老劑0.5～2重量份、聚苯乙烯包覆納米氧化鋅5～20重量份、有機改性石墨烯2～5重量份。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑為NDMC、NDBC和CDBC中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述促進劑為MDB、MTT、CBS、和SDBC中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述防老劑為MMB、MBZ和MB中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述線繩骨架為聚酯硬線繩骨架。

優(yōu)選地，所述聚苯乙烯包覆納米氧化鋅通過以下步驟制備：

(1)將納米氧化鋅和去離子水混合配制成質量分數(shù)為6％～10％的水懸浮液，然后加入分散劑聚乙烯吡咯烷酮攪拌均勻；

(2)將步驟(1)的懸浮液在攪拌下升溫至60～85℃，穩(wěn)定后加入引發(fā)劑；

(3)向步驟(2)的懸浮液中加入苯乙烯反應8～24小時后，提取產(chǎn)物得到聚苯乙烯包覆的納米氧化鋅。

值得一提的是，所述聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的制備是在氮氣氣氛下進行的。

優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀。

優(yōu)選地，制備所述聚苯乙烯包覆納米氧化鋅時，納米氧化鋅、聚乙烯吡咯烷酮、引發(fā)劑、和苯乙烯的質量比為(125～200)∶(0.5～1)∶(0.8～1.5)∶100。

納米氧化鋅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，溶液中的苯乙烯被引發(fā)聚合形成一端帶有親水基團的自由基活性鏈。納米氧化鋅表面帶正電，易與帶負電的自由基活性鏈結合，從而使其表面疏水性增強，有利于剩余單體在納米氧化鋅表面聚合包覆從而形成聚苯乙烯包覆納米氧化鋅微粒。

優(yōu)選地，有機改性石墨烯通過以下方法制備：

(a)將石墨烯和N-甲基吡咯烷酮混合配制成質量分數(shù)為40％～60％的懸浮液后超聲混合；

(b)向步驟(a)的懸濁液中加入2-氨基甲基咪唑，攪拌條件下加熱升溫至60～150℃后反應8～24h，然后提取產(chǎn)物得到有機改性石墨烯。

優(yōu)選地，2-氨基甲基咪唑的加入量為石墨烯質量的30％～60％。

石墨烯的環(huán)氧基團與小分子有機物2-氨基咪唑的端氨基分子發(fā)生環(huán)氧開環(huán)加成反應，由此形成了有機物改性的石墨烯助劑。小分子有機物一方面可以阻礙石墨烯的團聚，另一方面有利于增強石墨烯與橡膠基體間的結合力。

優(yōu)選地，所述膠料通過以下方法制備：在雙輥開煉機上放入氯丁橡膠，包輥，將輥距縮調(diào)至最小，依次加入穩(wěn)定劑、促進劑和防老劑，混煉5-25分鐘，然后緩慢加入聚苯乙烯包覆納米氧化鋅和有機改性石墨烯混煉10～30分鐘，使其與橡膠混煉均勻，所得混煉膠在150～200℃的硫化溫度下在50噸平板硫化機上模壓硫化得到膠料。

本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例具有以下有益效果：

(1)聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的表面與基體橡膠具有良好的相容性，聚苯乙烯分子鏈與橡膠分子鏈相互纏繞或錨嵌，能使橡膠與填料相界面上形成柔性橡膠層，該層能松弛界面應力，改善了界面的粘結強度和相容性，同時聚苯乙烯層改進了納米氧化鋅的分散性能，從而促使橡膠在填料表面的浸潤展開，提高了膠料的綜合性能；

(2)納米氧化鋅表面接枝的高分子層與基體形成彈性過渡區(qū)，該彈性過渡區(qū)有利于吸收沖擊能量，因此膠料具有較好的力學性能；

(3)納米氧化鋅復合微粒以及有機改性石墨烯填充到橡膠體系中，形成應力集中點使基體產(chǎn)生的裂紋擴展受阻和鈍化，使得裂紋不致發(fā)展成為破壞性開裂；

(4)有機改性石墨烯粉末與聚苯乙烯包覆納米氧化鋅可以產(chǎn)生協(xié)同作用，進一步提高膠料以及傳動帶的力學性能。

具體實施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領域技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。

本發(fā)明實施例采用的化學試劑均為市購：石墨烯購自常州第六元素材料科技股份有限公司；納米氧化鋅購自四川鋅鴻科技有限公司；穩(wěn)定劑(NDMC、NDBC和CDBC)、促進劑(MDB、MTT、CBS和SDBC)以及防老劑(MMB、MBZ和MB)購自河南龍基化工有限公司。

實施例1

聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的制備：(1)取質量比為200∶0.5∶0.8∶100的納米氧化鋅、聚乙烯吡咯烷酮、過硫酸鉀和苯乙烯；(2)將納米氧化鋅、去離子水混合配制成質量分數(shù)為6％的水懸浮液，然后加入分散劑聚乙烯吡咯烷酮，在1500r/min條件下攪拌分散10min；(3)將步驟(2)的懸濁液在450r/min條件下攪拌加熱升溫至60℃后穩(wěn)定5min后加入引發(fā)劑過硫酸鉀；(4)向步驟(3)所得的懸浮液中滴加苯乙烯反應8h；(5)將步驟(4)所得反應液冷卻至室溫后真空抽濾，將濾餅置于干燥箱中于50℃條件下干燥24h，將干燥后的濾餅粉碎得到聚苯乙烯包覆納米氧化鋅。步驟(2)～步驟(4)在氮氣氣氛下進行。

有機改性石墨烯的制備：(1)將石墨烯和N-甲基吡咯烷酮混合配制成質量分數(shù)為40％的懸浮液后，在300W功率的條件下超聲0.5h；(2)向步驟(1)的懸濁液中加入2-氨基甲基咪唑，在1000r/min條件下攪拌加熱升溫至60℃后反應24h，其中2-氨基甲基咪唑的加入量占石墨烯質量的30％；(3)停止反應后離心過濾，將濾餅置于干燥箱中于60℃條件下干燥24h，得到有機改性石墨烯。

膠料的制備：在雙輥開煉機上放入150重量份氯丁橡膠，包輥，將輥距縮調(diào)至最小，依次加入5重量份穩(wěn)定劑、5重量份促進劑和2重量份防老劑，混煉25分鐘，然后緩慢加入5重量份聚苯乙烯包覆納米氧化鋅和2重量份有機改性石墨烯混煉30分鐘，使其與橡膠混煉均勻，所得混煉膠在150℃的硫化溫度下在50噸平板硫化機上模壓硫化得到膠料。

實施例2

聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的制備：(1)取質量比為125∶1∶0.8∶100的納米氧化鋅、聚乙烯吡咯烷酮、過硫酸鉀和苯乙烯；(2)將納米氧化鋅、去離子水混合配制成質量分數(shù)為10％的水懸浮液，然后加入分散劑聚乙烯吡咯烷酮，在2000r/min條件下攪拌分散60min；(3)將步驟(2)的懸濁液在750r/min條件下攪拌加熱升溫至85℃后穩(wěn)定20min后加入引發(fā)劑過硫酸鉀；(4)向步驟(3)所得的懸浮液中滴加苯乙烯反應12h；(5)將步驟(4)所得反應液冷卻至室溫后真空抽濾，將濾餅置于干燥箱中于50℃條件下干燥24h，將干燥后的濾餅粉碎得到聚苯乙烯包覆納米氧化鋅。步驟(2)～步驟(4)在氮氣氣氛下進行。

有機改性石墨烯的制備：(1)將石墨烯和N-甲基吡咯烷酮混合配制成質量分數(shù)為50％的懸浮液后，在300W功率的條件下超聲3h；(2)向步驟(1)的懸濁液中加入2-氨基甲基咪唑，在2500r/min條件下攪拌加熱升溫至100℃后反應24h，其中2-氨基甲基咪唑的加入量占石墨烯質量的40％；(3)停止反應后離心過濾，將濾餅置于干燥箱中于80℃條件下干燥6h，得到有機改性石墨烯。

膠料的制備：在雙輥開煉機上放入100重量份氯丁橡膠，包輥，將輥距縮調(diào)至最小，依次加入2重量份穩(wěn)定劑、3重量份促進劑和1重量份防老劑，混煉25分鐘，然后緩慢加入10重量份聚苯乙烯包覆納米氧化鋅和2重量份有機改性石墨烯混煉30分鐘，使其與橡膠混煉均勻，所得混煉膠在150℃的硫化溫度下在50噸平板硫化機上模壓硫化得到膠料。

實施例3

聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的制備：(1)取質量比為170∶1∶1.5∶100的納米氧化鋅、聚乙烯吡咯烷酮、過硫酸鉀和苯乙烯；(2)將納米氧化鋅、去離子水混合配制成質量分數(shù)為6％的水懸浮液，然后加入分散劑聚乙烯吡咯烷酮，在2000r/min條件下攪拌分散30min；(3)將步驟(2)的懸濁液在650r/min條件下攪拌加熱升溫至75℃后穩(wěn)定10min后加入引發(fā)劑過硫酸鉀；(4)向步驟(3)所得的懸浮液中滴加苯乙烯反應12h；(5)將步驟(4)所得反應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12h，將干燥后的濾餅粉碎得到聚苯乙烯包覆納米氧化鋅。步驟(2)～步驟(4)在氮氣氣氛下進行。

有機改性石墨烯的制備：(1)將石墨烯和N-甲基吡咯烷酮混合配制成質量分數(shù)為60％的懸浮液后，在300W功率的條件下超聲6h；(2)向步驟(1)的懸濁液中加入2-氨基甲基咪唑，在2500r/min條件下攪拌加熱升溫至150℃后反應8h，其中2-氨基甲基咪唑的加入量占石墨烯質量的30％；(3)停止反應后離心過濾，將濾餅置于干燥箱中于80℃條件下干燥12h，得到有機改性石墨烯。

膠料的制備：在雙輥開煉機上放入80重量份氯丁橡膠，包輥，將輥距縮調(diào)至最小，依次加入1重量份促進劑和0.5重量份防老劑，混煉25分鐘，然后緩慢加入20重量份聚苯乙烯包覆納米氧化鋅和5重量份有機改性石墨烯混煉30分鐘，使其與橡膠混煉均勻，所得混煉膠在200℃的硫化溫度下在50噸平板硫化機上模壓硫化得到膠料。

對比例1

膠料的制備方法同實施例2，只是膠料的原料中不含有聚苯乙烯包覆納米氧化鋅和有機改性石墨烯。

對比例2

改性石墨烯的制備方法同實施例2。膠料的制備方法同實施例2，只是膠料的原料由納米氧化鋅替換實施例2中的聚苯乙烯包覆納米氧化鋅。

對比例3

聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的制備方法同實施例2。膠料的制備方法同實施例2，只是膠料的原料中不含有機改性石墨烯。

對比例4

有機改性石墨烯的制備方法同實施例2。膠料的制備方法同實施例2，只是膠料的原料中不含聚苯乙烯包覆納米氧化鋅。

對比例5

聚苯乙烯包覆納米氧化鋅的制備方法同實施例2。膠料的制備方法同實施例2，只是膠料的原料由石墨烯替換實施例2中的有機改性石墨烯。

采用實施例1-3和對比例1-5得到的膠料按照本領域制備傳動帶的現(xiàn)有方法制備傳動帶，然后對各傳動帶的相關性能進行測試，結果如表1所示。撕裂強度的測試參照國家標準GB/T529-99，邵氏硬度參照國家標準GB/T531-99在LX-A型橡膠硬度儀上測定，老化條件為150℃48h。磨耗性能的測試參照國家標準GB/TI689-98在Akron磨耗試驗機上進行，疲勞性能的測試參照國家標準GB/T13934-92標準在PL-140疲勞試驗機上進行。

表1

比較實施例2和對比例2的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：納米氧化鋅表面包覆聚苯乙烯有利于降低膠料的磨耗體積，提高耐疲勞性能以及力學性能。比較實施例2和對比例5的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：添加了經(jīng)過表面改性的石墨烯有利于降低膠料的磨耗體積，提高耐疲勞性能以及力學性能。比較對比例1和對比例3的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：只添加聚苯乙烯包覆納米氧化鋅時，膠料的磨耗性能疲勞性能以及力學性能都有明顯提升。比較對比例1和對比例4的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：只添加有機改性石墨烯時，膠料的磨耗性能疲勞性能以及力學性能都有明顯提升。

通過比較實施例2、對比例1、對比例3、對比例4的實驗結果可以發(fā)現(xiàn)：只添加聚苯乙烯包覆納米氧化鋅使膠料的磨耗體積減少了0.11，只添加有機改性石墨烯使膠料的磨耗體積減少了0.38，而同時添加聚苯乙烯包覆納米氧化鋅和有機改性石墨烯使膠料的磨耗體積減少了0.58，0.58＞(0.11+0.38)，可見聚苯乙烯包覆納米氧化鋅與有機改性石墨烯復配時具有協(xié)同作用，可以賦予膠料更優(yōu)異的耐磨耗性能。同理，聚苯乙烯包覆納米氧化鋅與有機改性石墨烯復配時對于提高耐疲勞性能和力學性能也具有協(xié)同作用。

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。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實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)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。