本發(fā)明涉及同步帶傳動輸送，尤其涉及一種高強度碳纖維同步帶及其制備方法。

背景技術：

1、同步帶是一根內周表面設有等間距齒的環(huán)形帶，轉動時，通過帶齒和齒輪的齒槽嚙合來傳遞動力。同步帶綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點，?具有傳動效率高、傳動比準確、傳動比范圍大、傳動平穩(wěn)、對軸作用力小、噪音小、節(jié)能等優(yōu)點。

2、現(xiàn)有的同步帶普遍壽命不夠長，主要原因是由于在高速運轉的條件下溫度過高，材料相適應的耐熱性能有待提高。而同步帶在使用一段時間后會不可避免地出現(xiàn)磨損，且存在強度不夠、耐寒性能不佳等技術缺陷。

3、碳纖維是一種具有優(yōu)異的比強度和剛度、低的熱膨脹性、高的模量、高的耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)點的纖維材料，被廣泛應用于航空、交通、電池、體育用品等領域。近年來為提高同步帶的性能，同步帶的增強骨架多采用碳纖維捻制的線繩組成，但碳纖維表面呈現(xiàn)化學惰性、兩憎性，且光滑，與橡膠樹脂等的浸潤較差并難以形成牢固的相互作用，導致線繩與橡膠基體的界面性能不理想，最終造成同步帶的性能達不到預期。

4、為了解決上述問題，授權公告號為cn116262848b的中國發(fā)明專利公開了一種高性能碳纖維同步帶及其制備方法。高性能碳纖維同步帶包括骨架、包貼在骨架外面的主體膠及包布，所述主體膠為高硬度氫化丁腈膠，所述高硬度氫化丁腈膠含有以下組分：丁香酚和全氟辛基乙基丙烯酸酯改性hnbr、炭黑和助劑。使用高硬度氫化丁腈膠，能提高同步帶的強度和耐高溫性能，而且用一般的橡膠皮帶設備就可以將同步帶各層復合在一起。該發(fā)明還提供所述高性能碳纖維同步帶的制備方法，先將高硬度氫化丁腈膠的各組分進行混練，得到高硬度氫化丁腈膠；再將骨架、主體膠和包布結合，硫化后得到同步帶。然而，該同步帶的耐磨性、耐熱老化性和耐寒性能仍然有待進一步提高，骨架與膠料之間的相容性有待進一步改善。

5、可見，開發(fā)一種機械力學性能好，耐磨性、耐熱老化性和耐寒性能優(yōu)異，性能穩(wěn)定性佳，使用壽命長的高強度碳纖維同步帶及其制備方法符合市場需求，具有廣泛的市場價值和應用前景，對促進同步帶領域的發(fā)展具有非常重要的意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種機械力學性能好，耐磨性、耐熱老化性和耐寒性能優(yōu)異，性能穩(wěn)定性佳，使用壽命長的高強度碳纖維同步帶及其制備方法。

2、為達到以上目的，本發(fā)明提供一種高強度碳纖維同步帶，包括同步帶骨架以及包貼在同步帶骨架外面的同步帶膠片，所述同步帶膠片是由如下按重量份計的各原料制成：氫化丁腈橡膠30-40份、乙烯丙烯酸酯橡膠10-20份、氟化乙丙橡膠20-30份、(全氟丙烷-2,2-二基)雙(4,1-亞苯基)二丙烯酸酯1-3份、雙(1-乙烯基咪唑-2-)酮2-4份、2,4,6-三乙烯基環(huán)硼氧烷3-5份、1,3-雙(環(huán)氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮2-4份、n-乙烯基咔唑2-5份、4,4-氯甲酰基苯醚1-2份、催化劑0.3-0.5份、偶聯(lián)劑3-5份、無機填料10-20份、硬脂酸1-3份、防老劑1-3份、硫化劑2-4份、防焦劑0.3-0.5份、廢舊聚芳噁二唑纖維2-4份；所述同步帶骨架為粘結劑改性碳纖維線繩。

3、優(yōu)選的，所述廢舊聚芳噁二唑纖維為江蘇寶德新材料有限公司提供的寶德綸廢舊料回收得到；所述廢舊聚芳噁二唑纖維的平均直徑為3-9μm，長徑比為(15-25):1。

4、優(yōu)選的，所述防焦劑為防焦劑ctp。

5、優(yōu)選的，所述硫化劑為過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯按質量比1:(1-2):(0.8-1.2)混合形成的混合物。

6、優(yōu)選的，所述防老劑為防老劑nbc、防老劑ble中的至少一種。

7、優(yōu)選的，所述無機填料為白炭黑、輕質碳酸鈣、氧化石墨烯按質量比1:(0.8-1.2):(1-2)混合形成的混合物；所述無機填料的粒徑為1000-1500目。

8、優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh550、硅烷偶聯(lián)劑kh560、硅烷偶聯(lián)劑kh570中的至少一種；所述催化劑為無水氯化鐵、無水氯化鋅按質量比(1-2):1混合形成的混合物。

9、優(yōu)選的，所述氫化丁腈橡膠選自牌號為zhanber?zn35156的氫化丁腈橡膠生膠；所述乙烯丙烯酸酯橡膠選自美國杜邦公司生產的牌號為vamac??dp的乙烯丙烯酸酯橡膠生膠；所述氟化乙丙橡膠選自牌號為aflas?150的氟化乙丙橡膠生膠。

10、優(yōu)選的，所述粘結劑改性碳纖維線繩的制備方法，包括如下步驟：將碳纖維線繩浸入粘結劑溶液中1-3h，取出后烘干，得到粘結劑改性碳纖維線繩。

11、優(yōu)選的，所述粘結劑溶液為質量百分濃度為3-6%的硅烷偶聯(lián)劑kh550的乙醇溶液。

12、本發(fā)明的另一個目的，在于提供一種所述高強度碳纖維同步帶的制備方法，包括如下步驟：

13、步驟s1、將氫化丁腈橡膠、乙烯丙烯酸酯橡膠和氟化乙丙橡膠放入開煉機進行混煉，交替加入其它各原料，混煉均勻后得到同步帶膠片；

14、步驟s2、將同步帶膠片包貼在同步帶骨架上，后置于同步帶模具中壓制成型、硫化，冷卻至室溫后得到高強度碳纖維同步帶。

15、優(yōu)選的，步驟s2中所述硫化溫度為160-170℃，硫化壓力為10-15mpa，硫化時間為30-40min。

16、由于上述技術方案的運用，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、（1）本發(fā)明公開的高強度碳纖維同步帶的制備方法，無需專用設備，也無需對現(xiàn)有生產線進行改進，資金投入少，耗能低，工藝簡單，操作控制方便，制備效率和成品合格率高，適于連續(xù)規(guī)模化生產，具有較高的推廣應用價值。

18、（2）本發(fā)明公開的高強度碳纖維同步帶，包括同步帶骨架以及包貼在同步帶骨架外面的同步帶膠片，所述同步帶膠片是由如下按重量份計的各原料制成：氫化丁腈橡膠30-40份、乙烯丙烯酸酯橡膠10-20份、氟化乙丙橡膠20-30份、(全氟丙烷-2,2-二基)雙(4,1-亞苯基)二丙烯酸酯1-3份、雙(1-乙烯基咪唑-2-)酮2-4份、2,4,6-三乙烯基環(huán)硼氧烷3-5份、1,3-雙(環(huán)氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮2-4份、n-乙烯基咔唑2-5份、4,4-氯甲酰基苯醚1-2份、催化劑0.3-0.5份、偶聯(lián)劑3-5份、無機填料10-20份、硬脂酸1-3份、防老劑1-3份、硫化劑2-4份、防焦劑0.3-0.5份、廢舊聚芳噁二唑纖維2-4份；采用氫化丁腈橡膠、乙烯丙烯酸酯橡膠、氟化乙丙橡膠共混作為基材，結合了各自的優(yōu)點，使得制成的高強度碳纖維同步帶機械力學性能好，耐磨性、耐熱老化性和耐寒性能優(yōu)異，性能穩(wěn)定性佳，使用壽命長；通過膠片制備原料各組分之間的相互配合共同作用，在膠片結構中同時引入全氟丙烷基、苯基、咪唑酮基、環(huán)硼氧烷、三嗪酮、咔唑和苯醚結構，這些結構在電子效應、位阻效應和共軛效應的多重作用下，使得制成的產品機械力學性能更好，耐磨性、耐熱老化性和耐寒性能更優(yōu)異，性能穩(wěn)定性更佳，使用壽命更長。

19、（3）本發(fā)明公開的高強度碳纖維同步帶，在硫化劑的作用下，膠片內部會形成互穿網(wǎng)絡結構，同時在催化劑的作用下，4,4-氯甲?；矫焉硝Ｂ然芘c含有苯環(huán)的結構發(fā)生傅克反應，進一步提高交聯(lián)密度，從而有效改善膠片的機械力學性能、耐磨性、耐熱老化性和耐寒性能，進而延長制成的同步帶產品的使用壽命。

20、（4）本發(fā)明公開的高強度碳纖維同步帶，所述同步帶骨架為粘結劑改性碳纖維線繩，通過改性能增強骨架與膠片之間的相容性，改善性能穩(wěn)定性，延長使用壽命。