一种同步带及其制造方法

摘要

本发明公开了一种同步带及其制造方法，该同步带包括同步带骨架及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由下述重量份的原料组成的：40‑60份氢化丁腈橡胶、10‑20份聚氨酯弹性体、5‑8份聚碳酸酯、2‑5份的乙烯‑醋酸乙烯共聚物、3‑5份的聚对苯二甲酸丙二醇酯、4‑8份的γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2‑4份固化剂、1‑3份的防老剂、1‑4份的润滑剂。本发明将氢化丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、聚碳酸酯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丙二醇酯等并用，使其性能进行互补，有效提高了同步带的耐热耐磨以及弹性。

权利要求

1.一种同步带，包括同步带骨架及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，其特征在于，所述同步带胶片是由下述重量份的原料组成的：其中，所述同步带骨架包括布套及缠绕在所述布套上的骨架纱线，所述骨架纱线是由纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维按1∶1∶4-8的重量份混纺编制而成的。

2.如权利要求1所述的同步带，其特征在于：所述固化剂为芳香族胺类固化剂。

3.如权利要求2所述的同步带，其特征在于：所述固化剂为3，5-二甲硫基甲苯二胺、4，

4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、4，4’-亚甲基-双-(2，6-二乙基苯胺)中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的同步带，其特征在于：所述固化剂为3，5-二甲硫基甲苯二胺。

5.如权利要求1所述的同步带，其特征在于：所述防老剂为防老剂4010。

6.如权利要求1所述的同步带，其特征在于：所述润滑剂为聚乙二醇。

7.一种权利要求1～6中任一所述的同步带的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)制备同步带胶片

将氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯分别在开炼机上薄通3-5次，然后将塑炼后的氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯混合薄通打三角包8-12次；

向上述氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯的混合物中加入聚氨酯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、固化剂、防老剂、润滑剂进行混炼，每加入一种组分后，翻炼两次，所有组分添加完毕后薄通4-8次出片得到所述的胶片，放置24h后备用；

(2)制备同步带骨架

将纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维混合后，依次经过清花、梳棉、预并、条卷、精梳、头并、二并及三并工序纺制得到骨架纱线；

在模具上均匀地涂一层脱模剂，然后在该模具上套上相应的布套上，吊装于成型主机上，在32N的缠绕应力下缠绕成型，即得到同步带骨架；

(3)将步骤(1)所得的同步带胶片包贴在步骤(2)所得的同步带骨架上后置于平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×10MPa，硫化时间90min，硫化完毕后停放24h，卸料并进行外周处理即得到所述的同步带。

说明书

一种同步带及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于带传动技术领域，特别是涉及一种用于带传动的同步带及其制造方法。

背景技术

[0002] 同步带是工作面为齿形结构，以带齿与轮齿啮合而传递动力的新型传动带。同步带传动集链传动和带传动、齿轮传动的优点于一体，具有传动准确、噪音低、功效高、速比大、无污染、能耗低、机械结构紧凑等特点，而且传动功率范围大。

[0003] 同步带主要有包括同步带胶片和同步带骨架。

[0004] 早期的同步带采用浇注法聚氨酯橡胶制造，该橡胶具有一般液体橡胶的优点，不需要炼胶压延等设备，工艺简单，成型方便，采用离心浇注法，可生产精密的、形状复杂的轻型传送带。由于聚氨酯同步带用胶的耐热和耐水性不好，在80℃左右就发粘，在潮湿环境中易水解，使聚氨酯同步带强度下降严重，又因为浇注法生产的聚氨酯同步带不能放置齿面包布，与有耐磨尼龙包布的氯丁橡胶同步带相比，耐磨性和整体强度较低，因此，在汽车发动机传动系统中和一般工业传动中不能使用。而采用氯丁橡胶和聚酯线绳为骨架材料制造的同步带，具有优异的抗拉伸性能和动态疲劳性能，并具有耐气候老化、耐油、阻燃及突出的粘合性能，但其耐热性较差，弹性也较差。

[0005] 20世纪70年代中期开发的氢化丁腈橡胶(HNBR)与氯丁橡胶相比，氢化丁腈橡胶具有优良的耐高温性，使用温度范围为-40℃-175℃，有优异的物理机械性能和高弹性、耐臭氧、耐曲挠龟裂、耐油、耐磨性能，具有良好的加工工艺性能。因此，同步带用橡胶逐步向氢化丁腈橡胶发展。

[0006] 早期生产的聚氨酯同步带，骨架材料一般采用镀铜钢丝，但用钢丝作为骨架材料制成的同步带经使用后伸长率大，使同步带节距发生变化，导致带齿与带轮啮合不良。随着技术的发展，玻璃纤维制造中的拉丝、加捻、后处理等工艺的改进，研制开发出了针对同步带需求的玻璃纤维线绳，该强力层材料具有抗拉强度高、弹性模量大、耐热性好、与橡胶粘合性好等优点。但是玻璃纤维线绳也存在许多缺点，如脆性、不耐曲折和对冲击负荷稳定性差，致使同步带使用可靠性降低。

发明内容

[0007] 为了克服现有技术中存在的不足，本发明公开了一种同步带及其制造方法，旨在提供一种具有较佳耐热和耐磨性能的弹性同步带。

[0008] 本发明是通过如下技术实现的：

[0009] 一种同步带，包括同步带骨架及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由下述重量份的原料组成的：

[0010]

[0011] 作为一种优选实施方式，所述同步带骨架包括布套及缠绕在所述布套上的骨架纱线，所述骨架纱线是由纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维混纺编制而成的。

[0012] 较佳地，当所述骨架纱线是由纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维按1∶1∶4-8的重量份混纺编制而成时，骨架纱线的性能更好。

[0013] 优选地，所述固化剂为芳香族伯胺类固化剂，可以是3，5-二甲硫基甲苯二胺、4，4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、4，4’-亚甲基-双-(2，6-二乙基苯胺)中的一种或多种，当然，固化剂选3，5-二甲硫基甲苯二胺时，制得的同步带的效果会更好。

[0014] 优选地，所述防老剂为防老剂4010。

[0015] 优选地，所述润滑剂为聚乙二醇。

[0016] 关于上述同步带的制备方法，包括如下步骤：

[0017] (1)制备同步带胶片

[0018] 将氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯分别在开炼机上薄通3-5次，然后将塑炼后的氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯混合薄通打三角包8-12次；

[0019] 向上述氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯的混合物中加入聚氨酯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、固化剂、防老剂、润滑剂进行混炼，每加入一种组分后，翻炼两次，所有组分添加完毕后薄通4-8次出片得到所述的胶片，放置24h后备用；

[0020] (2)制备同步带骨架

[0021] 将纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维混合后，依次经过清花、梳棉、预并、条卷、精梳、头并、二并及三并工序纺制得到骨架纱线；

[0022] 在模具上均匀地涂一层脱模剂，然后在该模具上套上相应的布套上，吊装于成型主机上，在32N的缠绕应力下缠绕成型，即得到同步带骨架；

[0023] (3)将步骤(1)所得的同步带胶片包贴在步骤(2)所得的同步带骨架上后置于平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×10MPa，硫化时间90min，硫化完毕后停放24h，卸料并进行外周处理即得到所述的同步带。

[0024] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0025] (1)氢化丁腈橡胶具有优良的耐高温性，优异的物理机械性能和弹性、耐臭氧、耐曲挠龟裂、耐油、耐磨性能，具有良好的加工工艺性能，而聚碳酸酯可以承受高压和冲击载荷，在本发明中作为辅助原料可以进一步提高氢化丁腈橡胶的机械性能；

[0026] (2)本发明中选用的聚氨酯弹性体是一种热塑性弹性体，具有优异的耐磨性能、较好的弹性以及耐候性；通过乙烯-醋酸乙烯共聚物的作用，聚氨酯弹性体穿插分布在氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯之间，提高整个体系的弹性，氢化丁腈橡胶具有很好的加工性能、优异的物理机械性能，其致命的缺点是动态疲劳性能、弹性以及耐氧老化性能较差，硬度较低；聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯弹性体、聚碳酸酯和氢化丁腈橡胶并用会形成互穿网络结构，可以弥补上述氢化丁腈橡胶的缺陷；

[0027] (3)本发明中选用的乙烯-醋酸乙烯共聚物无毒、无味，耐油脂、酸碱腐蚀，具有较高的弹性和韧性，低温性能优异，还可起到增容剂的作用；乙烯-醋酸乙烯共聚物的加入使反应接枝率大大提高，而且使材料的机械性能得到很大提升；乙烯-醋酸乙烯共聚物与聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯弹性体、氢化丁腈橡胶有很好的相容性，能得到一种稳定的结构体系，此外，乙烯-醋酸乙烯共聚物还可提高材料的韧性；

[0028] (4)聚对苯二甲酸丙二醇酯是一种性能优异的聚酯类新型纤维，其分子的高度几何规整性和刚性部分使整个体系具有高的机械强度，突出的耐化学试剂性，耐热性，且聚对苯二甲酸丙二醇酯结构对称，满足紧密堆砌的要求，聚对苯二甲酸丙二醇酯的加入提高了整个体系的力学强度；

[0029] (5)本发明中选用的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷是指同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，在加热的条件下γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中不饱键(-C＝C-和-C＝O-)会与氢化丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、聚碳酸酯之中的不饱和键(-C＝C-)进行接枝反应，提高氢化丁腈橡胶和其他组分之间的相容性。而且γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的硅烷会使整个体系具有更为优异的耐热性。

具体实施方式

[0030] 为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。

[0031] 实施例1

[0032] 本实施例的同步带，包括同步带骨架及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由下述重量份的原料组成的：

[0033]

[0034] 同步带骨架包括布套及缠绕在所述布套上的骨架纱线，所述骨架纱线是由纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维按1∶1∶8的重量份混纺编制而成的。

[0035] 上述同步带的制备方法，包括如下步骤：

[0036] (1)制备同步带胶片

[0037] 将氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯分别在开炼机上薄通4次，然后将塑炼后的氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯混合薄通打三角包10次；

[0038] 向上述氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯的混合物中加入聚氨酯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3，5-二甲硫基甲苯二胺、防老剂4010、聚乙二醇进行混炼，每加入一种组分后，翻炼两次，所有组分添加完毕后薄通6次出片得到所述的胶片，放置24h后备用；

[0039] (2)制备同步带骨架

[0040] 将纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维混合后，依次经过清花、梳棉、预并、条卷、精梳、头并、二并及三并工序纺制得到骨架纱线；

[0041] 在模具上均匀地涂一层脱模剂，然后在该模具上套上相应的布套上，吊装于成型主机上，在32N的缠绕应力下缠绕成型，即得到同步带骨架；

[0042] (3)将步骤(1)所得的同步带胶片包贴在步骤(2)所得的同步带骨架上后置于平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×10MPa，硫化时间90min，硫化完毕后停放24h，卸料并进行外周处理即得到所述的同步带。

[0043] 实施例2

[0044] 本实施例的同步带，包括同步带骨架及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由下述重量份的原料组成的：

[0045]

[0046]

[0047] 同步带骨架包括布套及缠绕在所述布套上的骨架纱线，所述骨架纱线是由纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维按1∶1∶4的重量份混纺编制而成的。

[0048] 上述同步带的制备方法，包括如下步骤：

[0049] (1)制备同步带胶片

[0050] 将氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯分别在开炼机上薄通3次，然后将塑炼后的氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯混合薄通打三角包8次；

[0051] 向上述氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯的混合物中加入聚氨酯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、4，4’-亚甲基-双(2-氯苯胺)、防老剂4010、聚乙二醇进行混炼，每加入一种组分后，翻炼两次，所有组分添加完毕后薄通4次出片得到所述的胶片，放置24h后备用；

[0052] (2)制备同步带骨架

[0053] 将纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维混合后，依次经过清花、梳棉、预并、条卷、精梳、头并、二并及三并工序纺制得到骨架纱线；

[0054] 在模具上均匀地涂一层脱模剂，然后在该模具上套上相应的布套上，吊装于成型主机上，在32N的缠绕应力下缠绕成型，即得到同步带骨架；

[0055] (3)将步骤(1)所得的同步带胶片包贴在步骤(2)所得的同步带骨架上后置于平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×10MPa，硫化时间90min，硫化完毕后停放24h，卸料并进行外周处理即得到所述的同步带。

[0056] 实施例3

[0057] 本实施例的同步带，包括同步带骨架及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由下述重量份的原料组成的：

[0058]

[0059]

[0060] 其中，固化剂是由3，5-二甲硫基甲苯二胺和4，4’-亚甲基-双-(2，6-二乙基苯胺)按2∶1的重量比混合得到的。

[0061] 同步带骨架包括布套及缠绕在所述布套上的骨架纱线，所述骨架纱线是由纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维按1∶1∶6的重量份混纺编制而成的。

[0062] (1)制备同步带胶片

[0063] 将氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯分别在开炼机上薄通5次，然后将塑炼后的氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯混合薄通打三角包12次；

[0064] 向上述氢化丁腈橡胶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯的混合物中加入聚氨酯弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、固化剂、防老剂、润滑剂进行混炼，每加入一种组分后，翻炼两次，所有组分添加完毕后薄通8次出片得到所述的胶片，放置24h后备用；

[0065] (2)制备同步带骨架

[0066] 将纳米碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维混合后，依次经过清花、梳棉、预并、条卷、精梳、头并、二并及三并工序纺制得到骨架纱线；

[0067] 在模具上均匀地涂一层脱模剂，然后在该模具上套上相应的布套上，吊装于成型主机上，在32N的缠绕应力下缠绕成型，即得到同步带骨架；

[0068] (3)将步骤(1)所得的同步带胶片包贴在步骤(2)所得的同步带骨架上后置于平板硫化机上硫化，硫化条件为160℃×10MPa，硫化时间90min，硫化完毕后停放24h，卸料并进行外周处理即得到所述的同步带。

[0069] 将实施例1-3所得同步带在-30度下处理72小时后进行性能测试，实施例1-3的同步带在10s内测试弯曲180度，5次无裂缝。

[0070] 实施例1-3中的胶片的性能测试：

[0071]

[0072] 实施例1-3所得同步带性能测试：

[0073]

[0074] 将实施例1-3所得同步带在120度下老化70小时后进行性能测试：

[0075]