一种耐高温同步带及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温同步带，该同步带包括同步带骨架及包覆在同步带骨架外面的胶料，胶料的原料按重量计包括以下组分：聚酯二元醇10～20份，二异氰酸酯50～100份，二酸酐10～20份，二元胺10～20份，催化剂1～5份，石墨烯0.1～1份，碳化硅0.2～5份，交联剂0.05～0.1份。本发明专利技术还涉及上述耐高温同步带的制备方法。本发明专利技术在聚氨酯材料的主链上引入了酰亚胺官能团，可以有效增加聚氨酯硬段的刚性，使硬段的有序结构更加不易被破坏，大大提高了同步带胶料的机械性能及耐高温性能；本发明专利技术中使用交联剂八异氰酸酯改性倍半硅氧烷，可以大范围地承担胶料所受应力，减轻胶料本体中的应力负担，从而有效提高了同步带的抗剪切强度及耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温同步带及其制备方法
本专利技术涉及同步带
，具体指一种耐高温同步带，本专利技术还涉及上述耐高温同步带的制备方法。
技术介绍
同步带是一根内周表面设有等间距齿的环形带，转动时，通过带齿和齿轮的齿槽啮合来传递动力。同步带综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，具有传动效率高、传动比准确、传动比范围大、传动平稳、对轴作用力小、噪音小、节能等优点。早期的同步带主体多是采用聚氨酯橡胶制造，聚氨酯橡胶具有一般液体橡胶的优点，耐磨性好、工艺简单、成型方便，但是，聚氨酯橡胶的耐热和耐水性较差，在80℃左右就容易发粘，在潮湿的环境下容易水解，导致同步带的强度明显下降，当加工温度达到200℃时，聚氨酯材料将发生降解，这严重限制了聚氨酯的应用。而在某些同步带的应用中需要同步带经受长期的动态负荷下的极端高低温，如汽车同步带，要求同步带能在-40～150℃(瞬时达到175℃)长期工作，耐热性能优异。显然，采用上述常规的聚氨酯橡胶无法制造出符合该条件的同步带。如授权公告号为CN1113916C的中国专利技术专利《高温聚氨酯/脲弹性体》(申请号：98194769.9)所披露，其采用高温下不氧化的二元醇为软缎、含苯环和脂肪环的异氰酸酯为硬段、对称芳香二胺做扩链剂来制备出了一种耐高温聚氨酯。该方法选用了耐热性能较好的化合物、并以极性强的脲基取代了一部分或全部的氨基甲酸酯，较大程度上提高了聚氨酯的耐高温性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种耐磨、柔韧性能好的耐高温同步带。本专利技术所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述耐高温同步带的制备方法，该方法制造工艺简单，制备的同步带具有较好的耐磨、耐高温性能，且具有较高的抗剪切强度及质量稳定性。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种耐高温同步带，该同步带包括同步带骨架及包覆在同步带骨架外面的胶料，其特征在于：所述胶料的原料按重量计包括以下组分：作为本专利技术的进一步改进，所述的交联剂为八异氰酸酯改性倍半硅氧烷，其分子式如下：更进一步的，所述同步带骨架包括布套及以网络结构缠绕在该布套上的骨架纱线，该骨架纱线由聚丙烯腈-氧化石墨烯纤维与聚丙烯腈纤维混纺编织而成。再进一步，所述的石墨烯、碳化硅均为经质量浓度为1～2％的硅烷偶联剂改性的微纳米粒子；该硅烷偶联剂优选为端氨基硅烷偶联剂、端环氧基硅烷偶联剂、端羟基硅烷偶联剂中的一种。采用质量浓度为1～2％的硅烷偶联剂对石墨烯、碳化硅改性，即将氨基、环氧基或羟基接枝在石墨烯、碳化硅上。作为优选，所述的聚酯二元醇为聚碳酸酯二醇、聚ε-己内酯二醇中的一种。优选地，所述的二酸酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4-联苯醚二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、二亚乙基三胺五乙酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐中的一种。优选地，所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基二异氰酸酯中的一种。优选地，所述的二元胺为二邻氯二苯胺甲烷、3,5-二甲硫基甲苯二胺、4,4’-亚甲基-双(2,3-二氯苯胺)、4,4’-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙苯胺)、4,4’-亚甲基-双-(2,6-二乙苯胺)中的一种。优选地，所述的催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。一种上述耐高温同步带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备同步带骨架将所述的聚丙烯腈-氧化石墨烯纤维与聚丙烯腈纤维按照重量比3:7，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所述的骨架纱线；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，吊装于成型主机上；分别将2根S捻和2根Z捻的骨架纱线从张力器上引出，在30～50N的缠绕应力下缠绕在布套上，即得到所述的同步带骨架；所述的布套是以刮胶尼龙变形纱为材料织制而成的，这种织物的径向不伸长，纬向具有约150％的伸长量，能很好地满足同步带的工艺性能，且与带轮材料的摩擦系数小、生热小，能更好的符合传动使用要求；所述的脱模剂为现有技术中常用的硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油或硅脂；(2)制备胶料按重量计，将10～20份聚酯二元醇在100～110℃下真空脱水1～1.2h，然后降温至75～80℃后加入50～100份二异氰酸酯，并滴加1～5份催化剂，在氮气保护下反应，当-NCO的含量达到理论值时，加入10～20份二酸酐，并适时用非质子极性溶剂调节体系黏度为400～500mPa·s，在60～80℃下反应3～3.5h得到预聚体；上述理论值由以下公式计算得到：-NCO％＝((-NCO/-OH)×42×100)/投料总量其中，-NCO/-OH为所投加化合物中-NCO与-OH的质量比，投料总量为所投加各化合物的总质量；将上述制备的预聚体、0.1～1份改性石墨烯、0.2～5份改性碳化硅以及0.05～0.1份交联剂混合均匀后，在搅拌作用下加入10～20份二元胺，搅拌均匀即得到所述的胶料；上述非质子极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的一种；(3)在同步带模具上均匀地涂一层脱模剂，将同步带骨架缠绕在模具上，将步骤(2)中制备的胶料注入上述模具中，于100℃下加压10MPa即得到同步带。在上述方案中，所述交联剂的制备方法包括以下步骤：(a)在圆底烧瓶中加入800.8mL25wt％的氢氧化四甲铵的甲醇溶液、390.8mL甲醇和292.8mL蒸馏水，将反应体系至于冰浴中，氩气保护、搅拌作用下滴加428mL四乙氧基硅烷，滴加完毕后升温至15～25℃，搅拌反应12～24h，得到溶液A；(b)在带机械搅拌的圆底烧瓶中加入2600mL正己烷和436mL二甲基氯硅烷，然后将反应体系至于冰浴中，氩气保护、搅拌速度为30rad/s下滴加1L步骤(a)中所得的溶液A，滴加时间不小于2h，滴加完毕后继续搅拌2h；分液收集正己烷相，并用无水硫酸钠干燥，过滤后旋蒸除去溶剂得到白色粉末状固体，收集该白色粉末状固体用甲醇淋洗后在真空下70℃干燥5～6h备用；(c)将5g步骤(b)最后所得白色粉末状固体、9.3mL3-异丙烯基-α,α’-二甲基苯基异氰酸酯和50mL甲苯倒入三口圆底烧瓶中，在室温下加入150mg二氧化硅负载的铑催化剂，然后将反应体系升温至110℃回流24h，待反应体系冷却至室温后过滤除去二氧化硅负载的铑催化剂，降压蒸馏除去溶剂以及残余烯烃得到粘稠油状物，该粘稠油状物即为所述的八异氰酸酯改性倍半硅氧烷。所述聚丙烯腈-氧化石墨烯纤维的制备方法包括以下步骤：Ⅰ)按重量计，将1～2份氧化石墨烯溶解于100～150份N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀后加入100～200份丙烯腈和5～8份引发剂，先将反应体系通氮气清洗40～60min，然后在氮气氛围、65℃、搅拌作用下反应48～50h，反应完毕后将反应体系暴露于空气中终止反应；Ⅱ)向步骤Ⅰ)所得生成物体系中加入500～600份甲醇得到灰色沉淀物，将该灰色沉淀物置于50～100份N,N-二甲基甲酰胺中并进行离心处理，取离心处理后所得的胶状物溶于50～100份N,N-二甲基甲酰胺中备用；Ⅲ)将Ⅱ)中所得胶状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温同步带，该同步带包括同步带骨架及包覆在同步带骨架外面的胶料，其特征在于：所述胶料的原料按重量计包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种耐高温同步带，该同步带包括同步带骨架及包覆在同步带骨架外面的胶料，其特征在于：所述胶料的原料按重量计包括以下组分：2.根据权利要求1所述的耐高温同步带，其特征在于：所述的交联剂为八异氰酸酯改性倍半硅氧烷，其分子式如下：3.根据权利要求2所述的耐高温同步带，其特征在于：所述同步带骨架包括布套及以网络结构缠绕在该布套上的骨架纱线，该骨架纱线由聚丙烯腈-氧化石墨烯纤维与聚丙烯腈纤维混纺编织而成。4.根据权利要求3所述的耐高温同步带，其特征在于：所述的石墨烯、碳化硅均为经质量浓度为1～2％的硅烷偶联剂改性的微纳米粒子。5.根据权利要求3所述的耐高温同步带，其特征在于：所述的聚酯二元醇为聚碳酸酯二醇、聚ε-己内酯二醇中的一种。6.根据权利要求3所述的耐高温同步带，其特征在于：所述的二酸酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4-联苯醚二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、二亚乙基三胺五乙酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐中的一种。7.根据权利要求3所述的耐高温同步带，其特征在于：所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基二异氰酸酯中的一种。8.根据权利要求3所述的耐高温同步带，其特征在于：所述的二元胺为二邻氯二苯胺甲烷、3,5-二甲硫基甲苯二胺、4,4’-亚甲基-双(2,3-二氯苯胺)、4,4’-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙苯胺)、4,4’-亚甲基-双-(2,6-二乙苯胺)中的一种。9.一种权利要求4～8中任一权利要求所述耐高温同步带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备同步带骨架将所述的聚丙烯腈-氧化石墨烯纤维与聚丙烯腈纤维按照重量比3:7，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所述的骨架纱线；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，吊装于成型主机上；分别将2根S捻和2根Z捻的骨架纱线从张力器上引出，在30～50N的缠绕应力下缠绕在布套上，即得到所述的同步带骨架；(2)制备胶料按重量计，将10～20份聚酯二元醇在100～110℃下真空脱水1～1.2h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林胤，邓樱，周云，沈光辉，
申请(专利权)人：宁波伏龙同步带有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33