本发明涉及传动带技术领域，具体地说，是一种高性能传送带包布层及其制备方法。
背景技术：
包布层以浸胶帆布为主，是V型传动带的主要部件。它联接压缩层、缓冲层、伸长层、强力层使之成为统一整体，并保护各部件免受磨损和侵蚀。随着V型传送带的广泛应用，人们对于传动带包布层提出了更高要求，更讲究功能性和实用性。
在CN200310105532.3申请号的专利申请中，介绍了一种输送带用直经直纬浸胶帆布，它采用芳纶、涤纶、锦纶、玻璃丝纤维等不同组织材料，将常规的平纹组织结构改为复合组织结构，既保证了该织物在工作负荷下的低伸长，又提高了该织物做成胶带的耐冲击性和撕裂强度，然而裁切成的帆布回弹力不够，纵向柔性不好，耐弯曲疲劳性差，并不能够完全满足实际需求。在CN201110166372.8申请号的专利申请中，介绍了一种高强·高模聚乙烯纱线/尼龙纤维或聚酯纤维交织浸胶帆布，其选用高强·高模聚乙烯纤维的复丝，加捻成S型纱线，作为经线；选用尼龙纤维或聚酯纤维单丝或复丝作纬线；采用平纹交织，编织成复合帆布，该浸胶帆布强度高、比重轻，处理后能改善织物浸润性和粘结性，然而其并不具有阻燃性，很难应用在煤炭等工业中，且生产工艺复杂，质量稳定性差，成本高。
综上所述，制备粘结性好、使用寿命长且阻燃的高性能传送带包布层对于传送带的广泛应用具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种高性能传送带包布层及其制备方法，通过改性聚酯工业丝编织而成，具有粘结性好、使用寿命长、力学性能优异且提高其阻燃性。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种高性能传送带包布层由经线和纬线交叉编织而成，所述经线层和纬线为改性聚酯工业丝，所述改性聚酯工业丝的原料组成按重量份计为：聚酯工业丝切片100～150份、功能填料5～20份以及阻燃聚酯工业丝切片10～20份，其中，功能填料是以纳米碳酸钙为核、丙烯酰胺为单体的聚合物为壳的复合粒子。
根据本发明的一实施例，所述功能填料的平均粒径为300～800nm。
优选地，所述功能填料的平均粒径为500～600nm。
一种高性能传送带包布层的制备方法，其包括步骤：
(A)将改性聚酯工业丝分别捻成经线和纬线，由经线和纬线交叉编织成织物；
(B)将织物浸入RFL浸渍液中室温下浸渍1～10min，浸润完全后取出刮去织物表面多余浸渍液；以及
(C)静置，在室温干燥处自然干燥，待基本干燥后，将织物放入烘箱中干燥得到所述高性能传送带包布。
根据本发明的一实施例，在步骤(A)中改性聚酯工业丝的制备方法，包括步骤：
(a)将相应重量份的聚酯工业丝切片、阻燃聚酯工业丝切片以及功能填料置于真空干燥箱中于100～120℃条件下干燥6～24h；
(b)将干燥好的切片和功能填料放入转矩流变仪的密炼机中共混0.5～3h，共混温度为260℃；
(c)在双螺杆挤出机中挤出，切粒制得改性聚酯切片，挤出工艺条件为：螺杆温度1区230～250℃，2区240～260℃，3区250～270℃，4区240～260℃，5区230～250℃；
(d)使用螺杆纺丝机对改性聚酯切片进行熔融纺丝得到改性聚酯工业丝，纺丝工艺条件为：螺杆温度1区220～250℃，2区270～290℃，3区270～290℃，4区270～290℃，喷丝板规格(mm*f)为0.3*24，纺速为3000m/min。
根据本发明的一实施例，所述功能填料的制备步骤为：
(a.1)将纳米碳酸钙、去离子水混合配制成质量分数为6～10％的水悬浮液后在500～1500r/min条件下搅拌分散30～60min；
(a.2)将悬浮液在450～1000r/min条件下搅拌加热升温至60～85℃后稳定5～10min后加入引发剂；
(a.3)向步骤(a.2)所得的悬浮液中滴加丙烯酰胺，反应8～24h，停止反应；
(a.4)将步骤(a.3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于60～80℃条件下干燥6～24h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料。
根据本发明的实施例，所述引发剂为过硫酸钾，引发剂加入量占丙烯酰胺质量0.5～2％。
优选地，碳酸钙和丙烯酰胺的质量比为1∶0.5～1.5。
根据本发明的一实施例，所述步骤(a.1)至(a.4)中的反应在N2气氛下进行。
优选地，织物浸入RFL浸渍液中室温下浸渍为6min。
本发明同现有技术相比，主要具有以下优点和有益效果：
1、本发明的高性能传送带包布层其制作工艺简单、易操作、阻燃、绿色环保且适合工业化生产；
2、纳米碳酸钙复合微粒填充到聚酯基体中，形成应力集中点使聚酯基体产生的裂纹扩展受阻和钝化，阻止了破坏性开裂；同时纳米碳酸钙表面接枝的有机层与基体形成弹性过渡区，接枝层发生形变引发基体树脂产生银纹和变形，吸收冲击能量，从而达到增强高性能传送带包布层的力学性能的效果，有效地增强高性能传送带包布层的粘结性，提高其力学性能以及延长其使用寿命；
3、纳米粒子/高分子聚合物复合微粒的粒径为亚微米级，使得功能填料很容易被固着在聚酯纤维表面的微隙中以及纤维与纤维间的微孔中，可有效地将其附着在纤维中，而且聚合物层与聚酯纤维相容性较好，相互链段缠绕或锚嵌，因此功能填料不易从聚酯工业丝上脱落，增长使用寿命；
4、RFL浸渍液中环氧树脂的环氧基和包布层聚酯工业丝的端羧基两者发生了反应，形成了活性的羟基，可增强聚酯工业丝的极性，同时提高聚酯工业丝与RFL浸渍液二者之间的反应性，进而提高了包布层整体的粘合强度；
5、RFL浸渍液中RF树脂(即酚醛树脂)的酚羟基上氧原子能够与功能填料聚合层中的酰胺基的氢原子形成氢键，并且羟甲基与锦纶的酰胺基发生脱水缩聚反应，在反应中RFL与改性聚酯工业丝进行了结合，故分子间的作用力可以得到提高，进一步提高了包布层界面间的粘合强度。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
功能填料对改性聚酯工业丝以及高性能传送带包布层起了关键作用。所述功能填料原料中的纳米CaCO3在悬浮液中均匀分散，引发剂在热作用下分解生成自由基，溶在水中的单体分子丙烯酰胺被引发聚合形成一端带有亲水基团的自由基活性链。纳米粒子表面带正电，易与带负电的自由基活性链结合，从而使其表面疏水性增强，有利于剩余单体在纳米CaCO3表面聚合包覆从而形成纳米粒子/高分子聚合物复合微粒。
实施例1
功能填料的制备方法：
(1)将纳米CaCO3、去离子水混合配制成质量分数为10％的水悬浮液后在1500r/min条件下搅拌分散60min；
(2)将悬浮液在1000r/min条件下搅拌加热升温至85℃后稳定5min后加入所述引发剂过硫酸钾，其中，引发剂加入量占丙烯酰胺质量0.5％；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中滴加丙烯酰胺，反应8h，停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于80℃条件下干燥6h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2气氛下进行。
改性聚酯工业丝的制备方法：
(1)将聚酯工业丝切片、阻燃聚酯工业丝切片以及功能填料置于真空干燥箱中于100℃条件下干燥24h，其材料成分组成按重量份计为：聚酯工业丝切片150份、功能填料5份、阻燃聚酯工业丝切片10份；
(2)将干燥好切片和功能填料放入HAAKE Rheocord90转矩流变仪的密炼机中共混0.5h，共混温度为260℃；
(3)然后在SHL-35型双螺杆挤出机中挤出，切粒制得改性聚酯切片，挤出工艺条件为：螺杆温度1区230℃，2区260℃，3区270℃，4区260℃，5区250℃；
(4)最后，使用VC-443A螺杆纺丝机对改性聚醋切片进行熔融纺丝得到改性聚酯工业丝。纺丝工艺条件为：螺杆温度1区220℃，2区270℃，3区270℃，4区270℃，喷丝板规格(mm*f)为0.3*24，纺速为3000m/min。
一种高性能传送带包布层的制备方法：
高性能传送带包布层先由经线和纬线交叉编织成织物，再将织物浸入RFL浸渍液中室温下浸渍1min，浸润完全后取出刮去织物表面多余浸渍液。静置，在室温干燥处自然干燥。待基本干燥后，将织物放入烘箱中干燥得到试样，备用。所述经线和纬线各自独立为改性聚酯工业丝。
实施例2
功能填料的制备方法：
(1)将纳米CaCO3、去离子水混合配制成质量分数为6％的水悬浮液后在500r/min条件下搅拌分散60min；
(2)将悬浮液在450r/min条件下搅拌加热升温至80℃后稳定10min后加入所述引发剂过硫酸钾，其中，引发剂加入量占丙烯酰胺质量1％；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中滴加丙烯酰胺，反应12h，停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于60℃条件下干燥24h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2气氛下进行。
改性聚酯工业丝的制备方法：
(1)将聚酯工业丝切片、阻燃聚酯工业丝切片以及功能填料置于真空干燥箱中于120℃条件下干燥12h，其材料成分组成按重量份计为：聚酯工业丝切片100份、功能填料10份、阻燃聚酯工业丝切片20份；
(2)将干燥好切片和功能填料放入HAAKE Rheocord90转矩流变仪的密炼机中共混2h，共混温度为260℃；
(3)然后在SHL-35型双螺杆挤出机中挤出，切粒制得改性聚酯切片，挤出工艺条件为：螺杆温度1区240℃，2区250℃，3区260℃，4区250℃，5区240℃；
(4)最后，使用VC-443A螺杆纺丝机对改性聚醋切片进行熔融纺丝得到改性聚酯工业丝。纺丝工艺条件为：螺杆温度1区240℃，2区280℃，3区285℃，4区285℃，喷丝板规格(mm*f)为0.3*24，纺速为3000m/min。
一种高性能传送带包布层的制备方法：
高性能传送带包布层先由经线和纬线交叉编织成织物，再将织物浸入RFL浸渍液中室温下浸渍2min，浸润完全后取出刮去织物表面多余浸渍液。静置，在室温干燥处自然干燥。待基本干燥后，将织物放入烘箱中干燥得到试样，备用。所述经线和纬线各自独立为改性聚酯工业丝。
实施例3
功能填料的制备方法：
(1)将纳米CaCO3、去离子水混合配制成质量分数为10％的水悬浮液后在1500r/min条件下搅拌分散30min；
(2)将悬浮液在1000r/min条件下搅拌加热升温至60℃后稳定5min后加入所述引发剂过硫酸钾，其中，引发剂加入量占丙烯酰胺质量2％；
(3)向步骤(2)所得的悬浮液中滴加丙烯酰胺，反应24h，停止反应；
(4)将步骤(3)所得反应液冷却至室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于60℃条件下干燥24h，将干燥后的滤饼粉碎得到功能填料，备用；
上述步骤(1)至(4)中的反应在N2气氛下进行。
改性聚酯工业丝的制备方法：
(1)将聚酯工业丝切片、阻燃聚酯工业丝切片以及功能填料置于真空干燥箱中于100℃条件下干燥6h，其材料成分组成按重量份计为：聚酯工业丝切片100份、功能填料5份、阻燃聚酯工业丝切片10份；
(2)将干燥好切片和功能填料放入HAAKE Rheocord90转矩流变仪的密炼机中共混0.5h，共混温度为260℃；
(3)然后在SHL-35型双螺杆挤出机中挤出，切粒制得改性聚酯切片，挤出工艺条件为：螺杆温度1区230℃，2区250℃，3区270℃，4区260℃，5区250℃；
(4)最后，使用VC-443A螺杆纺丝机对改性聚醋切片进行熔融纺丝得到改性聚酯工业丝。纺丝工艺条件为：螺杆温度1区230℃，2区280℃，3区280℃，4区280℃，喷丝板规格(mm*f)为0.3*24，纺速为3000m/min。
一种高性能传送带包布层的制备方法：
高性能传送带包布层先由经线和纬线交叉编织成织物，再将织物浸入RFL浸渍液中室温下浸渍10min，浸润完全后取出刮去织物表面多余浸渍液。静置，在室温干燥处自然干燥。待基本干燥后，将织物放入烘箱中干燥得到试样，备用。所述经线和纬线各自独立为改性聚酯工业丝。
实施例4至实施例9
实施例4至实施例9的制备方法同实施例2，不同的是功能填料的含量，功能填料的含量分别为0份、5份、8份、12份、16份以及20份。
实施例所制的高性能包布层试样的力学性能按照GB/Z 32009-2015测试，主要项目为拉伸强度和断裂伸长率；按照我国GB5454-1997来测试实施例中所制的高性能包布层试样的氧指数；将实施例所制的高性能包布层与贴胶制成传送带试样以测试层间剥离力，测试方法参照GB/T6759-2002，层间剥离力测试在拉力试验机上进行。实施例所制的高性能包布层试样的阻燃性能按照GB5454-1997进行氧指数测试。实施例1至实施例9的结果如表1所示。
表1 实施例1-9所得高性能包布层的主要性能指标
由表1可知，功能填料在100份聚酯工业丝和20份阻燃聚酯工业丝中的最佳含量为12份。
实施例10至实施例15
实施例10至实施例15的制备方法同实施例2，不同的是阻燃聚酯工业丝的含量，阻燃聚酯工业丝的含量分别为0份、5份、10份、12份、14份以及16份。
实施例10～15结果如表2所示。
表2 实施例10～15所得高性能包布层的主要性能指标
由表2可知，阻燃聚酯工业丝的含量对所述包布层的力学性能影响不大，当功能填料为10份，聚酯工业丝切片为100份时，阻燃聚酯工业丝的最佳含量为14份，此时阻燃性最高。
实施例16
实施例16的制备方法同实施例2，不同的是省去功能填料的制备，功能填料为10份的碳酸钙。
实施例17至实施例23
实施例17至实施例23的制备方法同实施例2，不同的是织物浸入RFL浸渍液的浸渍时间，浸渍时间分别为0、1、4、6、8、10、20分钟。
实施例16至实施例23所制得的包布层的性能测试结果如表3所示。
表3 实施例16～23所得包布层的主要性能指标
由表3可知，RFL浸渍液在常温下的最佳浸渍时间为6min。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。