本发明涉及刹车带，具体涉及一种基于改性碳纤维的刹车带及其制备方法。
背景技术：
：制作刹车带的原料包括以下组分：丁晴橡胶、DM促进剂、氧化锌和硬脂酸作为活性剂、硫磺为硫化剂、石棉复合材料为填充剂、4010防老剂。加工流程为：配料—胶料混炼—胶料出型—硫化—磨削—检验—包装。按此技术制备的刹车带基本能满足日常要求，但是由于其填充剂的主要成份为石棉，造成使用过程中的噪音和环境污染。碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。基于碳纤维的刹车带有助于降低石棉的使用危害。对碳纤维进行改性，可进一步提高刹车带的性能，提高制动效果。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于改性碳纤维的刹车带及其制备方法。本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：一种基于改性碳纤维的刹车带，通过如下重量份的原料制备而成：丁腈橡胶，35～45份；丁苯橡胶，15～25份；改性碳纤维，20～30份；橡胶促进剂，3～5份；硫化剂，2～4份；4020防老剂，2～4份；石墨，6～8份；纳米硅藻土，1～3份；硬脂酸锌，2～4份；纳米二氧化钛，1～3份；纳米二氧化硅，1～3份；所述改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡1～3小时，浸泡温度为50～60℃，浸泡结束后取出于80～90℃烘2～4小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有230～250g乙烯基三乙氧基硅烷、30～40g三乙醇胺和120～160g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡1～3小时，浸泡温度为50～60℃，浸泡结束后取出于85～95℃烘2～4小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物20～30g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1～2:1。进一步地，所述刹车带通过如下重量份的原料制备而成：丁腈橡胶，40份；丁苯橡胶，20份；改性碳纤维，25份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。进一步地，所述刹车带通过如下重量份的原料制备而成：丁腈橡胶，35份；丁苯橡胶，15份；改性碳纤维，20份；橡胶促进剂，3份；硫化剂，2份；4020防老剂，2份；石墨，6份；纳米硅藻土，1份；硬脂酸锌，2份；纳米二氧化钛，1份；纳米二氧化硅，1份。进一步地，所述刹车带通过如下重量份的原料制备而成：丁腈橡胶，45份；丁苯橡胶，25份；改性碳纤维，30份；橡胶促进剂，5份；硫化剂，4份；4020防老剂，4份；石墨，8份；纳米硅藻土，3份；硬脂酸锌，4份；纳米二氧化钛，3份；纳米二氧化硅，3份。进一步地，所述的橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS。进一步地，所述硫化剂为硫磺。进一步地，改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、35g三乙醇胺和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。进一步地，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应6～10小时，反应温度为65～85℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.6～0.8％。所述刹车带的制备方法为：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为100～300kg/cm2，温度为100～200℃，时间为5～15分钟；所述的硫化的温度为120～160℃，时间为0.5～1.5小时。进一步地，所述刹车带的制备方法为：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。本发明的优点：本发明提供的刹车带使用改性碳纤维代替石棉，对人体无危害，且该刹车带制动效果好。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。实施例1：刹车带的制备原料重量份比：丁腈橡胶，40份；丁苯橡胶，20份；改性碳纤维，25份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、35g三乙醇胺和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。刹车带的制备方法：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。实施例2：刹车带的制备原料重量份比：丁腈橡胶，35份；丁苯橡胶，15份；改性碳纤维，20份；橡胶促进剂，3份；硫化剂，2份；4020防老剂，2份；石墨，6份；纳米硅藻土，1份；硬脂酸锌，2份；纳米二氧化钛，1份；纳米二氧化硅，1份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、35g三乙醇胺和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。刹车带的制备方法：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。实施例3：刹车带的制备原料重量份比：丁腈橡胶，45份；丁苯橡胶，25份；改性碳纤维，30份；橡胶促进剂，5份；硫化剂，4份；4020防老剂，4份；石墨，8份；纳米硅藻土，3份；硬脂酸锌，4份；纳米二氧化钛，3份；纳米二氧化硅，3份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、35g三乙醇胺和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。刹车带的制备方法：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。实施例4：刹车带的制备原料重量份比：丁腈橡胶，40份；丁苯橡胶，20份；改性碳纤维，23份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、35g三乙醇胺和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。刹车带的制备方法：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。实施例5：刹车带的制备原料重量份比：丁腈橡胶，40份；丁苯橡胶，20份；改性碳纤维，27份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、三乙醇胺和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、35g三乙醇胺和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。刹车带的制备方法：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。实施例6：对比实施例，碳纤维改性时不添加三乙醇胺原料重量份比：丁腈橡胶，40份；丁苯橡胶，20份；改性碳纤维，25份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：步骤S1，将碳纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在碳纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷和140g聚乙二醇；步骤S2，将覆盖底膜的碳纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的碳纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。刹车带的制备方法：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。实施例7：效果实施例分别对实施例1～6制备的刹车带进行性能测试。测试方法：15000次刹车实验，测定前后制动力矩变化和制动时间。测试结果如下表：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6制动时间4秒5秒5秒5秒5秒9秒实施例1～5刹车带测试中，前后制动力矩变化不超过2N·m。结果表明，本发明提供的刹车带使用改性碳纤维代替石棉，对人体无危害，且该刹车带制动效果好。上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。当前第1页1 2 3