本发明涉及三角带
技术领域：
，具体涉及一种高性能三角带及其制备方法。
背景技术：
：三角带有特种带芯结构和绳芯结构两种，分别由包布、顶胶、抗拉体和底胶四部分组成；绳芯结构的三角带制造方便，抗拉强度一般，价格低廉，应用广泛，特种带芯结构的三角带韧性好，强度高，适用于转速较高的场合，橡胶材质的三角带一般由包布层、伸张层(顶胶)、强力层(抗拉层)和压缩层(底胶)等部分构成。包布层，包布层是由斜截成45°的平纹胶帆布(主要是全棉帆布和涤棉帆布)组成，具有优良的伸缩和摩擦性，能连接各个部分成为整体，保护其他部分不受磨损、浸蚀，并能增加v带的挺括性的作用；伸张胶层，伸张胶层是由弹性较高，并具有优良的伸张性能的胶料组成，承受v带在运转弯曲时的拉伸应力，并对强力层起到缓冲保护作用；强力层是v带的骨架，主要的种类有聚酯线绳、聚酯钢化棕丝、芳纶线绳和浸胶帘子布等，作用是承受v带在运转过程中所产生的拉伸等应力，是三角带传动过程中的主要受力部分；缓冲胶是聚酯钢化棕丝带芯或是线绳带芯的三角带在强力层的周围，有一层同带芯具有良好粘附强度的胶料，即为缓冲胶，它起到固定带芯的作用，并能吸收三角带在高速运转时频繁变形产生的动态剪切应力；压缩胶层是由耐弯曲疲劳性能优良的胶料组成，承受三角带在运转弯曲时所产生的压缩应力，保持三角带的刚度和弹性，并起着增大三角带截面及与带轮的摩擦接触面，提高传动效率的作用。基于此，强力层、底胶对三角带的性能具有至关重要的作用，现有中国专利文献(公开号：cn108189497a)公开了一种高强度v带，包括本体，所述本体由上至下依次设有背胶、缓冲胶和底胶，所述缓冲胶设有线绳，所述本体外表面设有帆布，所述帆布通过粘接层分别与底胶、缓冲胶和背胶相连，所述线绳采用钢化棕丝，本发明的制造工艺，包括原料预处理、帆布处理、线绳处理、包布处理、硫化处理和质检步骤；该v带线绳采用钢化棕丝，钢化棕丝表面能低，很难与橡胶间发生粘合，继而影响线绳粘合强度，从而使三角带整体性能变差；中国专利文献(公开号：cn103966853a)公开了一种聚酯钢化棕丝粘合活化剂及聚酯钢化棕丝的处理工艺，其技术方案为：取丙三醇缩水甘油醚型环氧树脂、封闭型封闭型异氰酸酯、环氧树脂分散剂，放入反应釜中搅拌即形成聚酯钢化棕丝粘合活化剂。将聚酯钢化棕丝置入该粘合活化剂中浸丝，使其表面形成环氧树脂表面层。经过处理得聚酯钢化棕丝再使用二浴浸胶体系所使用的rfl(间苯二酚、甲醛和胶乳的缩合物)粘合剂，然后再采用常规的rfl进行二浴浸渍，可以大大提高其粘合力数值，该文献给出了提高橡胶与线绳之间的粘接强度，该聚酯钢化棕丝经过处理后实质是聚酯钢化棕丝表面树脂层与底胶层形成的粘接，粘合效果改善不是很显著。中国专利文献(公开号：cn108189497a)公开了一种用于制造包布三角带压缩层的橡胶组合物及其制备方法，所述橡胶组合物的主要组分包括：天然橡胶、丁苯橡胶、杜仲橡胶、硫化活性剂、润滑剂、防老剂、炭黑、白炭黑、陶土、碳酸钙、增塑剂、增粘剂、促进剂和硫化剂，该文献给出了压缩层材料配方，采用原料较为常规，底胶本身的机械性能被限制，同时与线绳间的粘合强度不是很好，继而制备的三角带性能不是很好。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高性能三角带及其制备方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能三角带，所述三角带包括强力层，所述强力层上部设有伸张层，强力层下部设有压缩层，伸张层、压缩层外侧包裹有包布层；所述强力层为表面改性的钢化棕丝；所述伸张层包括以下重量份的原料：氯丁橡胶40-50份、天然橡胶5-15份、聚氨酯树脂10-20份、滑石粉10-20份、芳烃油4-10份、三聚磷酸钠3-9份。作为本发明的进一步方案是：所述表面改性的钢化棕丝制备方法为将钢化棕丝先置于硝酸溶液中浸泡1-2h，随后取出用去离子水冲洗，然后风干，再置于浓度为10％的氢氧化钠溶液中，采用交流电进行表面氧化处理，然后再置于浓度为1.5-2.5mol/l次氯酸钠中反应20-30min，随后采用去离子水冲洗2-3次，然后与渗透剂按照重量比1:3加入到高压反应釜中，反应压力为2-4mpa，反应温度为100-110℃，反应时间为2-5h，反应结束，随后再水洗，再与40-60℃恒温干燥箱中干燥2-3h，即可。作为本发明的进一步方案是：所述交流电进行表面氧化时间为1-3h，电流密度为0.2-0.5a/dm2，氧化处理温度为20-30℃。作为本发明的进一步方案是：所述交流电进行表面氧化时间为2h，电流密度为0.35a/dm2，氧化处理温度为25℃。作为本发明的进一步方案是：所述渗透剂的制备方法为将浓度为0.5-1.5mol/l的zncl2加入到四口反应瓶中，随后加入冰醋酸调节ph至4.0-5.0，随后以2-5ml/min速度向四口烧瓶中滴加量子点助剂液，边滴加边搅拌，最后加入稀土氯化镧，继续搅拌10-20min，即可。作为本发明的进一步方案是：所述量子点助剂液制备方法为将纳米金刚石按照重量比1:4加入到丙酮溶液中，超声分散20-30min，随后再加入纳米金刚石总量5-9％的二氧化硅微球乳液，继续搅拌20-30min，即可。作为本发明的进一步方案是：所述压缩层包括以下重量份的原料：天然橡胶30-40份、丁苯橡胶20-30份、再生橡胶5-15份、白炭黑4-8份、纤维素纳米晶须3-6份、氧化锡5-10份、硫化剂5-9份、相容剂2-6份、改性碱木素1-4份。作为本发明的进一步方案是：所述改性碱木素的制备方法为将碱木素加入到磁力搅拌器中，随后再加入到含硅烷的去离子水中，将转速升至200-400r/min，搅拌10-20min，搅拌温度为70-90℃，随后再加入碱木素总量10-20％的海泡石粉，搅拌20-30min，最后加入碱木素总量2-8％的甲基丙烯酸缩水甘油醚，继续搅拌1-2h，反应结束，离心、洗涤、干燥，即可。作为本发明的进一步方案是：所述硫化剂为二硫化四苄基秋兰姆；所述相容剂为噁唑啉型。本发明还提供了一种制备的高性能三角带的方法，包括以下步骤：步骤一，将天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶先进行塑炼80-100s，随后再加入白炭黑、纤维素纳米晶须、氧化锡、改性碱木素、硫化剂、相容剂继续混炼100-200s，然后再进行压延得到压缩层；步骤二，将氯丁橡胶、天然橡胶先进行塑炼70-80s，随后再加入聚氨酯树脂、滑石粉、芳烃油、三聚磷酸钠继续混炼100-200s，得到伸张层胶料，备用；步骤三，将步骤二备用的伸张层胶料加热至熔融，随后将表面改性的钢化棕丝从熔融的伸张层胶料中拉过，至伸张层胶料包裹表面改性的钢化棕丝，形成缓冲线绳，然后通过转动辊将其收卷，形成预用层；步骤四，将步骤一得到的压缩层粘接于预用层下部，形成基础层，再通过包布层将基础层包裹，形成预用三角带，将预用三角带放入模具中并送入硫化罐中进行硫化，随后再切割、打磨，得到成品，再检验、包装、储存，即得本发明的高性能三角带。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：(1)本发明采用钢化棕丝作为强力层材料，提高三角带在运转过程中所产生的拉伸等应力，同时优化底胶材料配方，提高材料的物理机械性能以及耐弯曲、耐疲劳性能，优化严格控制三角胶生产工艺，提高材料的工艺效率，进而保证产品的质量和品质。(2)本发明的钢化棕丝先置于硝酸溶液起到活化效果，提高反应能，然后在交流电条件下进行表面氧化处理，使钢化棕丝表面微观结构变的疏松，再经过次氯酸钠处理，表面产生细纹以及微孔，然后与渗透剂混合加入到高压反应釜中，渗透剂在细纹和微孔中更易渗透，渗透剂以zncl2与量子点助剂液、稀土氯化镧在冰醋酸调节ph条件下制得，量子点助剂液、稀土氯化镧激发zncl2进行渗透处理，提高渗透效率，再后续与底胶贴合过程中，钢化棕丝经过高温处理，表面有机化合物蒸发，留下的微孔及疏松结构与底胶材料进行融合，冷却后形成一体结构，同时底胶中的纤维素纳米晶须外形似玉米须，穿插在钢化棕丝孔隙中，极大的提高二者间的粘合强度，进而使三角胶整体得到显著改善。(3)本发明底胶制备中以天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶作为基料，再添加辅料助剂增强底胶的性能，添加的纤维素纳米晶须表面羟基丰富，同时具有高模量、高长径比，能够将底胶中原料有序化结合，提高原料间的紧密性，继而提高材料的机械性能以及耐弯曲疲劳性能，添加的填料助剂氧化锡为网状结构，与维素纳米晶须起到协同作用，有序化的与维素纳米晶须结合，进而使基体被网状有序化包覆，从而使结构体系一体化，进而底胶结构更牢固，添加的碱木素常规下在混凝土中起到减水效应，本发明将其改性应用在底胶材料中，与氧化锡等原料形成交叉的网络结构，进而增强底胶的机械等性能。具体实施方式下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：本实施例的一种高性能三角带，所述三角带包括强力层，所述强力层上部设有伸张层，强力层下部设有压缩层，伸张层、压缩层外侧包裹有包布层；所述强力层为表面改性的钢化棕丝；所述伸张层包括以下重量份的原料：氯丁橡胶40份、天然橡胶5份、聚氨酯树脂10份、滑石粉10份、芳烃油4份、三聚磷酸钠3份。本实施例的表面改性的钢化棕丝制备方法为将钢化棕丝先置于硝酸溶液中浸泡1h，随后取出用去离子水冲洗，然后风干，再置于浓度为10％的氢氧化钠溶液中，采用交流电进行表面氧化处理，然后再置于浓度为1.5mol/l次氯酸钠中反应20min，随后采用去离子水冲洗2次，然后与渗透剂按照重量比1:3加入到高压反应釜中，反应压力为2mpa，反应温度为100℃，反应时间为2h，反应结束，随后再水洗，再与40℃恒温干燥箱中干燥2h，即可。本实施例的交流电进行表面氧化时间为1h，电流密度为0.2a/dm2，氧化处理温度为20℃。本实施例的渗透剂的制备方法为将浓度为0.5mol/l的zncl2加入到四口反应瓶中，随后加入冰醋酸调节ph至4.0，随后以2ml/min速度向四口烧瓶中滴加量子点助剂液，边滴加边搅拌，最后加入稀土氯化镧，继续搅拌10min，即可。本实施例的量子点助剂液制备方法为将纳米金刚石按照重量比1:4加入到丙酮溶液中，超声分散20min，随后再加入纳米金刚石总量5％的二氧化硅微球乳液，继续搅拌20min，即可。本实施例的压缩层包括以下重量份的原料：天然橡胶30份、丁苯橡胶20份、再生橡胶5份、白炭黑4份、纤维素纳米晶须3份、氧化锡5份、硫化剂5份、相容剂2份、改性碱木素1份。本实施例的改性碱木素的制备方法为将碱木素加入到磁力搅拌器中，随后再加入到含硅烷的去离子水中，将转速升至200r/min，搅拌10min，搅拌温度为70℃，随后再加入碱木素总量10％的海泡石粉，搅拌20min，最后加入碱木素总量2％的甲基丙烯酸缩水甘油醚，继续搅拌1h，反应结束，离心、洗涤、干燥，即可。本实施例的硫化剂为二硫化四苄基秋兰姆；所述相容剂为噁唑啉型。本实施例的一种制备的高性能三角带的方法，包括以下步骤：步骤一，将天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶先进行塑炼80s，随后再加入白炭黑、纤维素纳米晶须、氧化锡、改性碱木素、硫化剂、相容剂继续混炼100s，然后再进行压延得到压缩层；步骤二，将氯丁橡胶、天然橡胶先进行塑炼70s，随后再加入聚氨酯树脂、滑石粉、芳烃油、三聚磷酸钠继续混炼100-s，得到伸张层胶料，备用；步骤三，将步骤二备用的伸张层胶料加热至熔融，随后将表面改性的钢化棕丝从熔融的伸张层胶料中拉过，至伸张层胶料包裹表面改性的钢化棕丝，形成缓冲线绳，然后通过转动辊将其收卷，形成预用层；步骤四，将步骤一得到的压缩层粘接于预用层下部，形成基础层，再通过包布层将基础层包裹，形成预用三角带，将预用三角带放入模具中并送入硫化罐中进行硫化，随后再切割、打磨，得到成品，再检验、包装、储存，即得本发明的高性能三角带。实施例2：本实施例的一种高性能三角带，所述三角带包括强力层，所述强力层上部设有伸张层，强力层下部设有压缩层，伸张层、压缩层外侧包裹有包布层；所述强力层为表面改性的钢化棕丝；所述伸张层包括以下重量份的原料：氯丁橡胶50份、天然橡胶15份、聚氨酯树脂20份、滑石粉20份、芳烃油10份、三聚磷酸钠9份。本实施例的表面改性的钢化棕丝制备方法为将钢化棕丝先置于硝酸溶液中浸泡2h，随后取出用去离子水冲洗，然后风干，再置于浓度为10％的氢氧化钠溶液中，采用交流电进行表面氧化处理，然后再置于浓度为2.5mol/l次氯酸钠中反应20-30min，随后采用去离子水冲洗3次，然后与渗透剂按照重量比1:3加入到高压反应釜中，反应压力为4mpa，反应温度为110℃，反应时间为5h，反应结束，随后再水洗，再与60℃恒温干燥箱中干燥3h，即可。本实施例的交流电进行表面氧化时间为3h，电流密度为0.5a/dm2，氧化处理温度为30℃。本实施例的渗透剂的制备方法为将浓度为1.5mol/l的zncl2加入到四口反应瓶中，随后加入冰醋酸调节ph至5.0，随后以5ml/min速度向四口烧瓶中滴加量子点助剂液，边滴加边搅拌，最后加入稀土氯化镧，继续搅拌20min，即可。本实施例的量子点助剂液制备方法为将纳米金刚石按照重量比1:4加入到丙酮溶液中，超声分散30min，随后再加入纳米金刚石总量9％的二氧化硅微球乳液，继续搅拌30min，即可。本实施例的压缩层包括以下重量份的原料：天然橡胶40份、丁苯橡胶30份、再生橡胶15份、白炭黑8份、纤维素纳米晶须6份、氧化锡10份、硫化剂9份、相容剂6份、改性碱木素4份。本实施例的改性碱木素的制备方法为将碱木素加入到磁力搅拌器中，随后再加入到含硅烷的去离子水中，将转速升至400r/min，搅拌20min，搅拌温度为90℃，随后再加入碱木素总量20％的海泡石粉，搅拌30min，最后加入碱木素总量8％的甲基丙烯酸缩水甘油醚，继续搅拌2h，反应结束，离心、洗涤、干燥，即可。本实施例的硫化剂为二硫化四苄基秋兰姆；所述相容剂为噁唑啉型。本实施例的一种制备的高性能三角带的方法，包括以下步骤：步骤一，将天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶先进行塑炼100s，随后再加入白炭黑、纤维素纳米晶须、氧化锡、改性碱木素、硫化剂、相容剂继续混炼200s，然后再进行压延得到压缩层；步骤二，将氯丁橡胶、天然橡胶先进行塑炼80s，随后再加入聚氨酯树脂、滑石粉、芳烃油、三聚磷酸钠继续混炼200s，得到伸张层胶料，备用；步骤三，将步骤二备用的伸张层胶料加热至熔融，随后将表面改性的钢化棕丝从熔融的伸张层胶料中拉过，至伸张层胶料包裹表面改性的钢化棕丝，形成缓冲线绳，然后通过转动辊将其收卷，形成预用层；步骤四，将步骤一得到的压缩层粘接于预用层下部，形成基础层，再通过包布层将基础层包裹，形成预用三角带，将预用三角带放入模具中并送入硫化罐中进行硫化，随后再切割、打磨，得到成品，再检验、包装、储存，即得本发明的高性能三角带。实施例3：本实施例的一种高性能三角带，所述三角带包括强力层，所述强力层上部设有伸张层，强力层下部设有压缩层，伸张层、压缩层外侧包裹有包布层；所述强力层为表面改性的钢化棕丝；所述伸张层包括以下重量份的原料：氯丁橡胶45份、天然橡胶10份、聚氨酯树脂15份、滑石粉15份、芳烃油7份、三聚磷酸钠4.5份。本实施例的表面改性的钢化棕丝制备方法为将钢化棕丝先置于硝酸溶液中浸泡1.5h，随后取出用去离子水冲洗，然后风干，再置于浓度为10％的氢氧化钠溶液中，采用交流电进行表面氧化处理，然后再置于浓度为2mol/l次氯酸钠中反应25min，随后采用去离子水冲洗3次，然后与渗透剂按照重量比1:3加入到高压反应釜中，反应压力为3mpa，反应温度为105℃，反应时间为3.5h，反应结束，随后再水洗，再与50℃恒温干燥箱中干燥2.5h，即可。本实施例的交流电进行表面氧化时间为2h，电流密度为0.35a/dm2，氧化处理温度为25℃。本实施例的渗透剂的制备方法为将浓度为1.0mol/l的zncl2加入到四口反应瓶中，随后加入冰醋酸调节ph至4.5，随后以3.5ml/min速度向四口烧瓶中滴加量子点助剂液，边滴加边搅拌，最后加入稀土氯化镧，继续搅拌15min，即可。本实施例的量子点助剂液制备方法为将纳米金刚石按照重量比1:4加入到丙酮溶液中，超声分散25min，随后再加入纳米金刚石总量7％的二氧化硅微球乳液，继续搅拌25min，即可。本实施例的压缩层包括以下重量份的原料：天然橡胶35份、丁苯橡胶25份、再生橡胶10份、白炭黑6份、纤维素纳米晶须4.5份、氧化锡7.5份、硫化剂7份、相容剂4份、改性碱木素2.5份。本实施例的改性碱木素的制备方法为将碱木素加入到磁力搅拌器中，随后再加入到含硅烷的去离子水中，将转速升至300r/min，搅拌15min，搅拌温度为80℃，随后再加入碱木素总量15％的海泡石粉，搅拌25min，最后加入碱木素总量5％的甲基丙烯酸缩水甘油醚，继续搅拌1.5h，反应结束，离心、洗涤、干燥，即可。本实施例的硫化剂为二硫化四苄基秋兰姆；所述相容剂为噁唑啉型。本实施例的一种制备的高性能三角带的方法，包括以下步骤：步骤一，将天然橡胶、丁苯橡胶、再生橡胶先进行塑炼90s，随后再加入白炭黑、纤维素纳米晶须、氧化锡、改性碱木素、硫化剂、相容剂继续混炼150s，然后再进行压延得到压缩层；步骤二，将氯丁橡胶、天然橡胶先进行塑炼75s，随后再加入聚氨酯树脂、滑石粉、芳烃油、三聚磷酸钠继续混炼150s，得到伸张层胶料，备用；步骤三，将步骤二备用的伸张层胶料加热至熔融，随后将表面改性的钢化棕丝从熔融的伸张层胶料中拉过，至伸张层胶料包裹表面改性的钢化棕丝，形成缓冲线绳，然后通过转动辊将其收卷，形成预用层；步骤四，将步骤一得到的压缩层粘接于预用层下部，形成基础层，再通过包布层将基础层包裹，形成预用三角带，将预用三角带放入模具中并送入硫化罐中进行硫化，随后再切割、打磨，得到成品，再检验、包装、储存，即得本发明的高性能三角带。对比例1：采用中国专利文献(公开号：cn108189497a)公开了一种高强度v带中实施例1的v带进行测试。对比例2：采用中国专利文献(公开号：cn103966853a)公开了一种聚酯钢化棕丝粘合活化剂及聚酯钢化棕丝的处理工艺中的钢化棕丝代替实施例3的表面改性的钢化棕丝。对比例3：与实施例3表面改性的钢化棕丝制备方法中唯一不同是未采用交流电进行表面氧化处理。对比例4：采用中国专利文献(公开号：cn108189497a)公开了一种用于制造包布三角带压缩层的橡胶组合物及其制备方法中材料作为本发明压缩层。对比例5：与实施例3材料及制备工艺完全相同，唯一不同是压缩层中未添加纤维素纳米晶须。对比例6：与实施例3材料及制备工艺完全相同，唯一不同是压缩层中未添加改性碱木素。对比例7：与实施例3材料及制备工艺完全相同，唯一不同是碱木素改性中未添加海泡石粉。线绳粘合强度按照gb/t3688-1983《三角带线绳与橡胶粘合强度实验方法》测试标准进行测试；测试方法如下：将试样放在支承器上，使剥漏的中心线绳由支承器开口内下垂，将其线绳夹入下夹持器中，调整试样在支承器中的位置，使线绳位于开口宽度中央，启动试验机，对线绳进行拉拨，直至完全抽出，测出对试样施加抽出力，即为线绳粘合强度。线绳粘合强度测试结果如下：从实施例3及对比例1-3中得出，本发明实施例3相对于对比例1，线绳粘合强度提高了12kn.m-1，改善率为44.44％，相对于对比例2，线绳粘合强度提高了8kn.m-1，改善率为25.80％，可知采用本发明改性过的钢化棕丝可显著提高线绳粘合强度。此外本发明还探究了三角带的耐疲劳寿命、拉伸强度。耐疲劳寿命测试方法，将试样裁剪至长度为100mm，宽度为20mm，厚度为4mm，然后置于疲劳试验机下进行测试，记录起初测试时间a，当三角带出现裂纹等异常现象，记录终止时间b，耐疲劳寿命＝b-a。拉伸强度采用三角带拉伸强度试验机对其进行性能测试。测试结果如下：本发明的实施例3相对于对比例4，拉伸强度提高了4kn，改善率为80％，同时添加的改性碱木素使拉伸强度提高了3kn，添加的纤维素纳米晶须提高了2kn。压缩层对三角带性能有很大影响，因此本发明还探究了压缩层橡胶材料的性能。测试的性能测试标准拉伸性能gb/t528-1998硬度gb/t6031-1998din磨耗gb/t9867-88实施例1-3及对比例4-7得到压缩层性能测试结果如下从对比例3及对比例4-7中得出，本发明实施例3相对于对比例4，拉伸强度提高了5.0mpa，改善率为42.02％；拉断伸长率提高了103mpa，改善率为26.48％；din磨耗体积降低了26mm3，改善率为14.61％；同时添加的改性碱木素拉断伸长率提高了71mpa，拉伸强度提高了3.8mpa，机械性能均得到显著改善。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12