CN114427590B - 一种高强度ptfe同步带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步带领域，针对同步带PTFE涂层难以与齿布层复合的问题，提供一种高强度PTFE同步带，包括橡胶层，橡胶层的材料为HNBR，橡胶层沿长度方向嵌有线绳，橡胶层的一侧表面呈连续轮齿形，该表面上设有齿布层和改性PTFE涂层，所述改性PTFE涂层通过压延机与齿布层结合。本发明对PTFE涂层进行改性，使其通过压延机即可与齿布层结合。本发明还提供所述高强度PTFE同步带的制备方法，包括以下步骤：（1）用RFL对齿布层进行预处理，将改性PTFE涂层贴到齿布层上，通过压延机复合，得到复合层；（2）将复合层与橡胶层结合，硫化后得到同步带。

Description

一种高强度PTFE同步带及其制备方法

技术领域

本发明涉及同步带领域，尤其是涉及一种高强度PTFE同步带及其制备方法。

背景技术

同步带是一种传送带，综合了带传送、链传动和齿轮传动的优点，传动时通过同步带齿与同步带轮的齿槽相啮合来传递动力，不需要润滑，无污染，是一种较为理想的传送带，广泛应用于各行各业的工业制造和传输。同步带在使用一段时间后会不可避免地出现磨损，而如何提高同步带的耐磨度，也是一直在研究的课题。专利EP1157813A1在同步带表面覆盖聚四氟乙烯耐磨层，以延长同步带的使用寿命，但是聚四氟乙烯表面能很低，不易与其他材料复合，该专利在实际生产过程中，需要专门的设备将聚四氟乙烯层与帆布层复合，且要通过粘合剂粘合。据此需要一种理想的解决方法。

发明内容

本发明为了克服PTFE涂层难以与齿布层复合的问题，提供一种高强度PTFE同步带，PTFE涂层经过改性后通过压延机即可与齿布层结合。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度PTFE同步带，包括橡胶层，橡胶层的材料为HNBR，橡胶层沿长度方向嵌有线绳，橡胶层的一侧表面呈连续轮齿形，该表面上设有齿布层和改性PTFE涂层，所述改性PTFE涂层通过压延机与齿布层结合。聚四氟乙烯PTFE有极佳的耐化学腐蚀性、耐高低温性能、介电性能和电绝缘性能等。但是由于该材料表面能很低(临界表面张力1.8mN/m)，表面疏水性极高(与水的接触角超过100°)，限制了聚四氟乙烯薄膜与其他材料的复合。现有技术中需要特殊的设备将PTFE涂层贴到齿布层上，本发明通过对PTFE进行改性处理，使其在普通压延机下即可与齿布层牢固结合，无需使用胶粘剂层，不但降低了对层间复合设备的要求，还避免了胶粘剂带来的短板效应，如耐热性下降等。

作为优选，所述改性PTFE涂层的制备步骤包括：先对PTFE进行等离子体表面改性；再将表面改性过的PTFE和ZDMA混合，高速搅拌使ZDMA包覆在PTFE表面；然后将表面包覆的PTFE和HNBR一起混炼，得混炼胶，固化后即为改性PTFE涂层。作为进一步优选，改性PTFE涂层、齿布层和橡胶层的结合同步进行。本发明将PTFE和HNBR混炼，从而将PTFE和齿布层的结合问题转化为HNBR橡胶层和齿布层的结合问题，可以将PTFE和齿布层的复合与HNBR橡胶层和齿布层的复合在同等条件下进行。但是PTFE和HNBR的相容性不好，容易团聚，造成分散不均。为此，在PTFE表面包覆甲基丙烯酸锌ZDMA，通过ZDMA将PTFE和HNBR连接在一起。PTFE经过常规的等离子体表面改性，暴露出自由基和极性基团，接触角降低，与ZDMA混合后，在高速搅拌下，ZDMA初步吸附在PTFE表面；接着加入HNBR混合，因为ZDMA的存在，使得PTFE在HNBR中分散良好；混炼过程中，ZDMA的双键、离子键等活性基团和PTFE、HNBR进一步发生反应，通过化学键的结合使三者紧密连接，而且三者之间的交联键形成交叉网状结构，热稳定性和力学性能都得到提高。

作为优选，表面包覆的PTFE和HNBR按质量比(1.6-2):1混合。PTFE和HNBR的混合比例尤为重要，PTFE含量过低，体现不出其优异的耐磨性能；HNBR含量过低，不利于与齿布层的结合。

作为优选，表面改性过的PTFE和ZDMA按质量比100:(5-20)混合。

作为优选，所述橡胶层为含芳纶短纤维的HNBR，HNBR和芳纶短纤维的质量比为100:(1-5)。加入芳纶短纤维能显著提高橡胶层在小应变下的定伸应力和压缩模量。

作为优选，所述线绳为HNBR玻纤线绳，即玻纤表面经过HNBR胶乳的浸渍处理，提高线绳的耐疲劳性能。玻璃纤维有断裂强度高、断裂伸长率低、耐热性好、温度系数小、价格便宜等突出优点，是目前橡胶同步带首选的线绳材料。但是，玻璃纤维脆、不耐磨、耐屈挠性差，为充分发挥玻璃纤维的优势，必须提高其耐疲劳性能。

作为优选，所述齿部层为尼龙弹力布。

本发明还提供一种上述高强度PTFE同步带的制备方法，包括以下步骤：

(1)用RFL对齿布层进行预处理，将改性PTFE涂层贴到齿布层上，通过压延机复合，得到复合层；齿部层采用间苯二酚-甲醛胶乳RFL预处理，不仅可改善齿布层与混炼胶的粘合性能，同时有效隔离齿布层的纤维单丝，改善其耐疲劳性能。

(2)将复合层与橡胶层结合，硫化后得到同步带。

因此，本发明的有益效果为：(1)对PTFE进行改性处理，使其在普通压延机下即可与齿布层牢固结合，无需使用胶粘剂层，不但降低了对层间复合设备的要求，还避免了胶粘剂带来的短板效应，如耐热性下降等；(2)将PTFE和HNBR混炼，从而将PTFE和齿布层的结合问题转化为HNBR橡胶层和齿布层的结合问题，可以将PTFE和齿布层的复合与HNBR橡胶层和齿布层的复合在同等条件下进行。

附图说明

图1是本发明高强度PTFE同步带的结构图。

图中，1、改性PTFE涂层，2、齿布层，3、线绳，4、橡胶层。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种高强度PTFE同步带，如图1所示，由橡胶层4、线绳3、齿布层2和PTFE涂层4组成。橡胶层4的材料为含芳纶短纤维的HNBR，HNBR和芳纶短纤维的质量比为100:4，加入芳纶短纤维能显著提高橡胶层在小应变下的定伸应力和压缩模量。橡胶层4沿长度方向嵌有平行排列的若干线绳3，线绳3为HNBR玻纤线绳，即玻纤表面经过HNBR胶乳的浸渍处理，提高线绳的耐疲劳性能。橡胶层4的一侧表面呈连续轮齿形，该表面上设有齿布层2，所述齿部层2选用尼龙弹力布。齿布层2表面涂覆有改性PTFE涂层1，所述改性PTFE涂层1的制备方法为：1)采用常规方法对PTFE进行等离子体表面改性，等离子体表面处理的处理气体为氩气，固定放电电压压强70Pa，放电功率80W，放电10min；2)将表面改性过的PTFE和ZDMA按质量比100:10混合，1000rpm高速搅拌使ZDMA包覆在PTFE表面；3)将表面包覆的PTFE和HNBR按质量比1.8:1混合，升温至熔融状态，混炼5h，得混炼胶。

上述高强度PTFE同步带的制备方法为：

(1)用RFL对齿布层进行预处理，将上述混炼胶贴到齿布层上，通过压延机复合，得到复合层；

(2)将复合层与橡胶层结合，硫化后得到同步带，硫化条件为160℃×10MPa×tc90，硫化完毕后停放24h。

实施例2

与实施例1的区别在于，橡胶层4中HNBR和芳纶短纤维的质量比为100:1；改性PTFE涂层1的制备方法中表面改性过的PTFE和ZDMA按质量比100:5混合，表面包覆的PTFE和HNBR按质量比1.6:1混合。

实施例3

与实施例1的区别在于，橡胶层4中HNBR和芳纶短纤维的质量比为100:5；改性PTFE涂层1的制备方法中表面改性过的PTFE和ZDMA按质量比100:20混合，表面包覆的PTFE和HNBR按质量比2:1混合。

实施例4

与实施例1的区别在于，PTFE同步带的制备方法为：用RFL对齿布层进行预处理，将橡胶层、混炼胶固化得到的改性PTFE涂层分别放置在齿布层两侧，通过硫化得到同步带。

对比例1

与实施例1的区别在于，改性PTFE涂层的制备方法为1)采用常规方法对PTFE进行等离子体表面改性，等离子体表面处理的处理气体为氩气，固定放电电压压强70Pa，放电功率80W，放电10min；2)将表面改性过的PTFE和HNBR按质量比1.8:1混合，升温至熔融状态，混炼5h，得混炼胶。

对比例2

与实施例1的区别在于，改性PTFE涂层的制备方法中，表面包覆的PTFE和HNBR按质量比1.3:1混合。

对比例3

与实施例1的区别在于，改性PTFE涂层的制备方法中，表面包覆的PTFE和HNBR按质量比2.5:1混合。

对比例4

与实施例1的区别在于，PTFE涂层未经改性处理。

性能测试

对上述各实施例和对比例制得的同步带在供货状态下进行性能测试，结果如下表所示。

从表中可以看出，本发明各实施例制得的同步带具有优良的力学性能和耐高温性能。对比例4未对PTFE涂层进行改性，在相同的复合条件下，对比例4的PTFE涂层粘合强度远低于实施例1，无法很好地满足使用要求。实施例4和实施例1相比，先将混炼胶固化成改性PTFE涂层，再与橡胶层、齿布层一起硫化结合，对同步带的性能影响不大，说明本发明制得的改性PTFE涂层确实可以和橡胶层、齿布层一起复合，PTFE涂层不再需要特殊设备才能与齿布层复合的弊端。对比例1和实施例1相比，未对PTFE进行ZDMA包覆处理，PTFE涂层粘合强度不如实施例1，因为PTFE和HNBR的相容性不好，容易团聚，造成分散不均，在PTFE表面包覆ZDMA，可以提高相容性，而且ZDMA的双键、离子键等活性基团和PTFE、HNBR进一步发生反应，通过化学键的结合使三者紧密连接，而且三者之间的交联键形成交叉网状结构，热稳定性和力学性能都得到提高。对比例2在改性PTFE涂层的制备方法中，表面包覆的PTFE和HNBR混合时，PTFE含量较少，低于优选值，对比例3则刚好相反，PTFE含量高于优选值，两者的力学性能都不如实施例1，因为PTFE和HNBR的混合比例尤为重要，PTFE含量过低，体现不出其优异的耐磨性能；HNBR含量过低，不利于与齿布层的结合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种高强度PTFE同步带，其特征在于，包括橡胶层，橡胶层的材料为HNBR，橡胶层沿长度方向嵌有线绳，橡胶层的一侧表面呈连续轮齿形，该表面上设有齿布层和改性PTFE涂层，所述改性PTFE涂层通过压延机与齿布层结合；

所述改性PTFE涂层的制备步骤包括：先对PTFE进行等离子体表面改性；再将表面改性过的PTFE和ZDMA混合，高速搅拌使ZDMA包覆在PTFE表面；然后将表面包覆的PTFE和HNBR一起混炼，得混炼胶，固化后即为改性PTFE涂层。

2. 根据权利要求1所述的一种高强度PTFE同步带，其特征在于，表面包覆的PTFE和HNBR 按质量比(1.6-2):1混合。

3.根据权利要求1或2所述的一种高强度PTFE同步带，其特征在于，表面改性过的PTFE和ZDMA按质量比100:(5-20)混合。

4.根据权利要求1所述的一种高强度PTFE同步带，其特征在于，所述橡胶层为含芳纶短纤维的HNBR，HNBR和芳纶短纤维的质量比为100:(1-5)。

5.根据权利要求1所述的一种高强度PTFE同步带，其特征在于，所述线绳为HNBR玻纤线绳。

6.根据权利要求1或4或5所述的一种高强度PTFE同步带，其特征在于，所述齿布层为尼龙弹力布。

7.一种权利要求1-6任一所述的高强度PTFE同步带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）用RFL对齿布层进行预处理，将改性PTFE涂层贴到齿布层上，通过压延机复合，得到复合层；

（2）将复合层与橡胶层结合，硫化后得到同步带。