本发明涉及同步带传动输送，尤其涉及一种耐磨碳纤维同步带及其制备方法。
背景技术：
1、传动带是机械传动装置中不可缺少的一种标准件，它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点，转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力，因此带与带轮之间在传动过程中不会因为滑差而呈现非同步传动，具有传动比准确，传动效率高，传动功率范围大，传动遵度高，传动平稳，冲击小，不需润滑，无污染，噪音低等优点，被广泛用于机床、纺织、轻工、烟草、石油、通讯电缆、化工、矿山、冶金、汽车、食品、仪表仪器等各行业各种类型的机械传动中。
2、目前各行业使用的同步带在使用过程中易发生变形，耐蠕变性差，尺寸精密度差，耐温性能、耐磨性和抗老化性能有待进一步提高，寿命短等问题。采用碳纤维捻制的线绳组成同步带的增强骨架，从而制成碳纤维同步带为解决上述问题行之有效的方法之一。然而，现有的碳纤维同步带仍然或多或少存在耐磨性能不足，机械力学性能、耐热老化性能和耐寒性能有待进一步提高等技术缺陷。
3、为了解决现有碳纤维同步带的上述问题，授权公告号为cn115679711b的中国发明专利公开了一种多功能碳纤维增强聚氨酯橡胶同步齿形带及制备方法， 所述同步齿形带包含依次设置的背部带面橡胶功能层，聚氨酯橡胶基带层、碳纤维骨架层、带齿及齿面；所述背部带面橡胶功能层为聚氨酯橡胶，天然橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶和硅橡胶中的任一种。所述碳纤维骨架层占背部带面橡胶层厚度的5-25％；所述碳纤维骨架层为由不同丝束碳纤维纺织而成的碳纤维织物；所述碳纤维织物依次经过表面处理和上浆处理；碳纤维织物的上浆率为0.5-0.8％，上浆剂的表面张力为43-47mn/m，粘度为1.5-2.5cp。该发明制备的同步齿形带强度高，耐磨性好，伸长率低，尺寸稳定性好。然而，其耐老化性能和耐寒性能仍然有待进一步提高。
4、可见，开发一种强度高，耐磨性好、耐热老化性和耐寒性能优异的耐磨碳纤维同步带及其制备方法显得尤为重要。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种强度高，耐磨性好、耐热老化性和耐寒性能优异的耐磨碳纤维同步带及其制备方法。
2、为达到以上目的，本发明提供一种耐磨碳纤维同步带，包括同步带骨架以及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由如下按重量份计的各原料制成：氯磺化聚乙烯35-45份、环氧化天然橡胶15-20份、甲基乙烯基苯基硅橡胶25-35份、纤维素纳米晶5-8份、无机填料10-20份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮1-3份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷2-4份、2,6-二氨基-9h-芴-9-酮3-5份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷2-4份、1,4-二丙烯酰-1,2,3,4-四氢-6,7-二甲基喹喔啉0.8-1.3份、偶联剂2-4份、硫化剂3-5份、防老剂1-3份、防焦剂0.4-0.6份、润滑剂1-3份；所述同步带骨架为碳纤维线绳制成。
3、优选的，所述润滑剂为硬脂酸甘油酯、油酸甘油酯、三亚油酸甘油酯中的至少一种。
4、优选的，所述防焦剂为防焦剂ctp。
5、优选的，所述防老剂为防老剂nbc、防老剂ble中的至少一种。
6、优选的，所述硫化剂为四硫化双五亚甲基秋兰姆、硫化剂双25、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯按质量比1:(0.5-1):0.6:(0.8-1.2)混合形成的混合物。
7、优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
8、优选的，所述无机填料为碳纤维、氧化石墨烯按质量比1:(0.8-1.2)混合而成。
9、优选的，所述碳纤维的平均直径为5-10μm，长径比为(15-25):1。
10、优选的，所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯，片径为0.5-5μm，厚度为0.8-1.2nm。
11、优选的，所述纤维素纳米晶的长度为100-500nm，直径为20-100nm，由北京纳迅科技股份有限公司提供。
12、优选的，所述甲基乙烯基苯基硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶iota-120。
13、优选的，所述环氧化天然橡胶为环氧化天然橡胶enr25、环氧化天然橡胶enr50中的至少一种。
14、优选的，所述氯磺化聚乙烯选自牌号为csm3305的氯磺化聚乙烯生胶，由吉林石化提供。
15、本发明的另一个目的，在于提供一种所述耐磨碳纤维同步带的制备方法，包括如下步骤：
16、步骤s1、将氯磺化聚乙烯、环氧化天然橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶放入开炼机进行混炼，交替加入其它各原料，混炼均匀后得到同步带胶片；
17、步骤s2、在同步带骨架上电晕放电，后将同步带胶片包贴在同步带骨架上，接着置于同步带模具中压制成型、硫化，冷却至室温后得到耐磨碳纤维同步带。
18、优选的，步骤s2中所述硫化具体为：在温度145-155℃，8-12mpa下硫化3-5min，然后在160-170℃，10-15mpa下硫化1-2h。
19、优选的，步骤s2中所述电晕放电的次数为10-20次。
20、由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
21、（1）本发明公开的耐磨碳纤维同步带的制备方法，工艺简单，操作控制方便，制备效率和成品合格率高，对设备依赖性低，适于连续规模化生产，具有较高的推广应用价值。
22、（2）本发明公开的耐磨碳纤维同步带，包括同步带骨架以及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由如下按重量份计的各原料制成：氯磺化聚乙烯35-45份、环氧化天然橡胶15-20份、甲基乙烯基苯基硅橡胶25-35份、纤维素纳米晶5-8份、无机填料10-20份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮1-3份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷2-4份、2,6-二氨基-9h-芴-9-酮3-5份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷2-4份、1,4-二丙烯酰-1,2,3,4-四氢-6,7-二甲基喹喔啉0.8-1.3份、偶联剂2-4份、硫化剂3-5份、防老剂1-3份、防焦剂0.4-0.6份、润滑剂1-3份；通过各原料之间的相互配合作用，使得制成的同步带强度高，耐磨性好、耐热老化性和耐寒性能优异。以氯磺化聚乙烯、环氧化天然橡胶和甲基乙烯基苯基硅橡胶共混作为基材，结合了各自的优势，使得制成的产品上述性能更佳，性能稳定性更好。
23、（3）本发明公开的耐磨碳纤维同步带，通过同步带胶片各制备原料种类和用量配比的合理选取，在分子结构中同时引入喹喔啉、含氟苯醚、芴酮、环硼氧烷、嗪酮、氯磺化聚乙烯、天然橡胶和甲基苯基硅橡胶，这些基团或结构在电子效应、位阻效应和共轭效应等多重作用下，使得制成的产品强度高，耐磨性好、耐热老化性和耐寒性能优异。
24、（4）本发明公开的耐磨碳纤维同步带，通过纤维素纳米晶和无机填料的添加，能改善机械力学性能，提高材料内部致密性；通过硫化剂的作用，形成互穿网络结构，能进一步改善强度、耐磨性、耐热老化性和耐寒性能。
25、（5）本发明公开的耐磨碳纤维同步带，通过在同步带骨架上电晕放电，能改善胶片与骨架之间的相容性，提高制成的同步带的性能稳定性，从而延长产品的使用寿命。
1.一种耐磨碳纤维同步带，其特征在于，包括同步带骨架以及包贴在同步带骨架外面的同步带胶片，所述同步带胶片是由如下按重量份计的各原料制成：氯磺化聚乙烯35-45份、环氧化天然橡胶15-20份、甲基乙烯基苯基硅橡胶25-35份、纤维素纳米晶5-8份、无机填料10-20份、1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮1-3份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷2-4份、2,6-二氨基-9h-芴-9-酮3-5份、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷2-4份、1,4-二丙烯酰-1,2,3,4-四氢-6,7-二甲基喹喔啉0.8-1.3份、偶联剂2-4份、硫化剂3-5份、防老剂1-3份、防焦剂0.4-0.6份、润滑剂1-3份；所述同步带骨架为碳纤维线绳制成。
2.根据权利要求1所述的耐磨碳纤维同步带，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸甘油酯、油酸甘油酯、三亚油酸甘油酯中的至少一种；所述防焦剂为防焦剂ctp。
3.根据权利要求1所述的耐磨碳纤维同步带，其特征在于，所述防老剂为防老剂nbc、防老剂ble中的至少一种；所述硫化剂为四硫化双五亚甲基秋兰姆、硫化剂双25、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯按质量比1:(0.5-1):0.6:(0.8-1.2)混合形成的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐磨碳纤维同步带，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐磨碳纤维同步带，其特征在于，所述无机填料为碳纤维、氧化石墨烯按质量比1:(0.8-1.2)混合而成；无机填料中的所述碳纤维的平均直径为5-10μm，长径比为(15-25):1；所述氧化石墨烯为单层氧化石墨烯，片径为0.5-5μm，厚度为0.8-1.2nm。
6.根据权利要求1所述的耐磨碳纤维同步带，其特征在于，所述纤维素纳米晶的长度为100-500nm，直径为20-100nm。
7.根据权利要求1所述的耐磨碳纤维同步带，其特征在于，所述甲基乙烯基苯基硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶iota-120；所述环氧化天然橡胶为环氧化天然橡胶enr25、环氧化天然橡胶enr50中的至少一种；所述氯磺化聚乙烯选自牌号为csm3305的氯磺化聚乙烯生胶。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述耐磨碳纤维同步带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述耐磨碳纤维同步带的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述硫化具体为：在温度145-155℃，8-12mpa下硫化3-5min，然后在160-170℃，10-15mpa下硫化1-2h。
10.根据权利要求8所述耐磨碳纤维同步带的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述电晕放电的次数为10-20次。
