CN105348663B - 一种同步带表面材料及其制备方法 - Google Patents

一种同步带表面材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种同步带表面材料及其制备方法，该同步带表面材料由以下组分组成：100份氯磺化聚乙烯、15‑50份硅胶、0‑5份相容剂、5‑15份增塑剂、2‑5份防老剂、0.5‑2份硫化剂、2‑3份促进剂，其中硅胶的细度为400目～2000目，该同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.0～2.5，湿玻璃摩擦系数为1.0～1.6。

Description

一种同步带表面材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种同步带表面材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着国内经济的发展，城市高层建筑成倍的增长，建筑窗户面积较大，尘土沾染到窗户上会影响美观和采光，干净的窗户不仅对健康有益，也会使人的心情愉悦。所以，保持窗户的干净对人的身心健康非常重要。而对高楼外壁的清洁是一个难题，目前大部分的高楼外壁玻璃采用人工来清洗，这种方式不仅投入大、效率低，还极其危险。为此，现有技术中以擦玻璃机器人为代表的各种自动或半自动的清洁装置应运而生。
现有的擦玻璃机器人大部分是通过同步带实现在玻璃上的移动。但是当玻璃湿润以后，同步带与湿玻璃之间的摩擦系数大大降低，导致机器在玻璃上打滑，而不能正常运行。
目前常见的同步带表面材料有聚氨酯橡胶、丁腈橡胶、硅胶等。聚氨酯橡胶是早期的同步带主体经常采用的材料，聚氨酯橡胶的耐磨性好、工艺简单、成型方便，但是，聚氨酯橡胶的耐热和耐水性较差，在80℃左右就容易发粘，在潮湿的环境下容易水解，导致同步带的强度明显下降，聚氨酯材料与干玻璃的摩擦系数为3.7左右、与湿玻璃摩擦系数0.4左右。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，但是丁腈橡胶耐低温性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性稍低，丁腈胶材料与干玻璃的摩擦系数为1.8左右、与湿玻璃的摩擦系数为0.4左右；透明硅胶是无色或皮肤色油状液体，硫化后成为柔软的弹性材料.温度范围在-65℃至200℃下可长期使用并保持其柔软弹性性能，有电性能和化学稳定性，耐水、耐臭氧、耐气候老化，无腐蚀性，有生理惰性，无毒无味，线收缩率低，透明硅胶材料与干玻璃的摩擦系数为1.7左右、与湿玻璃的摩擦系数为湿摩擦系数0.4左右。可见传统的同步带表面材料的湿玻璃摩擦系数很小，擦玻璃机器人在湿玻璃上易打滑而不能正常运行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种同步带表面材料及其制备方法，该表面材料与湿玻璃的摩擦系数大，将使用该表面材料制备的同步带用在擦玻璃机器人上，可以避免擦工作时的玻璃机器人在湿玻璃表面打滑。
为达到以上目的，本发明提供一种同步带表面材料，由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：
硅胶是一种高活性吸附材料，其化学分子式为mSiO2·nH2O，经硅酸凝胶干燥脱水制得。硅胶有较大比表面积和较强的机械强度，是极性吸附剂，可以用作橡胶的填充料。在氯磺化聚乙烯胶料中加入硅胶可大大提高胶料的抗撕裂性能、抗臭氧老化性能以及橡胶中最重要的冰面抓着性能。
本发明中的硅胶为粉状，其细度为400目～2000目。
由于硅胶表面存在大量的羟基，所述硅胶表面的极性较大，且为亲水性，因此当硅胶加入氯磺化聚乙烯胶料后，存在相容性较差的问题。本发明中利用相容剂对硅胶表面进行改性来改善硅胶与氯磺化聚乙烯胶料之间的界面结合力。优选地，所述相容剂选自偶联剂KH570、偶联剂KH550、低分子量氯磺化聚乙烯中的一种或几种。有机硅烷类偶联剂可以与硅胶表面的羟基反应，从而消耗硅胶表面大量自由的活性羟基，改变其表面性能。
优选地，所述增塑剂选自增塑剂TOTM、增塑剂DOP、增塑剂TP-95、增塑剂TP90B中的一种或几种。
优选地，所述防老剂为防老剂NBC或防老剂BLE。
优选地，所述硫化剂选自硫磺、硫化剂DTDM、硫化剂DCP、硫化剂双25、硫化剂HVA-2中的一种或几种。
优选地，所述促进剂选自促进剂DM、促进剂TRA、促进剂TMTD中的一种或几种。
优选地，所述同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.5～3.0，湿玻璃摩擦系数为1.0～1.6。
值得一提的是，以上添加剂的名称均为化工领域经常使用的产品代号，本领域的技术人员根据产品代号即可知道使用的添加剂的化学组成。
本发明还提供一种用于擦玻璃机器人的同步带表面材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)使用相容剂对硅胶粉体进行表面改性；
(2)使用开炼机对氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼；
(3)将塑炼好的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入增塑剂以及改性后的所述硅胶，带包辊后，再加入防老剂、促进剂和硫化剂，混炼后得到氯磺化聚乙烯混合料；
(4)在平板硫化机上硫化所述氯磺化聚乙烯混合料得到所述同步带表面材料，硫化条件为160℃-180℃，正硫化时间为6-10分钟，压力为10-15MPa。
优选地，在步骤(1)中，将硅胶粉体、相容剂在甲苯中进行表面改性反应，反应温度为80℃-120℃，反应时间为6-12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶。
在步骤(2)中，对氯磺化聚乙烯进行塑炼时，开炼机的辊距调至1-2mm，薄通5-6次。
在步骤(3)中，进行混炼时，将开炼机的辊距调至1.5mm，交替加入增塑剂以及改性后的所述硅胶，5-10次加完，带包辊后，再加入防老剂、促进剂和硫化剂，分别打三角包和打卷各5-10次，出片停放待用。
本发明制备的同步带表面材料具有以下有益效果：与湿玻璃的摩擦系数高，将该同步带表面材料用在擦玻璃机器人上，不易出现打滑的现象。
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。
实施例1
通过以下步骤制备同步带表面材料：
(1)将30份细度为400目的硅胶粉体、3份偶联剂KH570加入甲苯中进行表面改性反应，反应温度为120℃，反应时间12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶；
(2)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(3)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(2)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入步骤(1)得到的改性硅胶和10份增塑剂TOTM，分别5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂NBC、1份硫磺和3份促进剂TMTD，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(4)在电热平板硫化机上硫化步骤(3)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，实施例1得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.2，湿玻璃摩擦系数为1.4，抗拉强度为16MPa。值得一提的是，这里的干玻璃摩擦系数和湿玻璃摩擦系数是指同步带表面材料与表面无润滑的和表面湿润的玻璃之间的摩擦系数。摩擦系数测试方法为：按照中华人民共和国化工行业标准HG/T2729-1995，采用济南兰光机电技术有限公司MXD-01A摩擦系数仪测试橡胶片在玻璃片干、湿状态下的动摩擦系数，样品长×宽×高尺寸为63mm×63mm×2mm，拉伸速度为150mm/min，测试滑动距离为140mm，测试5次求平均值。
实施例2
(1)将40份细度为400目的硅胶粉体、4份偶联剂KH550加入在甲苯中进行表面改性反应，反应温度为120℃，反应时间为12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶；
(2)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(3)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(2)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入步骤(1)得到的改性硅胶和12份增塑剂DOP，分别5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂BLE、2份硫化剂DTDM和2份促进剂DM，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(4)在电热平板硫化机上硫化步骤(3)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，实施例2得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.5，湿玻璃摩擦系数为1.5，抗拉强度为15.4MPa。
实施例3
(1)将40份细度为400目的硅胶粉体、4份偶联剂KH570加入在甲苯中进行表面改性反应，反应温度为120℃，反应时间为12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶；
(2)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(3)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(2)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入步骤(1)得到的改性硅胶和12份增塑剂TP-90B，分别5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂NBC、2份硫化剂双25和2份促进剂TRA，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(4)在电热平板硫化机上硫化步骤(3)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，实施例3得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.4，湿玻璃摩擦系数为1.6，抗拉强度为15.5MPa。
对比例1
(1)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(2)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(1)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，加入12份增塑剂TP-90B，分5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂NBC、2份硫化剂双25和2份促进剂TRA，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(3)在电热平板硫化机上硫化步骤(2)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，对比例1得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为1.9，湿玻璃摩擦系数为0.4，抗拉强度为17.5MPa。
对比例2
(1)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(2)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(1)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入40份细度为400目的硅胶粉体和12份增塑剂TP-90B，分别5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂NBC、2份硫化剂双25和2份促进剂TRA，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(3)在电热平板硫化机上硫化步骤(3)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，对比例2得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.1，湿玻璃摩擦系数为0.8，抗拉强度为12MPa。
对比例3
(1)将40份细度为100目的硅胶粉体、4份偶联剂KH570加入在甲苯中进行表面改性反应，反应温度为120℃，反应时间为12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶；
(2)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(3)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(2)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入步骤(1)得到的改性硅胶和12份增塑剂TP-90B，分别5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂NBC、2份硫化剂双25和2份促进剂TRA，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(4)在电热平板硫化机上硫化步骤(3)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，对比例3得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.3，湿玻璃摩擦系数为1.4，抗拉强度为13MPa。
对比例4
(1)将40份细度为1000目的硅胶粉体、4份偶联剂KH570加入在甲苯中进行表面改性反应，反应温度为120℃，反应时间为12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶；
(2)将开炼机的辊距调至1mm，对100份氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼，薄通5次；
(3)将开炼机的辊距调至1.5mm，将步骤(2)中的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入步骤(1)得到的改性硅胶和12份增塑剂TP-90B，分别5次加完，待包辊后，再加入3份防老剂NBC、2份硫化剂双25和2份促进剂TRA，分别打三角包和打卷各5次，出片停放待用；
(4)在电热平板硫化机上硫化步骤(3)得到的氯磺化聚乙烯混合料，硫化条件为180℃，正硫化时间6分钟，压力为12MPa，硫化后的试样在室温下停放8h后即得到同步带表面材料。
经测试，对比例4得到的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数为2.5，湿玻璃摩擦系数为1.6，抗拉强度为16MPa。
对比各实施例和对比例可发现，在氯磺化聚乙烯胶料中加入硅胶可大幅提高同步带表面材料的湿玻璃摩擦系数，同时也有利于提高同步带表面材料的干玻璃摩擦系数。虽然硅胶的加入会一定程度降低氯磺化聚乙烯胶料的力学性能，但是对硅胶进行表面改性后再加入到氯磺化聚乙烯胶料中，有利于减少硅胶对氯磺化聚乙烯胶料力学性能的影响。此外，添加表面改性硅胶的同步带表面材料比添加未改性硅胶的同步带表面材料的干玻璃摩擦系数和湿玻璃摩擦都高，说明对硅胶进行表面改性有利于提高同步带表面材料整体的摩擦系数。另外，硅胶粉体的粒径越小，其对氯磺化聚乙烯胶料的力学性能影响越小。
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。

Claims (10)

1.一种同步带表面材料，其特征在于，所述表面材料由以下组分组成，各组分的含量用重量份表示：
所述硅胶的细度为400目～2000目。
2.根据权利要求1所述的同步带表面材料，其特征在于，所述相容剂选自偶联剂KH570、偶联剂KH550、低分子量氯磺化聚乙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的同步带表面材料，其特征在于，所述增塑剂选自增塑剂TOTM、增塑剂DOP、增塑剂TP-95、增塑剂TP90B中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的同步带表面材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂NBC或防老剂BLE。
5.根据权利要求1所述的同步带表面材料，其特征在于，所述硫化剂选自硫磺、硫化剂DTDM、硫化剂DCP、硫化剂双25、硫化剂HVA-2中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的同步带表面材料，其特征在于，所述促进剂选自促进剂DM、促进剂TRA、促进剂TMTD中的一种或几种。
7.一种制备权利要求1-6任一所述的同步带表面材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用相容剂对硅胶进行表面改性；
(2)使用开炼机对氯磺化聚乙烯生胶进行塑炼；
(3)将塑炼好的氯磺化聚乙烯胶料放入开炼机进行混炼，交替加入增塑剂以及改性后的所述硅胶，带包辊后，再加入防老剂、促进剂和硫化剂，混炼后得到氯磺化聚乙烯混合料；
(4)在平板硫化机上硫化所述氯磺化聚乙烯混合料得到所述同步带表面材料，硫化条件为160℃-180℃，正硫化时间为6-10分钟，压力为10-15MPa。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，将硅胶粉体、相容剂在甲苯中进行表面改性反应，反应温度为80℃-120℃，反应时间为6-12小时，然后过滤、洗涤、干燥得到改性硅胶。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，对氯磺化聚乙烯进行塑炼时，开炼机的辊距调至1-2mm，薄通5-6次，步骤(3)中，进行混炼时，将开炼机的辊距调至1.5mm，交替加入增塑剂以及改性后的所述硅胶，5-10次加完，带包辊后，再加入防老剂、促进剂和硫化剂，分别打三角包和打卷各5-10次，得到所述氯磺化聚乙烯混合料。
10.一种用于擦玻璃机器人的同步带表面材料，其特征在于，所述表面材料由以下组分组成，各组分的含量用重量份表示：
所述硅胶的细度为400目～2000目，所述同步带表面材料用于擦玻璃机器人同步带。
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