CN111019273A - 一种圆形传动带用橡胶基材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种圆形传动带用橡胶基材料及其制备方法。本发明采用特定的氟橡胶‑硫化体系基料，包括氟橡胶生胶和硫化剂，所述氟橡胶生胶为偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物和/或偏氟乙烯‑四氟乙烯‑六氟丙烯三元共聚物，且其门尼粘度(ML1+10 121℃)为18～80；或所述氟橡胶‑硫化体系基料为氟橡胶预混胶，所述氟橡胶预混胶为含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物和/或含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯‑四氟乙烯‑六氟丙烯三元共聚物，且其门尼粘度(ML1+10 121℃)为25～65。采用上述氟橡胶‑硫化体系基料与吸酸剂、补强剂及颜料以一定比例搭配，能够有效提升材料的运行平稳性，并保证良好的耐摩擦性能。

Description

一种圆形传动带用橡胶基材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及传动带技术领域，特别涉及一种圆形传动带用橡胶基材料及其制备方法。
背景技术
传动带是将原动机的电机或发动机旋转产生的动力通过带轮由胶带传导到机械设备上，它是机电设备的核心联结部件。带传动依靠的是摩擦力，在工作时带与带轮之间产生摩擦力，带轮上的摩擦力带动传动带运动。
传动带可分为不同的类型，如平带、V形带、齿形带、圆形带等，不同的传动带适用于不同的应用领域，其它形状的传动带(如平带、V形带、齿形带等)往往要求材料本身的拉伸强度比较大，如平带往往用于物质的传输(如矿场的选矿用的平带)，可承受很大的负荷；V形带主要用于传动机械上(如汽车上使用的V形带)，是目前使用较多的传动带，对拉伸强度和耐磨性都有较高要求；齿形带主要用于同步传动的场合，需要较大拉伸强度的同时且不能滑动。而圆形带是断面呈圆形的传动带，主要用于小负荷的传动装置；圆形带为带传动开辟了新的途径，其主要应用在小型机床、家用电器、精密机械等领域(于清溪。世界传动带发展现状与展望。橡塑技术与装备2001，27，1-6)。
在精密机械中使用的圆形传动带，除基本的耐磨性需求外，还要求能够保证整个动力系统平稳运行；如手机盖板玻璃缺陷检测仪器中使用的圆形传动带必须平稳运行才能准确定位缺陷的位置，从而准确的切割掉有缺陷的部位。由于传动带是由较柔软的橡胶或其他高分子材料制成，其工作时会产生人们所不期望的横向振动。传动带的横向振动是影响电机及其整个动力系统工作平稳性、精确性和安静性的重要因素。增加带的有效拉力可以增大带的横向振动固有频率，保证传动带系统平稳工作；但是当有效拉力超过极限摩擦力时(过载)，带与带轮间会出现打滑，打滑可以导致传动失效和带的严重磨损。因此，如何保证圆形带的平稳运行是最为关键的，这是比材料的拉伸强度等力学性能更为重要的性能需求，具体可通过材料在不同温度下的力学参量的变化率以及粘弹性系数来体现。
目前，传动带用材料主要为各种橡胶材料，如公开号为CN107325349A公开了一种传动带用材料，其是基于天然橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶和其它助剂制备一种耐热抗磨的传动带用材料，其具有良好的耐热性，但是耐磨性较差，而用于圆形带的基本需求之一是需要具有良好的耐磨性。而耐磨性较好的橡胶材料有氟橡胶(FKM)，其是指主链或侧链的碳原子上接有氟原子的一种合成高分子弹性体，某些氟橡胶因具有出色的耐摩擦性而在航空航天领域得到应用，但是，氟橡胶的低温性能和弹性差，大多数氟橡胶的低温性能不及聚氨酯，因此在没有芯体材料的圆带中没有得到应用。目前，大多数圆形带使用的是聚氨酯材料，如公开号为CN102585160A的专利申请公开了一种传动带用的聚氨酯的配方，其发明的制品具有传动效率高、噪音小、节能、寿命长等优点。然而，当前普通仪器使用的聚氨酯圆形传动带普遍存在稳定性差等问题，随温度升高，其力学参数明显降低，降低率过高，且粘弹性因子较低，影响系统运行平稳性，限制了聚氨酯圆形传动带在某些精密仪器中的应用。
因此，如何开发能在精密仪器上平稳运行的圆形传动带材料成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种圆形传动带用橡胶基材料及其制备方法。本发明提供的橡胶基材料能够降低材料在不同温度下的拉伸强度降低率并提高材料的阻尼性能，从而使圆形带能够更平稳的运行。
本发明提供了一种圆形传动带用橡胶基材料，由包括以下质量比组分的原料制得：
Figure BDA0002287448910000021
以各组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料包括：
氟橡胶生胶 38％～80％；
硫化剂 2％～7％；
所述氟橡胶生胶为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶生胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为18～80；
或
以组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料为：
氟橡胶预混胶 40％～87％；
所述氟橡胶预混胶为含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶预混胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为25～65。
优选的，所述氟橡胶生胶中：
所述偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物选自选自Viton A-500、Viton A-700、DyneonTMFC2180和G-801中的一种或几种；
所述偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物选自Viton AL-600和G-902中的一种或几种。
优选的，所述硫化剂为二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物和/或有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物；
所述二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物中，主剂为2,2-双-(4-羟苯基)六氟丙烷，助剂为苄基三苯基氯化磷；
所述有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物中，主剂为2,5-二甲基-2,5-双己烷，助剂为异氰脲酸三烯丙基酯。
优选的，所述氟橡胶预混胶中：
所述含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物选自Viton A-331C、VitonA-361C、Viton A-401C、Viton A-601C、G-702、G-763F、
Figure BDA0002287448910000031
For 801HS中的一种或几种；
所述含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物选自G-621、G-671、
Figure BDA0002287448910000032
For 3390中的一种或几种。
优选的，所述二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物中，主剂在所述原料中的质量比为2％～2.5％，助剂在所述原料中的质量比为0.4％～0.7％；
所述有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物中，主剂在所述原料中的质量比为1.5％～2.5％，助剂在所述原料中的质量比为3％～5％。
优选的，以各组分在所述原料中的质量比计，所述补强剂包括：
氟化钙 5％～20％；
硫酸钡 5％～35％；
碳黑 0％～5％。
优选的，所述吸酸剂为氧化镁；
所述氧化镁的粒径为50～70μm。
优选的，所述碳黑选自N990、N774和N660中的一种或几种；
所述氟化钙的粒径为5～8μm；
所述硫酸钡的粒径为0.5～1.5μm。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的圆形传动带用橡胶基材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将氟橡胶-硫化体系基料、吸酸剂、补强剂和颜料经混炼，下片，返炼，得到预制料；
b)对所述预制料进行硫化，得到橡胶基材料。
优选的，所述步骤a)中，所述混炼的辊温为20～60℃；
所述步骤b)中，所述硫化包括一段硫化和二段硫化；
所述一段硫化的温度为165～170℃，时间为10～15min；
所述二段硫化的温度为225～235℃，时间为23～25h。
本发明提供了一种圆形传动带用橡胶基材料，其采用特定的氟橡胶-硫化体系基料，与吸酸剂、补强剂及颜料以一定比例搭配，能够有效提升材料的运行平稳性，并保证良好的耐摩擦性能，能够用作圆形传动带。
试验结果表明：①本发明提供的橡胶基材料从室温到80℃的拉伸强度及拉伸模量的降低比例在16％以下，拉伸强度降低比例在43％以下，远低于目前常用聚氨酯圆形传动带材料从室温到80℃的拉伸性能降低率(约36％、58％)；②本发明提供的橡胶基材料在10～500rad/s高频率下以及同频率不同温度下的阻尼因子(tanδ)高于目前聚氨酯圆形传动带材料，且tanδ基本都在0.2以上；通过以上两项证明本发明提供的橡胶基材料能够保证氟橡胶圆形传动带的平稳运行。③本发明提供的橡胶基材料的耐摩擦系数与聚氨酯相当，满足了圆形传动带的耐磨性要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为试样的阻尼因子随温度的变化曲线图；
图2为试样在室温下阻尼因子随频率的变化曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种圆形传动带用橡胶基材料，由包括以下质量比组分的原料制得：
Figure BDA0002287448910000051
以各组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料包括：
氟橡胶生胶 38％～80％；
硫化剂 2％～7％；
所述氟橡胶生胶为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶生胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为18～80；
或
以组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料为：
氟橡胶预混胶 40％～87％；
所述氟橡胶预混胶为含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶预混胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为25～65。
本发明采用特定的氟橡胶-硫化体系基料，与吸酸剂、补强剂及颜料以一定比例搭配，能够有效提升材料的运行平稳性，并保证良好的耐摩擦性能，能够用作圆形传动带。
本发明中，所述氟橡胶-硫化体系基料有两种选择，第一种选择如下：
以各组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料包括：
氟橡胶生胶 38％～80％；
硫化剂 2％～7％。
所述氟橡胶生胶为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶生胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为18～80；在上述门尼粘度范围下，除利于混炼外，主要由于其具有合适的分子量等，有助于提高氟橡胶的阻尼性能。
所述门尼粘度(ML1+10 121℃)中，18～80M为粘度，以门尼值为单位；L代表大转子；1代表预热时间，1min；10代表转动时间，10min；121℃代表试验温度；上述门尼粘度还可表示为
Figure BDA0002287448910000061
门尼粘度的测试原理如下：在规定的试验条件下，将生胶或混炼胶填充在模腔与转子之间，转子在充满橡胶的模腔内转动对试样加以一定的剪切力，观测橡胶对所加力矩的抵抗能力；通过转矩测量系统测定橡胶对转子转动时所施加的转矩，并将规定的转矩作为门尼粘度的计量单位；门尼粘度计所得到的转矩值(N·m)就是门尼粘度值(M)，即100M＝8.30N·m(84.6kgf·cm)，因此，一个门尼值单位等于0.083N·m的转矩。
优选的，所述偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物选自Viton A-500、Viton A-700、DyneonTMFC2180和G-801中的一种或几种。其中，Viton A-500和Viton A-700可由杜邦公司提供，DyneonTM FC2180可由3M公司提供，G-801可由日本大金工业株式会社提供。
优选的，所述偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物选自Viton AL-600和G-902中的一种或几种。其中，Viton AL-600可由杜邦公司提供，G-902可由日本大金工业株式会社提供。
所述硫化剂优选为二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物和/或有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物。
其中，更优选的：所述二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物中，主剂为2,2-双-(4-羟苯基)六氟丙烷，助剂为苄基三苯基氯化磷。所述主剂在所述原料中的质量比优选为2％～2.5％；助剂在所述原料中的质量比优选为0.4％～0.7％，更优选为0.4％～0.6％。
其中，更优选的：所述有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物中，主剂为2,5-二甲基-2,5-双己烷，助剂为异氰脲酸三烯丙基酯。所述主剂在所述原料中的质量比优选为1.5％～2.5％，更优选为2.5％～3.5％；助剂在所述原料中的质量比优选为3％～5％，更优选为3％～4％。
对于不含硫化剂的氟橡胶生胶，常用的硫化剂有二胺类硫化剂、过氧类硫化剂等。常用的二胺类硫化剂有N,N，-双亚肉桂基-1,6-己二胺(简称3号硫化剂)，其工艺安全性好。然而，本发明的物料体系中，需要选用上述的二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物和/或有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物，才能与上述氟橡胶生胶及其它助剂配合，提升材料的运行平稳性。
本发明中，所述氟橡胶-硫化体系基料的第二种选择为：氟橡胶预混胶。所述氟橡胶预混胶为含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶预混胶的门尼粘度(ML1+10121℃)为25～65。在上述门尼粘度范围下的预混胶，有助于提高氟橡胶的阻尼性能。所述门尼粘度中各字母及数字的指代含义与前文所述相同，在此不再赘述。
优选的，所述含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物选自Viton A-331C、Viton A-361C、Viton A-401C、Viton A-601C、G-702、G-763F、
Figure BDA0002287448910000071
For 801HS中的一种或几种。其中，Viton A-331C、Viton A-361C、Viton A-401C、Viton A-601C可由杜邦公司提供；G-702、G-763F可由日本大金工业株式会社提供；
Figure BDA0002287448910000072
For 801HS可由苏威公司提供。
优选的，所述含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物选自G-621、G-671、
Figure BDA0002287448910000073
For 3390中的一种或几种。其中，G-621、G-671可由本大金工业株式会社提供；
Figure BDA0002287448910000074
For 3390可由苏威公司提供。
本发明采用上述两种特定的氟橡胶-硫化体系基料作为橡胶材料的基础组分，不仅具有优异的耐磨性能，还能与其它助剂配合，提高材料的阻尼性能和耐热稳定性，从而提升材料用作圆形传动带时的运行稳定性。
本发明中，所述吸酸剂优选为氧化镁。氟橡胶中的常用的吸酸剂由氧化锌、氧化镁与氢氧化钙的混合物(二者以特定比例1:2混合作为吸酸剂时才能得到低压缩永久变形性的硫化胶)等。但本发明中，需要采用单纯的氧化镁作为吸酸剂，才能够与上述氟橡胶及其它助剂配合，提高橡胶材料的耐热稳定性。
本发明中，所述氧化镁的粒径优选为50～70μm；在上述粒径范围内，单位时间内吸酸性能较好，表现为高活性，若粒径过小，则不利于密炼混合操作，且粒子间的相互吸附作用较强容易团聚，影响吸酸性能的发挥，若粒径过大，则吸酸活性差。
本发明中，所述补强剂优选包括以下质量比的组分(所述质量比为各组分在原料配方中的质量比)：
氟化钙 5％～20％；
硫酸钡 5％～35％；
碳黑 0％～5％；
在本发明的一些实施例中，氟化钙用量为5％、6％、7.5％、11％、15％或15.5％；硫酸钡用量为6％、11％、13％、20％、22％或33％；碳黑用量为0％、2％或5％、。
本发明中，优选采用上述不同种类的补强剂搭配，才能配合上述氟橡胶作用，提升材料性能。
本发明中，橡胶基材料作为精密仪器中的圆形传动带，尤其是精密小型仪器中的圆形传动带，不需要圆形带具有非常高的拉伸强度，但是对耐磨性及运行平稳性(阻尼性及耐热稳定性)具有较高要求，对于碳黑，本发明控制其含量为0％～5％，若含量过高，则会导致氟橡胶圆形带的阻尼性能降低，本发明优选采用N990、N774和N660中的一种或几种，能够赋予氟橡胶较好的弹性，且有助于调节阻尼性能。对于氟化钙和硫酸钡，本发明通过控制其含量及粒径来调控材料的阻尼性能，若粒径过大，则在氟橡胶中分散不均匀，粒径过小，则由于比表面积过大而产生聚集体，均不利于材料性能的发挥；若含量过低，则不能有效调控圆形带的拉伸强度、耐磨性能和耐热性，若含量过高，则对氟橡胶的运行形成限制，从而降低阻尼性能。具体的，本发明中，所述氟化钙的粒径优选为5～8μm。所述硫酸钡的粒径优选为0.5～1.5μm。
本发明中，所述颜料的种类没有特殊限制，可以为黑色、酞青蓝、铁红、铁棕等氟橡胶中常用的颜料。
本发明中，圆形传动带用橡胶基材料由包括以下质量比组分的原料制得：
Figure BDA0002287448910000091
具体的，所述原料中各组分比例如下：
Figure BDA0002287448910000092
或
Figure BDA0002287448910000093
优选的，所述原料中各组分比例如下：
Figure BDA0002287448910000094
或
Figure BDA0002287448910000095
本发明提供的圆形传动带用橡胶基材料具有以下有益效果：
(1)本发明提供的橡胶基材料从室温到80℃的拉伸强度及拉伸模量的降低比例在16％以下，拉伸强度降低比例在43％以下，远低于目前常用聚氨酯圆形传动带材料从室温到80℃的拉伸性能降低率(约36％、58％)；
(2)本发明提供的橡胶基材料在10～500rad/s高频率下以及同频率下不同温度下的阻尼因子(tanδ)均高于目前聚氨酯圆形传动带材料，且tanδ都在0.2以上；通过以上两项证明本发明提供的橡胶基材料能够保证氟橡胶圆形传动带的平稳运行。
(3)本发明提供的橡胶基材料的耐摩擦系数与聚氨酯相当，满足了圆形传动带的耐磨性要求。
本发明取得以上效果的主要原因在于：①通过采用特定氟橡胶-硫化体系基料作为基础组分，并通过控制门尼粘度，使材料具有优异的耐磨性、耐热稳定性及阻尼性能；②通过配方中各组分含量的控制，提升整体材料的阻尼性能及耐热稳定性；③通过补强剂种类及氟化钙及硫酸钡粒径的控制，提升材料的阻尼性能，从而提升整体材料的运行稳定性。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的圆形传动带用橡胶基材料的制备方法，包括以下步骤：
a)将氟橡胶-硫化体系基料、吸酸剂、补强剂和颜料经混炼，下片，返炼，得到预制料；
b)对所述预制料进行硫化，得到橡胶基材料。
其中，所述氟橡胶-硫化体系基料、吸酸剂、补强剂和颜料的种类、用量及来源等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。
本发明中，所述步骤a)中，所述氟橡胶-硫化体系基料包括氟橡胶生胶和硫化剂时，混料顺序优选如下：在氟橡胶生胶中依次加入吸酸剂、补强剂、硫化剂。所述氟橡胶-硫化体系基料为氟橡胶预混胶时，混料顺序优选如下：在氟橡胶预混胶中依次加入吸酸剂和补强剂。
所述步骤a)中，所述混炼在开炼机上进行，所述混炼时的辊温优选为20～60℃，在本发明的一些实施例中，所述温度为40～60℃或50～60℃。所述混炼的时间优选为3～5min。
在所述混炼后下片，本发明对所述下片的操作没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规下片操作及条件进行即可。本发明中，在所述下片后，优选停放12小时以上，然后再进行返炼。本发明中，在所述返炼后，优选还进行薄通，所述薄通的次数优选为8～12次，在一些实施例中为10次。经上述处理后，得到预制料。
本发明中，所述步骤b)中，所述硫化优选包括一段硫化和二段硫化。其中，所述一段硫化优选采用平板硫化机进行，硫化的温度优选为165～170℃，时间优选为10～15min。所述二段硫化优选采用热空气老化箱进行，硫化的温度优选为225～235℃，时间优选为23～25h。经上述处理后，得到圆形传动带用橡胶基材料。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
以下实施例和对比例中，所用硫化主剂和助剂2,2-双-(4-羟苯基)六氟丙烷(双酚AF)和苄基三苯基氯化磷(BPP)购自美国杜邦公司；所用氧化镁为日本协和公司的
Figure BDA0002287448910000112
150；所用碳黑为加拿大肯卡伯公司的N990；所用氟化钙购自上海奉平民政实业有限公司，粒径为5～8μm；所用硫酸钡为德国萨哈利本公司的Blanc FixeTM Micro硫酸钡，粒径为0.5～1.5μm；所用不同颜色颜料购自宁波市江东区极土环保科技有限公司。
实施例1
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000111
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 401C、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼4min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍，得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下10min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下23h。硫化的模具为内径83mm线径2mm的圆形带及长20cm宽20cm厚2.5cm的片材。
实施例2
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000121
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 700、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在50-60℃之间，混炼4min，下片后停放18h小时，然后返炼，薄通10遍。得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为165℃下15min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为225℃下24h。硫化的模具同实施例1。
实施例3
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000122
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入日本大金工业株式会社G-801、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、铁棕颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼5min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍。得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下12min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下24h。硫化的模具同实施例1。
实施例4
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000131
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 401C、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼4min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍，得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下10min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下24h。硫化的模具同实施例1。
实施例5
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000132
Figure BDA0002287448910000141
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 401C、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼4min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍，得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下10min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下24h。硫化的模具同实施例1。
实施例6
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000142
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 401C、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼4min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍，得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下10min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下24h。硫化的模具同实施例1。
实施例7
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000143
Figure BDA0002287448910000151
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 401C、氧化镁、硫酸钡、氟化钙、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼4min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍，得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下10min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下24h。硫化的模具同实施例1。
对比例1
商业的聚氨酯圆形传动带，购自石家庄贝克密封科技股份有限公司，牌号为MR644-W7-U70-01+。
对比例2
商业的氟橡胶O型圈，购自石家庄贝克密封科技股份有限公司，牌号为MR644-BK-F70P-02+。
对比例3
1.1原料：
Figure BDA0002287448910000152
1.2制备：
S1、在德国Servitec公司的polymix 150L开炼机上混炼胶料，加料顺序为依次加入杜邦Viton A 401C、氧化镁、碳黑、酞青蓝颜料。混炼时，辊温控制在40-60℃之间，混炼4min，下片后停放24h小时，然后返炼，薄通10遍。得到预制料。
S2、一段硫化采用平板硫化机，硫化条件为170℃下12min；二段硫化采用热空气老化箱，硫化条件为230℃下24h。硫化的模具同实施例1。
实施例8
对实施例1-7及对比例1-3进行耐热稳定性、阻尼性能及耐磨性能测试。其中，圆形带制品剪开后进行拉伸测试，片材按测试标准裁剪后进行耐磨性能、动态热机械仪(DMA)、流变测试。具体如下：
①参照国标GB/T 528-2009利用美国Instron公司的5869型材料试验机对样品在室温及80℃下的拉伸性能进行标准，拉伸速率500mm/min。测试结果参见表1。
②采用美国TA公司的DMA850进行动态热机械性能测试，实验的温度扫描范围是-80℃至100℃，升温速率为5℃/min，频率为30Hz,所用力的上限为10N，压缩量的上限为50μm(线性应变区)。测试结果参见表2和图1，图1为试样的阻尼因子随温度的变化曲线图。
③采用美国TA公司的DHR-2型流变仪进行流变试验测试，选用25mm平行板，测试频率为0.1rad/s-500rad/s，测试的应变0.1％(线性应变区)。测试结果参见表3和图2，图2为试样在室温下阻尼因子随频率的变化曲线图。
④采用济南思达测试技术有限公司的MMW-1微机控制立式万能摩擦磨损试验机进行耐磨性的测试，对磨材料为不锈钢，转速为1000r/min，加载力50N，试验时间2h。测试结果参见表4。
表1样品在室温及80℃下的拉伸性能
Figure BDA0002287448910000161
从表1测试结果可以看出，与对比例1-3相比，实施例1-7所得样品在室温到80℃拉伸模量降低率和拉伸强度降低率明显降低，更有利于保证圆形带在不同温度下的平稳运行。
表2 DMA测试的样品在不同温度下的阻尼因子(tanδ)
样品 25℃(30Hz) 80℃(30Hz)
实施例1 0.337 0.152
实施例2 0.311 0.150
实施例3 0.315 0.148
实施例4 0.323 0.151
实施例5 0.336 0.152
实施例6 0.318 0.149
实施例7 0.342 0.153
对比例1 0.148 0.117
对比例2 0.252 0.120
对比例3 0.289 0.119
表2和图1测试结果反映材料在同样的高频率(30Hz)且不同温度下的阻尼因子(其中，图1为实施例1与对比例1的对比效果)，可以看出，在同样频率和不同温度下(室温和80℃)，与对比例1-3相比，本发明实施例1-7的样品的阻尼因子均较高，证明其更有利于圆形带的平稳运行。
表3流变测试的样品在室温不同频率下的阻尼因子(tanδ)
样品 10rad/s 26.83rad/s 100rad/s 500rad/s
实施例1 0.197 0.329 0.526 0.811
实施例2 0.205 0.301 0.502 0.796
实施例3 0.196 0.306 0.500 0.890
实施例4 0.198 0.317 0.513 0.895
实施例5 0.204 0.326 0.527 0.803
实施例6 0.202 0.305 0.515 0.889
实施例7 0.208 0.338 0.524 0.814
对比例1 0.160 0.156 0.152 0.164
对比例2 0.191 0.248 0.396 0.599
对比例3 0.178 0.292 0.446 0.711
圆形传动带使用时，材料的变形往往在高频率下，即10～500rad/s下，通过表3和图2测试结果可以看出(其中，图2为实施例1-3与对比例1-3的对比效果)，与对比例1-3相比，本发明实施例1-7所得样品在上述不同频率下的阻尼因子均较高，更有利于圆形带的平稳运行，更适用于不同频率下使用圆形传动带的场合。
表4样品在室温下的磨损性能
Figure BDA0002287448910000171
Figure BDA0002287448910000181
由表4测试结果可以看出，本发明实施例1-7的橡胶基材料的耐摩擦性能与聚氨酯材料相当，其满足圆形传动带的使用需求。
综合上述测试结果可以看出，与现有聚氨酯圆形传动带材料及现有氟橡胶密封圈材料相比，本发明提供的橡胶基材料能够保持相当的耐磨性，同时，能够显著提高材料的运行稳定性，可用作圆形传动带使用。具体的：对比例1在室温至80℃的温度区间的拉伸性能变化率较高，阻尼性能较差，不利于圆形带平稳运行。对比例2的耐磨性、上述拉伸性能变化率及阻尼性能均较差，不能作为精密仪器中的圆形带平稳运行。对比例3由于采用了不合适的填料类型和含量，耐磨性、上述拉伸性能变化率及阻尼性能均比实施例1-7差，不能保证其在精密仪器中作为圆形带平稳运行。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种圆形传动带用橡胶基材料，其特征在于，由包括以下质量比组分的原料制得：
Figure FDA0002287448900000011
以各组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料包括：
氟橡胶生胶 38％～80％；
硫化剂 2％～7％；
所述氟橡胶生胶为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶生胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为18～80；
或
以组分在所述原料中的质量比计，所述氟橡胶-硫化体系基料为：
氟橡胶预混胶 40％～87％；
所述氟橡胶预混胶为含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和/或含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物；且所述氟橡胶预混胶的门尼粘度(ML1+10 121℃)为25～65。
2.根据权利要求1所述的橡胶基材料，其特征在于，所述氟橡胶生胶中：
所述偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物选自选自Viton A-500、Viton A-700、DyneonTM FC2180和G-801中的一种或几种；
所述偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物选自Viton AL-600和G-902中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶基材料，其特征在于，所述硫化剂为二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物和/或有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物；
所述二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物中，主剂为2,2-双-(4-羟苯基)六氟丙烷，助剂为苄基三苯基氯化磷；
所述有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物中，主剂为2,5-二甲基-2,5-双己烷，助剂为异氰脲酸三烯丙基酯。
4.根据权利要求1所述的橡胶基材料，其特征在于，所述氟橡胶预混胶中：
所述含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物选自Viton A-331C、Viton A-361C、Viton A-401C、Viton A-601C、G-702、G-763F、
Figure FDA0002287448900000021
For 801HS中的一种或几种；
所述含有二元双酚硫化剂的偏氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物选自G-621、G-671、
Figure FDA0002287448900000022
For 3390中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的橡胶基材料，其特征在于，所述二羟基化合物硫化主剂-助剂复合物中，主剂在所述原料中的质量比为2％～2.5％，助剂在所述原料中的质量比为0.4％～0.7％；
所述有机过氧化物硫化主剂-助剂复合物中，主剂在所述原料中的质量比为1.5％～2.5％，助剂在所述原料中的质量比为3％～5％。
6.根据权利要求1所述的橡胶基材料，其特征在于，以各组分在所述原料中的质量比计，所述补强剂包括：
氟化钙 5％～20％；
硫酸钡 5％～35％；
碳黑 0％～5％。
7.根据权利要求1所述的橡胶基材料，其特征在于，所述吸酸剂为氧化镁；
所述氧化镁的粒径为50～70μm。
8.根据权利要求6所述的橡胶基材料，其特征在于，所述碳黑选自N990、N774和N660中的一种或几种；
所述氟化钙的粒径为5～8μm；
所述硫酸钡的粒径为0.5～1.5μm。
9.一种权利要求1～8中任一项所述的圆形传动带用橡胶基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将氟橡胶-硫化体系基料、吸酸剂、补强剂和颜料经混炼，下片，返炼，得到预制料；
b)对所述预制料进行硫化，得到橡胶基材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述混炼的辊温为20～60℃；
所述步骤b)中，所述硫化包括一段硫化和二段硫化；
所述一段硫化的温度为165～170℃，时间为10～15min；
所述二段硫化的温度为225～235℃，时间为23～25h。
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