CN113045805A - 一种高强度抗撕裂的橡胶履带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强度抗撕裂的橡胶履带及其制备方法，橡胶履带的制备原料，包括以下组分：天然橡胶；氢化丁腈橡胶；丙烯腈‑丁二烯共聚物；炭黑；聚合物‑金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒；蒙脱石纳米颗粒；防老剂；促进剂；富勒烯纳米纤维；溴化四丁基铵；CHCl3。本发明通过添加自制备的聚合物‑金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒，该颗粒在制备过程中通过聚合物的添加，能够与羟基磷灰石纳米颗粒的各种官能团进行界面结合，并且由于金刚石的添加而得到的具有改善最终履带制备原材料的机械性能。制备原料中由于加入了富勒烯纳米纤维与蒙脱石纳米颗粒，能够分别从线条层级和点级两方面增加最终合成的橡胶履带的孔隙率和线条层面的抗拉伸冲击力。

Description

一种高强度抗撕裂的橡胶履带及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶履带技术领域，具体涉及一种高强度抗撕裂的橡胶履带及其制备方法。
背景技术
随着我国对农业生产领域的研究深入，农机设计生产成绩显著，农业自动化与机械化的大量普及，农用车在农业生活生产等方面发挥着积极作用。我国的农耕地形十分复杂，也对农机的驾驶性能提出了更高要求。在20世纪90年代以前，市场上履带轮式拖拉机还是很常见的，且过去的履带拖拉机，其履带都是钢制的。与其相比，用橡胶作履带的拖拉机不但重量轻、振动小，不会破坏铺设路面，而且损耗低，寿命长，即使较于轮胎，也具有更好的通过性。现于世界各地都具有广泛的应用。
但是现有技术中的橡胶履带制备原材料具有使用寿命短，使用一段时间后易开裂，不耐撕裂，机械硬度性能差的特点，因此急需一种高强度抗撕裂的橡胶履带及其制备方法。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种添加自制备的通过聚合物的添加，能够与羟基磷灰石纳米颗粒的各种官能团进行界面结合，并且由于金刚石的添加而得到的具有改善最终履带制备原材料的机械性能的聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的一种高强度抗撕裂的橡胶履带及其制备方法。
本发明提供如下技术方案：一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其制备原料按重量组分计，包括以下组分：
Figure RE-GDA0003037547860000021
所述促进剂是促进剂TATD和促进剂TMTS的混合。
进一步地，蒙脱石纳米颗粒的粒径为15nm～30nm。
进一步地，所述聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure RE-GDA0003037547860000022
Figure RE-GDA0003037547860000031
进一步地，所述聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：将所述重量份的纳米金刚石于高温、空气气氛下热氧化1h～ 1.25h，以使在所述纳米金刚石表面的含氧基团转化为羧酸，得到带有羧酸官能团的纳米金刚石；
S2：将所述S1步骤得到的带有羧酸官能团的纳米金刚石置于 60℃～70℃、氮气气氛下与所述重量份的亚硫酰氯混合，进行回流搅拌10min～15min，然后将混合物冷却至室温，然后采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀，以去除多余的亚硫酰氯，得到酰氯接枝纳米金刚石；
S3：将所述重量份的六氟化磷溶于蒸馏水中，形成六氟化磷水溶液，将二分之一所述重量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和所述重量份的聚合物加入到所述六氟化磷水溶液中，以300rpm～500rpm转速搅拌 30min～45min，搅拌过程中不断滴加所述重量份的二甲基甲酰胺，得到端丙烯酸酯官能团的聚合物；
S4：将所述步骤S3得到的端丙烯酸酯官能团的聚合物与所述所述S2步骤得到的酰氯接枝纳米金刚石混合，分散在无水四氢呋喃中，将该混合物在氮气气氛下、室温下搅拌2h～3h，通过2次-3次离心和丙酮洗涤收集沉淀，分离得到聚合物-金刚石接枝共聚物；
S5：将所述重量份的CaCl2和所述重量份的(NH4)2HPO4溶于蒸馏水中，于500rpm～1000rpm转速下搅拌20min～30min；
S6：将所述重量份的NH4OH加入到所述S5步骤得到的混合物中，以150rpm～200rpm转速搅拌10min～20min后静置15min，将得到的沉淀采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，得到羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀；
S7：将所述S6步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀于 600℃～800℃下烧结3h～4h，得到粒径为25nm～30nm的羟基磷灰石纳米颗粒；
S8：将所述S7步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒与所述S4步骤得到的聚合物-金刚石接枝共聚物混合，于35℃～45℃下超声振动 10min～20min，然后加入作为活性稀释剂的剩余二分之一所述重量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和所述重量份的2,2-偶氮二异丁腈，于40℃～50℃下以100rpm～200rpm转速搅拌20min，得到所述聚合物- 金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。其中，2,2-偶氮二异丁腈作为引发剂。
进一步地，所述聚合物为聚苯胺、聚乙炔、聚对苯、聚吡啶中的一种或多种。
进一步地，所述步骤S1中热氧化所述纳米金刚石的温度为 430℃～450℃。
进一步地，所述S2步骤中的采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀为在浴式超声波仪中以40W～60W功率超声振荡0.5min～ 1min，然后在3000rpm～5000rpm转速下离心10min～30min，重复进行2次～3次，直到离心得到的上层液体呈无色。
进一步地，所述纳米金刚石的粒径为30nm～50nm。
进一步地，所述六氟化磷水溶液的浓度为0.2M～0.5M。
进一步地，所述富勒烯纳米纤维的尺寸为10nm～15nm。
本发明还提供上述一种高强度抗撕裂的橡胶履带的制备方法，包括以下步骤：
M1：将所述重量份的天然橡胶、所述重量份的氢化丁腈橡胶、所述重量份的丙烯腈-丁二烯共聚物于40℃～50℃下以200rpm～ 300rpm转速搅拌30min～60min；
M2：向所述M1步骤得到的混合物中加入所述重量份的炭黑、所述重量份的聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒、所述重量份的蒙脱石纳米颗粒、所述重量份的CHCl3和所述重量份的溴化四丁基铵于 60℃～65℃下以150rpm～200rpm转速搅拌30min；其中CHCl3和所述重量份的溴化四丁基铵作为相转移催化剂；
M3：向所述M2步骤得到的混合物中加入所述重量份的富勒烯纳米纤维、所述重量份的促进剂和所述重量份的防老剂，于室温下搅拌20min～30min后，注入履带模具中，于室温下晾晾成型，得到所述高强度抗撕裂的橡胶履带。
本发明的有益效果为：
1、聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒改善了羟基磷灰石的易碎、易破裂的晶体结构，通过聚合物的添加，能够与羟基磷灰石纳米颗粒的各种官能团进行界面结合，其由于加入了金刚石，在金刚石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于金刚石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电，因此，加入的金刚石和与羟基磷灰石纳米颗粒的各种官能团进行界面结合改善了聚合物的弯曲强度过大，柔韧性过大的缺陷，且无需任何偶联剂的同时，增大了羟基磷灰石的单位体积分散相的界面面积，进而增强了羟基磷灰石作为纳米陶瓷晶体的机械性能，共同改善了最终形成的橡胶履带制备原材料的机械强度和断裂伸长率。
2、制备原料中由于加入了富勒烯纳米纤维与蒙脱石纳米颗粒，能够分别从线条层级和点级两方面增加最终合成的橡胶履带的孔隙率和线条层面的抗拉伸冲击力，进而提高了橡胶履带的机械强度和抗撕裂性能。
3、本发明中添加了蒙脱石纳米颗粒，部分替代炭黑，以起到炭黑的增强填料效果，同时减少炭黑的使用量，减少来自于石油副产物的炭黑的使用量，降低了生产成本。
4、本申请采用的丙烯腈-丁二烯共聚物是一种合成极性橡胶，具有优异的耐油性和耐热性，适中的成本，加工性，更好的耐酸性，脂肪族烃等使其成为工业应用的理想材料，采用天然橡胶、丁腈橡胶生坯强度、柔韧性、阻燃性和导电性较差。
5、聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒中的聚合物为导电聚合物，通过与不导电的金刚石和羟基磷灰石原料的制备，中和了其导电能力，在改变了金刚石不导电的晶体结构的同时，也与羟基磷灰石纳米颗粒的界面结合，进而使最终得到的橡胶履带的电阻率增大，介电常数提高，进而介电损耗降低，避免了其所具有的导电能力过高而带来的对农机上现代化无线通信设备的信号干扰，妨碍了现代化农业生产的顺利农作。
具体实施例方式
下面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
本实施例提供的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其制备原料按重量组分计，包括以下组分：
Figure RE-GDA0003037547860000071
Figure RE-GDA0003037547860000081
0.5份促进剂是0.2份促进剂TATD和0.3份促进剂TMTS的混合。
其中，所述聚苯胺-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure RE-GDA0003037547860000082
聚苯胺-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：将32.5份的纳米金刚石于440℃高温、空气气氛下热氧化 1.05h，以使在所述纳米金刚石表面的含氧基团转化为羧酸，得到带有羧酸官能团的纳米金刚石；
S2：将S1步骤得到的带有羧酸官能团的纳米金刚石置于65℃、氮气气氛下与1.25份的亚硫酰氯混合，进行回流搅拌13min，然后将混合物冷却至室温，然后采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀，在浴式超声波仪中以40W～60W功率超声振荡0.5min～1min，然后在3000rpm～5000rpm转速下离心10min～ 30min，重复进行2次，直到离心得到的上层液体呈无色，以去除多余的亚硫酰氯，得到酰氯接枝纳米金刚石；
S3：将16.5份的六氟化磷溶于蒸馏水中，形成浓度为0.35M的六氟化磷水溶液，将4份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和27.5份的聚苯胺加入到六氟化磷水溶液中，以400rpm转速搅拌37min，搅拌过程中不断滴加12.5份的二甲基甲酰胺，得到端丙烯酸酯官能团的聚苯胺；
S4：将所述步骤S3得到的端丙烯酸酯官能团的聚苯胺与所述S2 步骤得到的酰氯接枝纳米金刚石混合，分散在无水四氢呋喃中，将该混合物在氮气气氛下、室温下搅拌2.5h，通过2次离心和丙酮洗涤收集沉淀，分离得到聚苯胺-金刚石接枝共聚物；
S5：将45份的CaCl2和27份的(NH4)2HPO4溶于蒸馏水中，于750rpm转速下搅拌25min；
S6：将37.5份的NH4OH加入到所述S5步骤得到的混合物中，以175rpm转速搅拌15min后静置15min，将得到的沉淀采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，得到羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀；
S7：将所述S6步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀于700℃下烧结3.5h，得到粒径为28nm的羟基磷灰石纳米颗粒；
S8：将S7步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒与所述S4步骤得到的聚苯胺-金刚石接枝共聚物混合，于40℃下超声振动15min，然后加入作为活性稀释剂的剩余2份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和7.5份的引发剂2,2-偶氮二异丁腈，于45℃下以150rpm转速搅拌20min，得到所述聚苯胺-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。
本实施例还提供上述高强度抗撕裂的橡胶履带的制备方法，包括以下步骤：
M1：将25份的天然橡胶、12.5份的氢化丁腈橡胶、10份的丙烯腈-丁二烯共聚物于45℃下以250rpm转速搅拌45min；
M2：向所述M1步骤得到的混合物中加入10.5份的炭黑、10份的聚苯胺-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒、6.5份的蒙脱石纳米颗粒、6 份的CHCl3和3.5份的溴化四丁基铵于63℃下以175rpm转速搅拌 30min；其中CHCl3和所述重量份的溴化四丁基铵作为相转移催化剂；
M3：向所述M2步骤得到的混合物中加入8.5份尺寸为12nm的富勒烯纳米纤维、0.5份的促进剂和0.75份的防老剂，于室温下搅拌 20min～30min后，注入履带模具中，于室温下晾晾成型，得到所述高强度抗撕裂的橡胶履带。
蒙脱石纳米颗粒的粒径为20nm。
实施例2
本实施例提供的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其制备原料按重量组分计，包括以下组分：
Figure RE-GDA0003037547860000111
0.3份促进剂是0.1份的促进剂TATD和0.2份的TMTS的混合。
其中，聚乙炔-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure RE-GDA0003037547860000112
Figure RE-GDA0003037547860000121
聚乙炔-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：将25份的纳米金刚石于430℃高温、空气气氛下热氧化1h，以使在所述纳米金刚石表面的含氧基团转化为羧酸，得到带有羧酸官能团的纳米金刚石；
S2：将S1步骤得到的带有羧酸官能团的纳米金刚石置于60℃、氮气气氛下与1份的亚硫酰氯混合，进行回流搅拌10min，然后将混合物冷却至室温，然后采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀，在浴式超声波仪中以40W功率超声振荡0.5min，然后在3000rpm转速下离心10min，重复进行2次，直到离心得到的上层液体呈无色，以去除多余的亚硫酰氯，得到酰氯接枝纳米金刚石；
S3：将15份的六氟化磷溶于蒸馏水中，形成浓度为0.2M的六氟化磷水溶液，将1.5份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和25份的聚乙炔加入到所述六氟化磷水溶液中，以300rpm转速搅拌30min，搅拌过程中不断滴加1份的二甲基甲酰胺，得到端丙烯酸酯官能团的聚乙炔；
S4：将步骤S3得到的端丙烯酸酯官能团的聚乙炔与S2步骤得到的酰氯接枝纳米金刚石混合，分散在无水四氢呋喃中，将该混合物在氮气气氛下、室温下搅拌2h，通过2次离心和丙酮洗涤收集沉淀，分离得到聚乙炔-金刚石接枝共聚物；
S5：将40份的CaCl2和24份的(NH4)2HPO4溶于蒸馏水中，于 500rpm转速下搅拌20min；
S6：将30份的NH4OH加入到S5步骤得到的混合物中，以150rpm 转速搅拌10min后静置15min，将得到的沉淀采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，得到羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀；
S7：将S6步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀于600℃下烧结3h，得到粒径为25nm的羟基磷灰石纳米颗粒；
S8：将S7步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒与S4步骤得到的聚乙炔-金刚石接枝共聚物混合，于35℃下超声振动10min，然后加入作为活性稀释剂的剩余1.5份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和所述重量份的引发剂2,2-偶氮二异丁腈，于40℃下以100rpm转速搅拌20min，得到所述聚乙炔-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。
本实施例还提供上述高强度抗撕裂的橡胶履带的制备方法，包括以下步骤：
M1：将20份的天然橡胶、10份的氢化丁腈橡胶、8份的丙烯腈 -丁二烯共聚物于40℃下以200rpm转速搅拌30min；
M2：向M1步骤得到的混合物中加入6份的炭黑、5份的聚乙炔 -金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒、5份的蒙脱石纳米颗粒、5份的CHCl3和2份的溴化四丁基铵于60℃下以150rpm转速搅拌30min；其中 CHCl3和所述重量份的溴化四丁基铵作为相转移催化剂；
M3：向M2步骤得到的混合物中加入7份的尺寸为10nm的富勒烯纳米纤维、0.3份的促进剂和0.5份的防老剂，于室温下搅拌20min 后，注入履带模具中，于室温下晾晾成型，得到所述高强度抗撕裂的橡胶履带。
蒙脱石纳米颗粒的粒径为15nm。
实施例3
本实施例提供的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其制备原料按重量组分计，包括以下组分：
Figure RE-GDA0003037547860000141
0.8份的促进剂是0.4份的促进剂TATD和0.4份的促进剂TMTS 的混合。
蒙脱石纳米颗粒的粒径为30nm。
聚吡啶-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure RE-GDA0003037547860000151
聚吡啶-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：将40份的粒径为50nm的纳米金刚石于450℃高温、空气气氛下热氧化1h，以使在所述纳米金刚石表面的含氧基团转化为羧酸，得到带有羧酸官能团的纳米金刚石；
S2：将S1步骤得到的带有羧酸官能团的纳米金刚石置于70℃、氮气气氛下与1.5份的亚硫酰氯混合，进行回流搅拌15min，然后将混合物冷却至室温，然后采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀，在浴式超声波仪中以60W功率超声振荡1min，然后在5000rpm转速下离心30min，重复进行3次，直到离心得到的上层液体呈无色，以去除多余的亚硫酰氯，得到酰氯接枝纳米金刚石；
S3：将18份的六氟化磷溶于蒸馏水中，形成浓度为0.5M的六氟化磷水溶液，将2.5份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和30份的聚吡啶加入到六氟化磷水溶液中，以500rpm转速搅拌45min，搅拌过程中不断滴加15份的二甲基甲酰胺，得到端丙烯酸酯官能团的聚吡啶；
S4：将步骤S3得到的端丙烯酸酯官能团的聚吡啶与所述S2步骤得到的酰氯接枝纳米金刚石混合，分散在无水四氢呋喃中，将该混合物在氮气气氛下、室温下搅拌3h，通过3次离心和丙酮洗涤收集沉淀，分离得到聚吡啶-金刚石接枝共聚物；
S5：将50份的CaCl2和30份的(NH4)2HPO4溶于蒸馏水中，于 1000rpm转速下搅拌30min；
S6：将45份的NH4OH加入到S5步骤得到的混合物中，以200rpm 转速搅拌20min后静置15min，将得到的沉淀采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，得到羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀；
S7：将S6步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀于800℃下烧结4h，得到粒径为30nm的羟基磷灰石纳米颗粒；
S8：将S7步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒与S4步骤得到的聚吡啶-金刚石接枝共聚物混合，于45℃下超声振动20min，然后加入作为活性稀释剂的剩余2.5份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和10份的引发剂2,2-偶氮二异丁腈，于50℃下以200rpm转速搅拌20min，得到聚吡啶-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。
本实施例还提供上述高强度抗撕裂的橡胶履带的制备方法，包括以下步骤：
M1：将30份的天然橡胶、15份的氢化丁腈橡胶、12份的丙烯腈-丁二烯共聚物于50℃下以300rpm转速搅拌60min；
M2：向M1步骤得到的混合物中加入15份的炭黑、15份的聚吡啶-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒、8份的蒙脱石纳米颗粒、7份的CHCl3和5份的溴化四丁基铵于65℃下以200rpm转速搅拌30min；其中 CHCl3和所述重量份的溴化四丁基铵作为相转移催化剂；
M3：向M2步骤得到的混合物中加入10份的富勒烯纳米纤维、 0.8份的促进剂和1份的防老剂，于室温下搅拌30min后，注入履带模具中，于室温下晾晾成型，得到所述高强度抗撕裂的橡胶履带。
对比例1
本实施例与实施例1的区别仅在于，不采用聚苯胺-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒，其余组分和重量份占比与实施例1一致，制备方法中M2步骤不采用聚吡啶-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。
对比例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，采用聚乙烯代替聚苯胺，最终制备得到聚乙烯-金刚石//羟基磷灰石纳米颗粒，其余组分和重量份占比与实施例1一致，制备方法中M2步骤采用聚乙烯--金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒代替聚苯胺-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。
对比例3
本实施例与实施例1的区别仅在于，不采用蒙脱石颗粒和富勒烯纳米纤维，，其余组分和重量份占比与实施例1一致。
测试例1
分别测试本发明实施例1-3以及对比例1-3的橡胶履带的拉伸强度、断裂伸长率、机械强度。结果如表1所示。
表1
指标 拉伸强度 断裂伸长率 机械强度
实施例1 20.8MPa 310 12邵氏A
实施例2 21.2MPa 321 15邵氏A
实施例3 23.9MPa 335 21邵氏A
对比例1 10.5MPa 106 3邵氏A
对比例2 12.1MPa 154 5邵氏A
对比例3 13.6MPa 206 7邵氏A
测试例1
分别测试本发明实施例1-3以及对比例1-3的橡胶履带的电阻率、介电常数和介电损耗。结果如表2所示。
表2
指标 电阻率 介电常数 介电损耗
实施例1 4.68×10<sup>6</sup> 598 0.16
实施例2 2.14×10<sup>6</sup> 612 0.10
实施例3 1.05×10<sup>6</sup> 634 0.08
对比例1 6.30×10<sup>5</sup> 361 0.36
对比例2 10.28×10<sup>6</sup> 212 0.28
对比例3 7.88×10<sup>6</sup> 103 0.20
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，其制备原料按重量组分计，包括以下组分：
Figure FDA0002978376160000011
所述蒙脱石纳米颗粒的粒径为15nm～30nm。
2.根据权利要求1所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：
Figure FDA0002978376160000012
Figure FDA0002978376160000021
3.根据权利要求2所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1：将所述重量份的纳米金刚石于高温、空气气氛下热氧化1h～1.25h，以使在所述纳米金刚石表面的含氧基团转化为羧酸，得到带有羧酸官能团的纳米金刚石；
S2：将所述S1步骤得到的带有羧酸官能团的纳米金刚石置于60℃～70℃、氮气气氛下与所述重量份的亚硫酰氯混合，进行回流搅拌10min～15min，然后将混合物冷却至室温，然后采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀，以去除多余的亚硫酰氯，得到酰氯接枝纳米金刚石；
S3：将所述重量份的六氟化磷溶于蒸馏水中，形成六氟化磷水溶液，将二分之一所述重量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和所述重量份的聚合物加入到所述六氟化磷水溶液中，以300rpm～500rpm转速搅拌30min～45min，搅拌过程中不断滴加所述重量份的二甲基甲酰胺，得到端丙烯酸酯官能团的聚合物；
S4：将所述步骤S3得到的端丙烯酸酯官能团的聚合物与所述S2步骤得到的酰氯接枝纳米金刚石混合，分散在无水四氢呋喃中，将该混合物在氮气气氛下、室温下搅拌2h～3h，通过2次-3次离心和丙酮洗涤收集沉淀，分离得到聚合物-金刚石接枝共聚物；
S5：将所述重量份的CaCl2和所述重量份的(NH4)2HPO4溶于蒸馏水中，于500rpm～1000rpm转速下搅拌20min～30min；
S6：将所述重量份的NH4OH加入到所述S5步骤得到的混合物中，以150rpm～200rpm转速搅拌10min～20min后静置15min，将得到的沉淀采用聚偏氟乙烯滤膜过滤，得到羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀；
S7：将所述S6步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒前驱体沉淀于600℃～800℃下烧结3h～4h，得到粒径为25nm～30nm的羟基磷灰石纳米颗粒；
S8：将所述S7步骤得到的羟基磷灰石纳米颗粒与所述S4步骤得到的聚合物-金刚石接枝共聚物混合，于35℃～45℃下超声振动10min～20min，然后加入作为活性稀释剂的剩余二分之一所述重量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯和所述重量份的2,2-偶氮二异丁腈，于40℃～50℃下以100rpm～200rpm转速搅拌20min，得到所述聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述聚合物为聚苯胺、聚乙炔、聚对苯、聚吡啶中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述步骤S1中热氧化所述纳米金刚石的温度为430℃～450℃。
6.根据权利要求3所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述S2步骤中的采用无水四氢呋喃洗涤过滤得到的沉淀的过程为在浴式超声波仪中以40W～60W功率超声振荡0.5min～1min，然后在3000rpm～5000rpm转速下离心10min～30min，重复进行2次～3次，直到离心得到的上层液体呈无色。
7.根据权利要求2所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述纳米金刚石的粒径为30nm～50nm。
8.根据权利要求3所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述六氟化磷水溶液的浓度为0.2M～0.5M。
9.根据权利要求1所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带，其特征在于，所述富勒烯纳米纤维的尺寸为10nm～15nm。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种高强度抗撕裂的橡胶履带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
M1：将所述重量份的天然橡胶、所述重量份的氢化丁腈橡胶、所述重量份的丙烯腈-丁二烯共聚物于40℃～50℃下以200rpm～300rpm转速搅拌30min～60min；
M2：向所述M1步骤得到的混合物中加入所述重量份的炭黑、所述重量份的聚合物-金刚石/羟基磷灰石纳米颗粒、所述重量份的蒙脱石纳米颗粒、所述重量份的CHCl3和所述重量份的溴化四丁基铵于60℃～65℃下以150rpm～200rpm转速搅拌30min；
M3：向所述M2步骤得到的混合物中加入所述重量份的富勒烯纳米纤维、所述重量份的促进剂和所述重量份的防老剂，于室温下搅拌20min～30min后，注入履带模具中，于室温下晾晾成型，得到所述高强度抗撕裂的橡胶履带。
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