技术领域
[0001] 本
发明涉及刹车带，具体涉及一种基于改性复合纤维的刹车带及其制备方法。
背景技术
[0002] 制作刹车带的原料包括以下组分：丁晴
橡胶、DM促进剂、
氧化锌和
硬脂酸作为活性剂、硫磺为硫化剂、
石棉复合材料为填充剂、4010防老剂。加工流程为：配料—胶料混炼—胶料出型—硫化—磨削—检验—
包装。按此技术制备的刹车带基本能满足日常要求，但是由于其填充剂的主要成份为石棉，造成使用过程中的噪音和环境污染。
[0003]
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状
石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及
石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维“外柔内刚”，
质量比金属
铝轻，但强度却高于
钢铁，并且具有耐
腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
[0004] 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，
耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、
拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的
增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，
电路基板等国民经济各个领域。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于改性复合纤维的刹车带及其制备方法。
[0006] 本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
[0007] 一种基于改性复合纤维的刹车带，通过如下重量份的原料制备而成：丁腈橡胶，65～75份；改性复合纤维，20～30份；橡胶促进剂，3～5份；硫化剂，2～4份；4020防老剂，2～4份；石墨，6～8份；纳米
硅藻土，1～3份；硬脂酸锌，2～4份；纳米二氧化
钛，1～3份；纳米
二氧化硅，1～3份；所述改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0008] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为4～6:1；
[0009] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡1～3小时，浸泡
温度为50～60℃，浸泡结束后取出于80～90℃烘2～4小时，即在复合纤维表面
覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯
甲酸单
乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有230～250g乙烯基三乙氧基硅烷、45～55g
苯甲酸单乙醇胺和150～250g甘油；
[0010] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在
聚合物溶液中浸泡1～3小时，浸泡温度为50～60℃，浸泡结束后取出于85～95℃烘2～4小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物
薄膜；所述聚合物溶液为甲基
丙烯酸十二酯和苯乙烯
单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物20～30g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1～2:1。
[0011] 进一步地，所述的刹车带通过如下重量份的原料制成：丁腈橡胶，70份；改性复合纤维，25份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米
硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。
[0012] 进一步地，所述的刹车带通过如下重量份的原料制成：丁腈橡胶，65份；改性复合纤维，20份；橡胶促进剂，3份；硫化剂，2份；4020防老剂，2份；石墨，6份；纳米硅藻土，1份；硬脂酸锌，2份；纳米二氧化钛，1份；纳米二氧化硅，1份。
[0013] 进一步地，所述的刹车带通过如下重量份的原料制成：丁腈橡胶，75份；改性复合纤维，30份；橡胶促进剂，5份；硫化剂，4份；4020防老剂，4份；石墨，8份；纳米硅藻土，3份；硬脂酸锌，4份；纳米二氧化钛，3份；纳米二氧化硅，3份。
[0014] 进一步地，所述橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS。
[0015] 进一步地，所述硫化剂为硫磺。
[0016] 进一步地，改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0017] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0018] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯甲酸单乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、50g苯甲酸单乙醇胺和200g甘油；
[0019] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0020] 进一步地，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，
溶剂为
甲苯，氮气保护下反应6～10小时，反应温度为65～85℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.6～0.8％。
[0021] 所述刹车带的制备方法为：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中
压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压
力为100～300kg/cm2，温度为100～200℃，时间为5～15分钟；所述的硫化的温度为120～160℃，时间为0.5～1.5小时。
[0022] 进一步地，所述刹车带的制备方法为：将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0023] 本发明的优点：
[0024] 本发明提供的刹车带使用改性复合纤维(碳纤维和玻璃纤维复合而成)代替石棉，对人体无危害，且该刹车带
制动效果好。
具体实施方式
[0025] 下面结合
实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
[0026] 实施例1：刹车带的制备
[0027] 原料重量份之比：丁腈橡胶，70份；改性复合纤维，25份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。
[0028] 改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0029] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0030] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯甲酸单乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、50g苯甲酸单乙醇胺和200g甘油；
[0031] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0032] 甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：
[0033] 以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。
[0034] 刹车带的制备方法：
[0035] 将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0036] 实施例2：刹车带的制备
[0037] 原料重量份之比：丁腈橡胶，65份；改性复合纤维，20份；橡胶促进剂，3份；硫化剂，2份；4020防老剂，2份；石墨，6份；纳米硅藻土，1份；硬脂酸锌，2份；纳米二氧化钛，1份；纳米二氧化硅，1份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。
[0038] 改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0039] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0040] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯甲酸单乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、50g苯甲酸单乙醇胺和200g甘油；
[0041] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0042] 甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：
[0043] 以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。
[0044] 刹车带的制备方法：
[0045] 将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0046] 实施例3：刹车带的制备
[0047] 原料重量份之比：丁腈橡胶，75份；改性复合纤维，30份；橡胶促进剂，5份；硫化剂，4份；4020防老剂，4份；石墨，8份；纳米硅藻土，3份；硬脂酸锌，4份；纳米二氧化钛，3份；纳米二氧化硅，3份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。
[0048] 改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0049] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0050] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯甲酸单乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、50g苯甲酸单乙醇胺和200g甘油；
[0051] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0052] 甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：
[0053] 以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。
[0054] 刹车带的制备方法：
[0055] 将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0056] 实施例4：刹车带的制备
[0057] 原料重量份之比：丁腈橡胶，70份；改性复合纤维，22份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。
[0058] 改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0059] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0060] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯甲酸单乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、50g苯甲酸单乙醇胺和200g甘油；
[0061] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0062] 甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：
[0063] 以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。
[0064] 刹车带的制备方法：
[0065] 将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0066] 实施例5：刹车带的制备
[0067] 原料重量份之比：丁腈橡胶，70份；改性复合纤维，28份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。
[0068] 改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0069] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0070] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷、苯甲酸单乙醇胺和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷、50g苯甲酸单乙醇胺和200g甘油；
[0071] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0072] 甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：
[0073] 以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。
[0074] 刹车带的制备方法：
[0075] 将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫2
化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm ，温度为
150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0076] 实施例6：对比实施例，复合纤维改性时不添加苯甲酸单乙醇胺
[0077] 原料重量份之比：丁腈橡胶，70份；改性复合纤维，25份；橡胶促进剂，4份；硫化剂，3份；4020防老剂，3份；石墨，7份；纳米硅藻土，2份；硬脂酸锌，3份；纳米二氧化钛，2份；纳米二氧化硅，2份。橡胶促进剂为橡胶促进剂DDTS，硫化剂为硫磺。
[0078] 改性复合纤维的制备方法包括如下步骤：
[0079] 步骤S1，将碳纤维与玻璃纤维预先加工成复合纤维，二者重量份之比为5:1；
[0080] 步骤S2，将复合纤维在底膜溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于85℃烘3小时，即在复合纤维表面覆盖一层底膜；所述底膜溶液为乙烯基三乙氧基硅烷和甘油的乙醇溶液，每升乙醇溶液溶解有240g乙烯基三乙氧基硅烷和200g甘油；
[0081] 步骤S3，将覆盖底膜的复合纤维在聚合物溶液中浸泡2小时，浸泡温度为55℃，浸泡结束后取出于90℃烘3小时，即在覆盖底膜的复合纤维表面又覆盖一层共聚物薄膜；所述聚合物溶液为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的四氢呋喃溶液，每升四氢呋喃溶解共聚物25g，甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体的摩尔比为1.5:1。
[0082] 甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯单体共聚物的制备方法为：
[0083] 以甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯为原料，边搅拌边加入引发剂偶氮二异丁腈，溶剂为甲苯，氮气保护下反应8小时，反应温度为75℃，最后除溶剂并干燥即得；偶氮二异丁腈的加入重量为甲基丙烯酸十二酯和苯乙烯总重的0.7％。
[0084] 刹车带的制备方法：
[0085] 将原料放入混料机中混合制成压塑料，将该压塑料放入模具中压制成型，再经硫化制成坯料，将坯料切割，制得刹车带；其中，所述的压制成型的压力为200kg/cm2，温度为150℃，时间为10分钟；所述的硫化的温度为140℃，时间为1小时。
[0086] 实施例7：效果实施例
[0087] 分别对实施例1～6制备的刹车带进行性能测试。
[0088] 测试方法：15000次刹车实验，测定前后制动力矩变化和制动时间。
[0089] 测试结果如下表：
[0090] 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
制动时间 4秒 5秒 6秒 6秒 5秒 10秒
[0091] 实施例1～5刹车带测试中，前后制动力矩变化不超过2N·m。
[0092] 结果表明，本发明提供的刹车带使用改性复合纤维(碳纤维和玻璃纤维复合而成)代替石棉，对人体无危害，且该刹车带制动效果好。
[0093] 上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。
