同步带用骨架材料

早些年生产的聚氨酯同步带，骨架材料一般采用镀铜钢丝，因为这种在轮胎、胶管中普遍采用的骨架材料强度较高，且货源充足。但用钢丝作为骨架材料制成的同步带经使用后伸长率大，同步带节距伸长，导致与同步带轮啮合不良，造成跳齿，使带子很快损坏。分析其原因，可能是钢丝的初始模量小，在运行中受拉力变形较大。钢丝的其他缺点是与橡胶粘合不良，易被抽出；钢丝在潮湿环境下易生锈，易与橡胶脱粘；钢丝的不均匀性和扭曲也往往引起胶带变形或跑偏。这些因素都加速了同步带的损坏。由于钢丝做骨架材料不能满足同步带的应用要求，必须寻找新的骨架材料。随着工业技术的发展，玻璃纤维制造中的拉丝、加捻、后处理等工艺的改进，制出了性能好的玻璃纤维线绳，它具有抗拉强度高、模量大、耐热性好、尺寸稳定性好、伸长小、比钢丝易与橡胶粘合等优点。较之钢丝同步带，玻纤绳同步带能在任何气候条件下工作，在潮湿条件下不会锈蚀。为了提高玻纤绳的抗曲挠性和与橡胶的粘合性能，用丁二烯、苯乙烯、丁二烯吡啶三元共聚物胶乳或与氯丁胶乳的共混物对玻纤绳进行浸渍 J。用玻纤绳制造的同步带基本上能满足当前汽车和一般工业传动的要求。但玻纤绳也存在许多缺点，如脆性、不耐曲折和对冲击负荷稳定性差，这往往引起同步带的使用可靠性降低。也曾有人用聚酯、碳纤维线绳等试做同步带的抗拉体材料，效果均不好。

近年来开始采用芳纶线绳做同步带的骨架材料。芳纶与其他常用骨架材料比较有如下优点：密度仅为钢丝的五分之一，玻纤的二分之一；在等重量下，强度为钢丝的8倍，玻纤的3倍，模量约为钢丝和玻纤的2倍；在同体积下，芳纶的强度比钢丝和玻纤高约50％ ，模量比钢丝小，但比玻纤略高。但是芳纶的断裂伸长率比钢丝高，比玻纤略高。芳纶的这种性能主要是由其高结晶、高取向的大分子结构决定的。芳纶的拉伸性能、弯曲性能、扭转性能的所有指标均高于传统的同步带骨架材料，它比强度大且密度小，这对提高同步带的承载能力、减轻同步带的重量、减少同步带运行时的离心力和振动特别有利。芳纶的高模量、低伸长率及蠕变小赋予同步带良好的尺寸稳定性，使用中不伸长。芳纶耐高温，最高使用温度可达240℃ ，160℃下经500 h强力几乎不下降，所以是制造同步带的良好材料。现在人们已将芳纶1414作为骨架材料用于同步带中。

表1 各种纤维力学性能比较

另外，美国的Dow Chemical公司还将聚酰亚胺(P84)纤维和聚苯并咪唑(PBI)纤维等合成纤维用于同步带上，只是由于价格原因，目前尚未推广。预计上述芳纶和这两种纤维都会成为将来同步带骨架材料的主选材料。