CN101927893B - 纳米传送带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米传送带，由帘子布或帆布和覆盖在帘子布或帆布上的高聚物复合材料组成，所述高聚物复合材料由包括如下重量份数的原料组成：氯丁橡胶20～40、丁腈橡胶5～10、天然橡胶5～10、聚氯乙烯5～15、二辛脂10～20、氯化石蜡2～5、三氧化二锑2～5、磷酸三甲苯脂2～5、钛酸异丙脂0.1～0.3、对苯二酚二苄醚0.1～0.5、二硫化四甲基秋兰姆0.1～0.5、硫磺0.3～0.6、炭黑2～5、纳米颗粒1～3.6。本发明制备的纳米传送带表面电阻率为1.5×105Ω，体电阻率为3.0×103Ω·m，续燃时间为1.3秒，阴燃时间为0秒，而且经水浸泡70小时后，其抗静电、阻燃性能均无明显变化。

Description

纳米传送带及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿用传送带，具体涉及一种煤矿用纳米安全型传送带及其制备方法。
背景技术
橡胶、塑料原系易燃烧易积累静电的高电阻率材料，材料的表面电阻率高达1013Ω。这种材料在与其它物体相互摩擦或接触分离时极易积累大量的静电，在有瓦斯的煤矿环境中，特别是在干燥的采煤区，材料随时都会因为接触分离或摩擦产生静电火花放电，引爆瓦斯，目前一些企业生产的抗静电传送带实际上不少是静电指标超标的。比如“防止静电通用导则”国家标准GB12158-20067.2.1条指出，正常情况下，普通环境所用的材料的表面电阻率、体电阻率应分别低于1011Ω和1010Ω·m时，不会因静电积累引起危害，而对于燃爆危险程度较高的环境，表面电阻率和体电阻率应分别低于108Ω和106Ω·m。而目前不少单位煤矿使用的高聚物材料抗静电标准仍是执行的前者，即表面电阻率低于1011Ω或表面电阻低于109Ω(表面电阻率单位＝81.4×表面电阻单位)，这在有瓦斯的煤矿环境表面电阻率大于国标三个数量级，自然就存在着静电放电引爆瓦斯的安全隐患。要解决高聚物材料防静电问题，采用传统的抗静电剂填充塑料橡胶等高聚物的改性技术或用炭黑填充高聚物的改性技术是根本不行的，这两种方法最多使材料的表面电阻率达到1010Ω水平，距离防静电标准仍然还差两个数量级，不会消除因材料静电积累造成的静电安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是橡胶、塑料在与其它物体相互摩擦或接触分离时极易积累大量的静电而存在安全隐患，提供一种纳米安全型传送带。
本发明的技术方案是：一种纳米传送带，由帘子布或帆布和覆盖在帘子布或帆布上的高聚物复合材料组成，所述高聚物复合材料由包括如下重量份数的原料组成：氯丁橡胶20～40、丁腈橡胶5～10、天然橡胶5～10、聚氯乙烯5～15、二辛脂10～20、氯化石蜡2～5、三氧化二锑2～5、磷酸三甲苯脂2～5、钛酸异丙脂0.1～0.3、对苯二酚二苄醚0.1～0.5、二硫化四甲基秋兰姆0.1～0.5、硫磺0.3～0.6、炭黑2～5、纳米颗粒1～3.6；所述纳米颗粒由如下重量份数的物质组成：纳米炭黑0.1～1、纳米氧化锌0.5～1.5、纳米二氧化钛0.2～0.5、纳米碳酸钙0.2～0.6。
所述高聚物复合材料还包括1～15重量份数的陶土。
纳米传送带的制备方法，它是由下述步骤制备：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中硫化成型，收卷最后进行检测。
所述胶炼温度为40～60℃。
所述硫化条件是温度150～160℃，时间20～25分钟。
本发明的有益效果是：本发明制备的纳米传送带，在开封铁塔橡胶集团机械系能检测结果为：纵向全厚度拉断强度817N/mm；纵向全厚度拉断伸长率20.7％；横向全厚度拉断强度344N/mm；横向全厚度拉断伸长率18.3％。
本发明制备的纳米传送带在温度18℃，相对湿度40％的环境条件下，表面电阻率为1.5×105Ω，体电阻率为3.0×103Ω·m，续燃时间为1.3秒，阴燃时间为0秒，而且经水浸泡70小时后，其抗静电、阻燃性能均无明显变化，样品经中国科学院应用物理研究所扫描电镜观察分析，纳米颗粒在高聚物中呈葡萄状优良结构分布。该复合材料在纳米颗粒表面处理及填充工艺中，使纳米填料成溶胶状态，有效地防止了纳米材料填充工艺对环境的污染，同时适量的添加了微量的纳米碳酸钙，有效地提高了传送带的力学性能。合成时由于填充了大量的陶土，大大降低了材料的价格，使项目产业化成为可能。
具体实施方式
实施例1
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：氯丁橡胶240g、丁腈橡胶60g、天然橡胶60g、聚氯乙烯100g、二辛脂100g、氯化石蜡40g、磷酸三甲苯脂20g、三氧化二锑30g、陶土100g、二硫化四甲基秋兰姆4.5g、对苯二酚二苄醚4g、硫磺5g、钛酸异丙脂4g、炭黑20g、纳米炭黑4g、纳米碳酸钙3g、纳米氧化锌9g、纳米二氧化钛5g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为40℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为150℃的条件下硫化成型20分钟，收卷最后进行检测。
实施例2
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶230g、丁腈橡胶50g、天然橡胶50g、聚氯乙烯100g、二辛脂110g、氯化石蜡36g、磷酸三甲苯脂40g、三氧化二锑40g、陶土90g、二硫化四甲基秋兰姆4g、对苯二酚二苄醚3.5g、硫磺4.5g、钛酸异丙脂3.5g、炭黑50g、纳米碳酸钙4.5g、纳米氧化锌7g、纳米炭黑1g、纳米二氧化钛1g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为60℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为160℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
实施例3
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶230g、丁腈橡胶50g、天然橡胶50g、聚氯乙烯90g、二辛脂110g、纳米氧化锌6g、氯化石蜡34g、磷酸三甲苯脂30g、三氧化二锑40g、陶土85g、二硫化四甲基秋兰姆3.5g、对苯二酚二苄醚3g、硫磺4g、钛酸异丙脂3.5g、炭黑30g、纳米碳酸钙3.5g、纳米炭黑3g、纳米二氧化钛4g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为50℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为155℃的条件下硫化成型22分钟，收卷最后进行检测。
实施例4
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶220g、丁腈橡胶40g、天然橡胶40g、聚氯乙烯80g、二辛脂110g、纳米氧化锌6g、氯化石蜡34g、磷酸三甲苯脂30g、三氧化二锑40g、陶土80g、二硫化四甲基秋兰姆3.5g、对苯二酚二苄醚3g、硫磺4.5g、钛酸异丙脂3g、炭黑25g、纳米碳酸钙3g、纳米炭黑2g、纳米二氧化钛3g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为60℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为150℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
实施例5
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶200g、丁腈橡胶50g、天然橡胶50g、聚氯乙烯50g、二辛脂100g、氯化石蜡20g、三氧化二锑20g、磷酸三甲苯脂20g、钛酸异丙脂1g、对苯二酚二苄醚1g、二硫化四甲基秋兰姆1g、硫磺3g、炭黑20g、纳米炭黑1g、纳米氧化锌5g、纳米二氧化钛2g、纳米碳酸钙2g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为60℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为160℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
实施例6
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶400g、丁腈橡胶100g、天然橡胶100g、聚氯乙烯150g、二辛脂200g、氯化石蜡50g、三氧化二锑50g、磷酸三甲苯脂50g、钛酸异丙脂3g、对苯二酚二苄醚5g、二硫化四甲基秋兰姆5g、硫磺6g、炭黑50g、陶土150g、纳米炭黑10g、纳米氧化锌15g、纳米二氧化钛5g、纳米碳酸钙6g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为60℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为160℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
实施例7
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶200g、丁腈橡胶100g、天然橡胶50g、聚氯乙烯50g、二辛脂200g、氯化石蜡20g、三氧化二锑50g、磷酸三甲苯脂20g、钛酸异丙脂1～3g、对苯二酚二苄醚1g、二硫化四甲基秋兰姆1g、硫磺6g、炭黑20g、纳米炭黑1g、纳米氧化锌15g、纳米二氧化钛2g、纳米碳酸钙2g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为40℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为150℃的条件下硫化成型20分钟，收卷最后进行检测。
实施例8
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶300g、丁腈橡胶80g、天然橡胶60g、聚氯乙烯75g、二辛脂165g、氯化石蜡45g、三氧化二锑38g、磷酸三甲苯脂48g、钛酸异丙脂2g、对苯二酚二苄醚3g、二硫化四甲基秋兰姆4.5g、硫磺5.5g、炭黑35g、陶土120g、纳米炭黑8g、纳米氧化锌13g、纳米二氧化钛4g、纳米碳酸钙5g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为50℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为155℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
实施例9
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶200g、丁腈橡胶100g、天然橡胶90g、聚氯乙烯130g、二辛脂180g、氯化石蜡40g、三氧化二锑30g、磷酸三甲苯脂35g、钛酸异丙脂3g、对苯二酚二苄醚1g、二硫化四甲基秋兰姆3g、硫磺5g、炭黑35g、纳米炭黑9g、纳米氧化锌13g、纳米二氧化钛5g、纳米碳酸钙6g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为50℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为155℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
实施例10
一种纳米传送带，按下述重量配比称取原料：
氯丁橡胶400g、丁腈橡胶90g、天然橡胶80g、聚氯乙烯130g、二辛脂175g、氯化石蜡45g、三氧化二锑45g、磷酸三甲苯脂35g、钛酸异丙脂3g、对苯二酚二苄醚3g、二硫化四甲基秋兰姆5g、硫磺6g、炭黑45g、陶土120g、纳米炭黑7g、纳米氧化锌13g、纳米二氧化钛5g、纳米碳酸钙2～6g。
制备方法：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将上述混合物放入胶炼机中在温度为50℃的条件下胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在阻燃帘子布或帆布上，在硫化机中在温度为155℃的条件下硫化成型25分钟，收卷最后进行检测。
上述实施例中，纳米碳酸钙购自舟山明日纳米材料有限公司，其余材料均购自开封铁塔橡胶集团有限公司。

Claims (5)

1.一种纳米传送带，由帘子布或帆布和覆盖在帘子布或帆布上的高聚物复合材料组成，其特征在于：所述高聚物复合材料由包括如下重量份数的原料组成：氯丁橡胶20～40、丁腈橡胶5～10、天然橡胶5～10、聚氯乙烯5～15、二辛脂10～20、氯化石蜡2～5、三氧化二锑2～5、磷酸三甲苯脂2～5、钛酸异丙脂0.1～0.3、对苯二酚二苄醚0.1～0.5、二硫化四甲基秋兰姆0.1～0.5、硫磺0.3～0.6、炭黑2～5、纳米颗粒1～3.6；所述纳米颗粒由如下重量份数的物质组成：纳米炭黑0.1～1、纳米氧化锌0.5～1.5、纳米二氧化钛0.2～0.5、纳米碳酸钙0.2～0.6。
2.根据权利要求1所述的一种纳米传送带，其特征在于：所述高聚物复合材料还包括1～15重量份数的陶土。
3.如权利要求1或2所述的纳米传送带的制备方法，其特征在于：它是由下述步骤制备：先用钛酸异丙脂包覆纳米颗粒，再将其余原料放在搅拌器中搅拌均匀，然后将搅拌均匀的混合物放入胶炼机中胶炼成片状，再将片状的高聚物复合材料覆盖在帘子布或帆布上，在硫化机中硫化成型，收卷最后进行检测。
4.根据权利要求3所述的纳米传送带的制备方法，其特征在于：所述胶炼温度为40～60℃。
5.根据权利要求3所述的纳米传送带的制备方法，其特征在于：所述硫化条件是温度150～160℃，时间20～25分钟。
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