CN102336932A - 一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料和制备方法以及应用 - Google Patents

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谢方琳
侯琳熙
夏济婷
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Abstract

本发明公开了一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于各原料组份与重量份数为：胶料： 80～100份；DCP硫化剂：6～10份；DM促进剂：0.5～2份；TT促进剂： 1～5份；氧化锌：5～10份；硬脂酸：1～3份；RD防老剂：1～3份；BLE防老剂： 0.5～1.5份；TCP阻燃剂： 6～12份；氯化石蜡：2～5份；萜烯树脂：3～8份；古马龙：5～8份；炭黑：50～90份；300号石蜡油：3～8份；硫磺：0.5～1份；离子液体型层状硅酸盐：1～10份，其优点是离子液体型层状硅酸盐添加到胶带的配方中，实现胶带耐热温度可调，并能实现300～500摄氏度的耐温性能。

Description

一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料和制备方法以及应用
技术领域
本发明涉及一种橡胶材料及其制备方法，尤其是涉及一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料及其制备方法。
背景技术
由于在炼钢厂、热电厂、水泥厂等厂矿企业，输送机械所运送的物料都是高温物料，若采用金属履带输送物料，不仅动力消耗大，热损失大，而且容易造成人员伤害，操作起来很不方便，因此，重量轻、强度好的输送皮带越来越受到业界的青睐。但是，目前的输送带的耐温性能普遍不好，主要原因是骨架材料承受不了高温，而且胶面自身的耐温和隔热性能较差，在高温环境下输送带的胶面因炭化烧结成龟裂纹，由于龟裂纹路较大形成缝隙，高温物料的热量容易迅速向带芯的骨架层传递，骨架层温度过高会造成其强度下降，从而降低输送带的寿命。专利号为200810069236.5中国专利公布了一种防撕裂耐高温输送带，其包括骨架层、工作面盖胶层、非工作面盖胶层，还包括横向补强层、缓冲胶层，虽然提高了耐温性能，但因其未添加无机类增强剂，导致其在高温下的抗撕裂能力迅速下降，大大减少了使用寿命。因此，亟待一种新的增强剂，既带有无机物质，又能与橡胶材料紧密结合，提高耐高温输送带橡胶材料的耐高温性能和防撕裂性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温的离子液体型耐高温输送带橡胶材料和制备方法以及应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于各原料组份与重量份数为：
胶料：  80～100份；
DCP硫化剂（过氧化二异丙苯）： 6～10份；
DM促进剂（二硫化二苯并噻唑）：  0.5～2份；
TT促进剂（二硫化四甲基秋兰姆）：  1～5份；
氧化锌：     5～10份；
硬脂酸：    1～3份；
RD防老剂（2-二氢化喹啉聚合体）：  1～3份；
BLE防老剂（丙酮与二苯胺高温缩合物）：  0.5～1.5份；
TCP阻燃剂（磷酸三甲酚酯）：  6～12份；
氯化石蜡：    2～5份；
萜烯树脂：       3～8份；
古马龙：         5～8份；
炭黑：          50～90份；
300号石蜡油：     3～8份；
硫磺：           0.5～1份；
离子液体型层状硅酸盐：1～10份。
所述的胶料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶三者的混合，天然橡胶、三元乙丙橡胶和丁苯橡胶的质量比为4～8：2～4：1。　
该离子液体为1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐([C14min]Br)、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐([C16min]Br)、1-十八烷基-3甲基咪唑溴盐([C18min]Br)、1-十四烷基-3-甲基吡啶溴盐([C14mpy]Br)、1-十六烷基-3-甲基吡啶溴盐([C16mpy]Br)和1-十八烷基-3-甲基吡啶溴盐([C18mpy]Br)至少一种。
该离子液体型层状硅酸盐组分中层状硅酸盐为蒙脱土、累托石、高岭土至少一种。
所述的炭黑为N330、N220和白炭黑的混合物，N330、N220和白炭黑的质量比为2～4：2～4：1。
一种如权利要求1所述的一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：按配比备好原料，先将胶料加入密炼机混炼1～3分钟，再将氧化锌、硬脂酸、RD防老剂、BLE防老剂、萜烯树脂、古马龙和DM促进剂加入密炼机混炼0.5～2分钟，再将炭黑、离子液体型层状硅酸盐、TCP阻燃剂、300号石蜡油、氯化石蜡加入密炼机混炼2～5分钟，混炼好后的物质加入DCP硫化剂、TT促进剂和硫磺到开炼机翻炼2～5遍，冷却后得到胶片，待胶片温度降至40℃以下后码垛，其中混炼时密炼机转速为：15～30转/分钟。
所述的离子液体型层状硅酸盐的制备过程如下：1）将0.5～6份层状硅酸盐粘土加入到50～600份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆，然后加热至50～80℃，得到层状硅酸盐悬浮液；
2）将1～10份离子液体加入到80～1000份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应4～6h，静置冷却，抽滤，洗涤，60～80℃真空干燥10～15h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐产物；
一种机械传动输送带，包括工作面胶表层，所述的工作面胶表层由所述的离子液体型耐高温输送带橡胶材料制得。
 与现有技术相比，本发明的优点在于将离子液体型层状硅酸盐添加到胶带的配方中，实现胶带耐热温度可调，并能实现300～500摄氏度的耐温性能；
本发明的离子液体耐高温输送带连续使用寿命高，其使用寿命高于现有的耐高温胶带3～8倍以上。主要原因在于离子液体是一类热稳定性较高的有机盐，以离子液体处理过的层状硅酸盐，获得热稳定性较高的纳米复合材料，见图1，其热失重曲线体现出本发明得到的材料的热失重温度要远远高于橡胶材料，另一方面，我们选择的离子液体都带有长链烷烃结构，可和橡胶材料很好的结合，形成剥离型的橡胶复合材料，因此，这时的橡胶复合材料不仅具有橡胶的性能，而且还具有层状硅酸盐耐高温、抗撕裂能力强的性能。
附图说明
图1为纯累脱石和本发明得到的离子液体耐高温输送带材料的热失重比较曲线。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，各原料组份与重量份数为：
胶料：      80份；
DCP硫化剂： 6份；
DM促进剂：  0.5份；
TT促进剂：  1份；
氧化锌：     5份；
硬脂酸：    1份；
RD防老剂：  1份；
BLE防老剂：  0.5份；
TCP阻燃剂：  6份；
氯化石蜡：       2份；
萜烯树脂：       3份；
古马龙：         5份；
炭黑：          50份；
300号石蜡油：     3份；
硫磺：           0.5份；
离子液体型层状硅酸盐：1份。
胶料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶三者的混合，其质量比为天然橡胶：三元乙丙橡胶：丁苯橡胶＝4：2：1。
采用离子液体为1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐([C14min]Br)。
该离子液体型层状硅酸盐组分中层状硅酸盐为蒙脱土。
炭黑为N330、N220和白炭黑的混合物，其质量比为2：2：1。
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法：
按配比备好原料，先将胶料加入密炼机混炼1分钟，再将氧化锌、硬脂酸、RD防老剂、BLE防老剂、萜烯树脂、古马龙和促进剂DM加入密炼机混炼0.5分钟，再将炭黑、离子液体型层状硅酸盐、TCP阻燃剂、300号石蜡油、氯化石蜡加入密炼机混炼2分钟，
混炼好后的物质加入DCP硫化剂、TT促进剂和硫磺到开炼机翻炼2遍，冷却后得到胶片，
待胶片温度降至40℃以下后码垛，其中混炼时密炼机转速为：15转/分钟。
离子液体型层状硅酸盐的制备过程如下：将0.5份层状硅酸盐粘土加入到50份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆。然后加热至50℃，得到层状硅酸盐悬浮液，将1份离子液体加入到80份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应4h。静置冷却，抽滤，洗涤，60℃真空干燥10h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐产物。在图1中的a2曲线是实施例1得到的离子液体型耐高温输送带橡胶材料的热失重曲线。
一种机械传动输送带，包括工作面胶表层，工作面胶表层由离子液体型耐高温输送带橡胶材料制得。
实施例2：
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，各原料组份与重量份数为：
胶料：  100份；
DCP硫化剂： 10份；
DM促进剂：  2份；
TT促进剂： 5份；
氧化锌：     10份；
硬脂酸：    3份；
RD防老剂：  3份；
BLE防老剂：  1.5份；
TCP阻燃剂：  12份；
氯化石蜡：    5份；
萜烯树脂：       8份；
古马龙：         8份；
炭黑：          90份；
300号石蜡油：     8份；
硫磺：           1份；
离子液体型层状硅酸盐： 10份。
胶料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶三者的混合，其质量比为天然橡胶：三元乙丙橡胶：丁苯橡胶＝8： 4：1。
该离子液体为1-十八烷基-3甲基咪唑溴盐([C18min]Br)。
该离子液体型层状硅酸盐组分中层状硅酸盐为累托石。
炭黑为N330、N220和白炭黑的混合物，其质量比为4： 4：1。
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法：按配比备好原料，先将胶料加入密炼机混炼3分钟，再将氧化锌、硬脂酸、RD防老剂、BLE防老剂、萜烯树脂、古马龙和促进剂DM加入密炼机混炼2分钟，再将炭黑、离子液体型层状硅酸盐、TCP阻燃剂、300号石蜡油、氯化石蜡加入密炼机混炼5分钟，混炼好后的物质加入DCP硫化剂、TT促进剂和硫磺到开炼机翻炼5遍，冷却后得到胶片，待胶片温度降至40℃以下后码垛，其中混炼时密炼机转速为：30转/分钟。
离子液体型层状硅酸盐的制备过程如下：将6份层状硅酸盐粘土加入到600份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆，然后加热至80℃，得到层状硅酸盐悬浮液，将10份离子液体加入到1000份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应6h。静置冷却，抽滤，洗涤， 80℃真空干燥15h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐产物。在图1中的a3曲线是实施例2得到的离子液体型耐高温输送带橡胶材料的热失重曲线。
一种机械传动输送带，包括工作面胶表层，工作面胶表层由离子液体型耐高温输送带橡胶材料制得。
实施例3：
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于各原料组份与重量份数为：
胶料：  90份；
DCP硫化剂： 8份；
DM促进剂：  1份；
TT促进剂： 2份；
氧化锌：     8份；
硬脂酸：   2份；
RD防老剂：  2份；
BLE防老剂： 1份；
TCP阻燃剂：  10份；
氯化石蜡：   3份；
萜烯树脂：       5份；
古马龙：         6份；
炭黑：          70份；
300号石蜡油：     5份；
硫磺：           0.75份；
离子液体型层状硅酸盐：5份。
所述的胶料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶三者的混合，其质量比为天然橡胶：三元乙丙橡胶：丁苯橡胶＝6：3：1。　
该离子液体为1-十四烷基-3-甲基吡啶溴盐([C14mpy]Br)。
该离子液体型层状硅酸盐组分中层状硅酸盐为高岭土。
炭黑为N330、N220和白炭黑的混合物，其质量比为3：3：1。
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法：按配比备好原料，先将胶料加入密炼机混炼2分钟，再将氧化锌、硬脂酸、RD防老剂、BLE防老剂、萜烯树脂、古马龙和促进剂DM加入密炼机混炼1分钟，再将炭黑、离子液体型层状硅酸盐、TCP阻燃剂、300号石蜡油、氯化石蜡加入密炼机混炼3分钟，混炼好后的物质加入DCP硫化剂、TT促进剂和硫磺到开炼机翻炼3遍，冷却后得到胶片，待胶片温度降至40℃以下后码垛，其中混炼时密炼机转速为：20转/分钟。
离子液体型层状硅酸盐的制备过程如下：将3份层状硅酸盐粘土加入到200份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆，然后加热至60℃。得到层状硅酸盐悬浮液，将5份离子液体加入到500份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应5h。静置冷却，抽滤，洗涤，70℃真空干燥12h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐产物。在图1中的a4曲线是实施例3得到的离子液体型耐高温输送带橡胶材料的热失重曲线。
一种机械传动输送带，包括工作面胶表层，工作面胶表层由离子液体型耐高温输送带橡胶材料制得。
实施例4：
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，各原料组份与重量份数为：
胶料：  90份；
DCP硫化剂： 8份；
DM促进剂：  1份；
TT促进剂： 2份；
氧化锌：     8份；
硬脂酸：   2份；
RD防老剂：  2份；
BLE防老剂： 1份；
TCP阻燃剂：  10份；
氯化石蜡：   3份；
萜烯树脂：       5份；
古马龙：         6份；
炭黑：          70份；
300号石蜡油：     5份；
硫磺：           0.75份；
离子液体型层状硅酸盐：5份。
所述的胶料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶三者的混合，其质量比为天然橡胶：三元乙丙橡胶：丁苯橡胶＝6：3：1。
该离子液体为1-十八烷基-3-甲基吡啶溴盐。
该离子液体型层状硅酸盐组分中层状硅酸盐为高岭土、累脱石、蒙脱土，三者比例为1:1:1。
炭黑为N330、N220和白炭黑的混合物，其质量比为3：3：1。
一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法如下：按配比备好原料，先将胶料加入密炼机混炼2分钟，再将氧化锌、硬脂酸、RD防老剂、BLE防老剂、萜烯树脂、古马龙和促进剂DM加入密炼机混炼1分钟，再将炭黑、离子液体型层状硅酸盐、TCP阻燃剂、300号石蜡油、氯化石蜡加入密炼机混炼3分钟，混炼好后的物质加入DCP硫化剂、TT促进剂和硫磺到开炼机翻炼3遍，冷却后得到胶片，待胶片温度降至40℃以下后码垛，其中混炼时密炼机转速为：20转/分钟。
离子液体型层状硅酸盐的制备：将3份层状硅酸盐粘土加入到200份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆。然后加热至60℃，得到层状硅酸盐悬浮液，将5份离子液体加入到500份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应5h。静置冷却，抽滤，洗涤，70℃真空干燥12h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐产物。
一种机械传动输送带，包括工作面胶表层，工作面胶表层由离子液体型耐高温输送带橡胶材料制得。

Claims (8)

1.一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于各原料组份与重量份数为：
胶料：  80～100份；
DCP硫化剂： 6～10份；
DM促进剂：  0.5～2份；
TT促进剂：  1～5份；
氧化锌：     5～10份；
硬脂酸：    1～3份；
RD防老剂：  1～3份；
BLE防老剂：  0.5～1.5份；
TCP阻燃剂：  6～12份；
氯化石蜡：    2～5份；
萜烯树脂：       3～8份；
古马龙：         5～8份；
炭黑：          50～90份；
300号石蜡油：     3～8份；
硫磺：           0.5～1份；
离子液体型层状硅酸盐：1～10份。
2.根据权利要求1所述的一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于所述的胶料为天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶三者的混合，天然橡胶、三元乙丙橡胶和丁苯橡胶的质量比为4～8：2～4：1。
3.根据权利要求1所述的离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于：该离子液体为1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十八烷基-3甲基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-甲基吡啶溴盐、1-十六烷基-3-甲基吡啶溴盐和1-十八烷基-3-甲基吡啶溴盐至少一种。
4.根据权利要求1所述的离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于：该离子液体型层状硅酸盐组分中层状硅酸盐为蒙脱土、累托石、高岭土至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料，其特征在于：所述的炭黑为N330、N220和白炭黑的混合物，N330、N220和白炭黑的质量比为2～4：2～4：1。
6.一种如权利要求1所述的一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：按配比备好原料，先将胶料加入密炼机混炼1～3分钟，再将氧化锌、硬脂酸、RD防老剂、BLE防老剂、萜烯树脂、古马龙和DM促进剂加入密炼机混炼0.5～2分钟，再将炭黑、离子液体型层状硅酸盐、TCP阻燃剂、300号石蜡油、氯化石蜡加入密炼机混炼2～5分钟，混炼好后的物质加入DCP硫化剂、TT促进剂和硫磺到开炼机翻炼2～5遍，冷却后得到胶片，待胶片温度降至40℃以下后码垛，其中混炼时密炼机转速为：15～30转/分钟。
7.根据权利要求6所述的一种离子液体型耐高温输送带橡胶材料的制备方法，其特征在于所述的离子液体型层状硅酸盐的制备过程如下：1）将0.5～6份层状硅酸盐粘土加入到50～600份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆，然后加热至50～80℃，得到层状硅酸盐悬浮液；
2）将1～10份离子液体加入到80～1000份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应4～6h，静置冷却，抽滤，洗涤，60～80℃真空干燥10～15h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐产物。
8.一种机械传动输送带，包括工作面胶表层，其特征在于所述的工作面胶表层由权利要求1～5任一所述的离子液体型耐高温输送带橡胶材料制得。
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