CN103304861B

CN103304861B - 覆盖胶及其用途

Info

Publication number: CN103304861B
Application number: CN201310271672.1A
Authority: CN
Inventors: 傅秀成
Original assignee: QINGDAO FUKAI RUBBER PLASTIC NEW MATERIALS Co Ltd
Current assignee: QINGDAO FUKAI RUBBER PLASTIC NEW MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103304861A

Abstract

本发明公开了一种覆盖胶，其特征在于，采用以下配方制得：天然橡胶15～20phr、顺丁橡胶和丁苯橡胶80～85phr、氧化锌5phr、硬脂酸2～3phr、补强填料45～46phr、阻燃剂35～45phr、增塑剂4～6phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。本发明还公开了一种上述的覆盖胶用于生产钢丝绳输送带的用途。本发明的覆盖胶不仅具备了良好的阻燃性能和粘合力，又同时具备了优异的耐低温、耐寒性能；将其用于生产钢丝绳输送带，该钢丝绳输送带在严寒低温地区使用不会因冬季气温过低造成胶带变硬、打滑、龟裂以及断裂等。

Description

覆盖胶及其用途

技术领域

本发明涉及输送带用材料领域，具体地说，涉及一种覆盖胶及其用途。

背景技术

目前，我国新建的大型、特大型矿山、现代化矿山港口、露天煤矿、铁矿输送系统几乎无一例外均采用高强度阻燃钢丝绳输送带作为固体物料的输送方式。然而在我国东北地区、乃至严寒的俄罗斯地区，目前使用的一般用途阻燃输送带却不能适应那里的气候条件。一到冬季，环境气温降到-30℃以下时，胶带就变硬、打滑、输送带覆盖胶表面出现龟裂现象，严重时甚至造成胶带断头、断裂。大大地影响了输送带使用厂家的生产的顺利进行。因此，在我国东北地区、以及严寒的俄罗斯地区、加拿大地区的一些矿山类工程迫切需要就有高强度、适用于长距离、大运输量、阻燃、耐寒的输送带。研制低温耐寒阻燃带，解决我国东北地区、俄罗斯地区以及加拿大地区冬季物料输送的困难已势在必行。

高分子材料在外界环境下因温度的不同都存在着玻璃态、高弹态和粘流态，橡胶也不列外。目前我们使用的橡胶在室温下，基本都呈现高弹态，满足我们一般的使用要求；而在低温的环境下，橡胶就会从高弹态向玻璃态的转变。从一个高弹态的物质，变成玻璃态的物质，进而失去了使用的价值。现有的橡胶配方的高弹态的温度范围较小。

一般用途阻燃带覆盖胶只有在－20℃条件下表现正常，在－50℃低温条件下就会断裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在温度较低时，现有的覆盖胶表面出现龟裂，不适用于低温环境使用。

本发明的技术方案如下：

一种覆盖胶，采用以下配方制得：天然橡胶15～20phr、顺丁橡胶和丁苯橡胶80～85phr、氧化锌5phr、硬脂酸2～3phr、补强填料45～46phr、阻燃剂35～45phr、增塑剂4～6phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。

进一步：所述顺丁橡胶为20～35phr，所述丁苯橡胶为50～65phr，所述增塑剂为癸二酸二辛脂。

进一步：所述防老剂为防老剂4010NA和防老剂BLE，其中，防老剂4010NA为2phr，防老剂BLE为2phr；所述硫化促进剂为N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2,2'-二硫代二苯并噻唑，其中，N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺为1.2phr和2,2'-二硫代二苯并噻唑为0.8phr。

进一步：所述补强填料为炭黑和二氧化硅，其中，炭黑为35～40phr、二氧化硅为5～10phr。

进一步：所述阻燃剂为氯化石蜡、氧化锑、七水硼酸锌和氢氧化铝，其中，氯化石蜡为8～10phr、氧化锑为6～10phr、七水硼酸锌为6～10phr、氢氧化铝为15～17phr。

进一步，所述覆盖胶采用以下配方制得：天然橡胶15phr、顺丁橡胶20phr、丁苯橡胶65phr、氧化锌5phr、硬脂酸2phr、炭黑35phr、二氧化硅10phr、氯化石蜡8phr、氧化锑6phr、七水硼酸锌6phr、氢氧化铝15phr、增塑剂4phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。

进一步，所述覆盖胶采用以下配方制得：天然橡胶20phr、顺丁橡胶20phr、丁苯橡胶60phr、氧化锌5phr、硬脂酸2phr、炭黑40phr、二氧化硅5phr、氯化石蜡9phr、氧化锑9phr、七水硼酸锌8phr、氢氧化铝17phr、增塑剂6phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。

进一步，所述覆盖胶采用以下配方制得：天然橡胶15phr、顺丁橡胶35phr、丁苯橡胶50phr、氧化锌5phr、硬脂酸3phr、炭黑38phr、二氧化硅8phr、氯化石蜡10phr、氧化锑10phr、七水硼酸锌10phr、氢氧化铝15phr、增塑剂5phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。

进一步，所述覆盖胶采用以下方法制得：胶料在开炼机上混炼，辊温为50±5℃，混炼工艺为：将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶混合均匀后，将开炼机的辊距调至0.5～0.6mm，薄通3次；将辊距调至2～3mm，依次按顺序加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、补强填料、阻燃剂、增塑剂、硫化促进剂和硫黄，每种料吃完后，割刀4～5次；将辊距调至0.5～0.6mm，混炼均匀后，将辊距调至3～4mm，胶料包辊后下片后，停放12小时之后，裁样后在平板硫化机上硫化。

本发明所要解决的另一技术问题是在温度较低时，现有的覆盖胶表面出现龟裂，不适用于生产在低温环境使用的钢丝绳输送带。

本发明的另一技术方案如下：

一种如上所述的覆盖胶用于生产钢丝绳输送带的用途。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的覆盖胶不仅具备了良好的阻燃性能，又同时具备了优异的耐低温和耐寒性能。

2、本发明的覆盖胶可用于生产钢丝绳输送带，该钢丝绳输送带在严寒低温地区使用不会因冬季气温过低造成胶带变硬、打滑、龟裂以及断裂等。

3、本发明的覆盖胶满足了我国东北地区及寒冷地区矿山大运量、高速度输送固体物料的需要。

具体实施方式

本发明对于覆盖胶配方的选择依据如下：

首先选择生胶。橡胶种类的选择对覆盖胶配方的抗低温性能和基本物理性能起着重要的因素，因而首先进行的是低温耐寒胶种的选择。常见的通用橡胶的玻璃化转变温度及脆性温度如表1所示。

表1通用橡胶的玻璃化转变温度及脆性温度

橡胶种类	T_g	T_b
			天然橡胶NR	－62℃	－56℃

顺丁橡胶BR	－76℃	－74℃
			丁苯橡胶SBR	－51℃	－57℃
氯丁橡胶CR	－41℃	－40℃
			丁晴橡胶NBR	－15℃	－20℃
丁基橡胶IR	－61℃	－45℃

由上表可以看出，一般通用橡胶里面低温性能从高到低的顺序为：BR＞NR＞SBR＞IR＞CR＞NBR。

耐寒性能最好的为BR，其玻璃化转变温度及脆性温度都在－70℃以下，其次为NR和SBR。由于BR的加工性能较差，而NR和SBR的加工性能较好，低温性能也在可考虑的范围之内，因此选择BR、NR和SBR为本发明的覆盖胶配方的主体生胶，进行下一步的优化选择。

氧化锌在橡胶工业可用作橡胶的硫化活性剂、补强剂和着色，氧化锌对许多促进剂都有增强促进的作用。在硫化过程中，氧化锌与硫化促进剂、硫黄、硬脂酸、橡胶大分子链以及相应的中间产物都能发生反应，说明氧化锌所具有的活化促进作用复杂。氧化锌作为硫化活性剂，主要是对硫化过程中化学交联键的形成速度、交联键类型和数量产生重要的影响，从而提高硫化胶的交联程度。硬脂酸是天然胶、合成橡胶和胶乳中广泛应用的硫化活性剂，也可用作增塑剂和软化剂。硬脂酸在橡胶的合成和加工过程中起重要作用。

选择防老剂。本发明采用防老剂N-异丙基-N'-苯基对苯二胺（4010NA）/丙酮与防老剂二苯胺高温缩合物（BLE）作为防护体系。

选择硫化促进剂。硫化促进剂能促进硫化、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量、提高橡胶物理机械性能。本发明的硫化促进剂选择N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2,2'-二硫代二苯并噻唑。

选择补强填料。由于NR、BR与SBR并用，根据产品标准对其物理机械性能的要求，选择补强填料来对配方进行补强，具体为高耐磨（HAF）炭黑和二氧化硅（Silica）。

选择增塑剂。增塑剂的作用不仅可以改善胶料的加工性能及其硫化橡胶的物理机械性能，而且还具有提高胶料的柔顺性和耐低温性能。所以选择何种增塑剂对本发明的覆盖胶配方是相当重要的。本发明覆盖胶需要具有耐寒阻燃的性能，因此，主要考虑耐低温及对阻燃效果的影响进行增塑剂的选择，还要考虑该增塑剂可以和所选择的生胶体系进行互溶。因此选择癸二酸二辛脂做为本发明覆盖胶配方的增塑剂。

选择阻燃剂。由于所确定的生胶体系是一般通用非阻燃橡胶，所以必须添加阻燃剂来达到阻燃的目的。在考虑阻燃效果上，选择氯化物作为阻燃剂进行阻燃。氯化物阻燃的原理为：氯化物在燃烧时能分解为氯化物、氢化物等难燃气体，降低可燃气体的浓度，从而抑制燃烧；氯化物还可以捕捉HO自由基，终止链反应。为加强覆盖胶配方的阻燃效果，在配方中同时选择氯化石蜡和氧化锑，使产生阻燃的协同效应。该协同效应包括：在燃烧过程中氧化锑能与氯化石蜡分解出HCl气体并反应生成氯化锑，而氯化锑沸点高、比重大，长时间停留在覆盖胶的可燃点周围，阻碍覆盖胶与氧的接触，而阻止燃烧；同时氯化锑熔融蒸发生成氯化锑蒸汽时，能吸收热量，也能减少燃烧温度的提高。为了降低覆盖胶在燃烧时生热，在覆盖胶配方中加入七水硼酸锌。当覆盖胶达到一定温度时，七水硼酸锌会释放出水蒸汽吸收热量，以达到降温阻燃的目的。阻燃剂配方中加入氢氧化铝。氢氧化铝吸热分解时大量吸热，且在受热分解时仅放出蒸汽，而不会产生有毒，可燃或有腐蚀性的气体，故氢氧化铝可以作为阻燃剂。

综上，确定本发明的覆盖胶的配方如下：

天然橡胶15～20phr、顺丁橡胶和丁苯橡胶80～85phr、氧化锌5phr、硬脂酸2～3phr、补强填料45～46phr、阻燃剂35～45phr、增塑剂4～6phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。

本发明的覆盖胶采用如下的方法制备：

胶料在开炼机上混炼，辊温为50±5℃，混炼工艺为：将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶混合均匀后，将开炼机的辊距调至0.5～0.6mm，薄通3次；将辊距调至2～3mm，依次按顺序加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、补强填料、阻燃剂、增塑剂、硫化促进剂和硫黄，每种料吃完后，割刀4～5次；将辊距调至0.5～0.6mm，混炼均匀后，将辊距调至3～4mm，胶料包辊后下片后，停放12小时之后，裁样后在平板硫化机上硫化。

实施例1

覆盖胶的配方为：天然橡胶15phr、顺丁橡胶20phr、丁苯橡胶65phr、氧化锌5phr、硬脂酸2phr、炭黑35phr、二氧化硅10phr、氯化石蜡8phr、氧化锑6phr、七水硼酸锌6phr、氢氧化铝15phr、增塑剂4phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。其中，增塑剂为癸二酸二辛脂；防老剂为防老剂4010NA和防老剂BLE，其中，防老剂4010NA为2phr，防老剂BLE为2phr；硫化促进剂为N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2,2'-二硫代二苯并噻唑，其中，N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺为1.2phr和2,2'-二硫代二苯并噻唑为0.8phr。

实施例2

覆盖胶的配方为：天然橡胶20phr、顺丁橡胶20phr、丁苯橡胶60phr、氧化锌5phr、硬脂酸2phr、炭黑40phr、二氧化硅5phr、氯化石蜡9phr、氧化锑9phr、七水硼酸锌8phr、氢氧化铝17phr、增塑剂6phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。其中，增塑剂为癸二酸二辛脂；防老剂为防老剂4010NA和防老剂BLE，其中，防老剂4010NA为2phr，防老剂BLE为2phr；硫化促进剂为N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2,2'-二硫代二苯并噻唑，其中，N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺为1.2phr和2,2'-二硫代二苯并噻唑为0.8phr。

实施例3

覆盖胶的配方为：天然橡胶15phr、顺丁橡胶35phr、丁苯橡胶50phr、氧化锌5phr、硬脂酸3phr、炭黑38phr、二氧化硅8phr、氯化石蜡10phr、氧化锑10phr、七水硼酸锌10phr、氢氧化铝15phr、增塑剂5phr、防老剂4phr、硫化促进剂2phr和硫磺3phr。其中，增塑剂为癸二酸二辛脂；防老剂为防老剂4010NA和防老剂BLE，其中，防老剂4010NA为2phr，防老剂BLE为2phr；硫化促进剂为N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和2,2'-二硫代二苯并噻唑，其中，N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺为1.2phr和2,2'-二硫代二苯并噻唑为0.8phr。

实施例1～3得到的覆盖胶可以按照GB/T9770-200标准用于生产普通用途钢丝绳芯输送带，也可以按照HG/T3973-2007标准用于生产普通用途钢丝绳芯阻燃输送带。

将实施例1～3的覆盖胶用于生产阻燃耐寒输送带，执行Q/SXD·J02·161997《阻燃耐寒输送带》标准，该标准参照GB9770和GB10822标准，上述国家标准分别参照日本标准JISK6369-1979《钢丝绳芯输送带》、JISK6234-77(86)《输送带难燃性能规范》。测试条件如下：覆盖胶物理机械性能试片硫化条件为：150℃×30min；老化条件为：145℃×150min。生产的阻燃耐寒输送带的性能如表2所示。

表2本发明的覆盖胶生产的阻燃耐寒输送带的性能

性能	国家标准	实施例1	实施例2	实施例3
					拉伸强度/MPa	≥15.00	17.8	17.1	15.2
断伸长率/%	≥400	570	545	525
					DIN磨耗	≤200	146	152	137
拉伸强度变化率/%	-25～+25	-7.4～6.2	-7.0～6.3	-7.1～5.9
					扯断伸长率变化率/%（70℃×168h）	-25～+25	-8.5～4.7	-8.4～4.7	-8.5～4.6
脆性温度/℃	≤-50	-50℃正常	-50℃正常	-50℃正常
					阻燃效果K2标准*		满足	满足	满足
导静电性能/Ω	≤3×108	2.4×105	2.5×105	2.4×105

*K2标准是：六个纵向全厚度试样的火焰持续时间平均值不大于45s，单值不超过15s，且任何一个单次结果均无复燃现象。

从上表可以看出，本发明的覆盖胶的性能在标准指标之上，安全稳定。本发明的覆盖胶的老化条件为70℃×168h，耐老化性能高。

综上所述，本发明的覆盖胶配方扩大了覆盖胶配方高弹态的温度范围，降低了玻璃化转变的温度，并配合其他材料使橡胶具备耐低温性能和阻燃性能，进而确保输送带在低温严寒地区正常、稳定的运行。本发明的覆盖胶生产的低温耐寒阻燃输送带在－50℃的条件下能正常使用并顺利工作，且具有导静电性能及阻燃性能，确保了输送带在极寒情况下不打滑、不变硬、不裂口和不龟裂，确保了输送带安全、顺利、稳定的运行。

Claims

1.一种覆盖胶，其特征在于，采用以下配方制得：天然橡胶15～20phr、顺丁橡胶20～35phr、丁苯橡胶50～65phr、氧化锌5phr、硬脂酸2～3phr、炭黑35～40phr、二氧化硅5～10phr、氯化石蜡8～10phr、氧化锑6～10phr、七水硼酸锌6～10phr、氢氧化铝15～17phr、癸二酸二辛脂4～6phr、防老剂4010NA 2phr、防老剂BLE 2phr、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1.2phr、2,2'-二硫代二苯并噻唑0.8phr和硫磺3phr。

2.如权利要求1所述的覆盖胶，其特征在于，采用以下配方制得：天然橡胶15phr、顺丁橡胶20phr、丁苯橡胶65phr、氧化锌5phr、硬脂酸2phr、炭黑35phr、二氧化硅10phr、氯化石蜡8phr、氧化锑6phr、七水硼酸锌6phr、氢氧化铝15phr、癸二酸二辛脂4phr、防老剂4010NA 2phr、防老剂BLE 2phr、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1.2phr、2,2'-二硫代二苯并噻唑0.8phr和硫磺3phr。

3.如权利要求1所述的覆盖胶，其特征在于，采用以下配方制得：天然橡胶20phr、顺丁橡胶20phr、丁苯橡胶60phr、氧化锌5phr、硬脂酸2phr、炭黑40phr、二氧化硅5phr、氯化石蜡9phr、氧化锑9phr、七水硼酸锌8phr、氢氧化铝17phr、癸二酸二辛脂6phr、防老剂4010NA 2phr、防老剂BLE 2phr、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1.2phr、2,2'-二硫代二苯并噻唑0.8phr和硫磺3phr。

4.如权利要求1所述的覆盖胶，其特征在于，采用以下配方制得：天然橡胶15phr、顺丁橡胶35phr、丁苯橡胶50phr、氧化锌5phr、硬脂酸3phr、炭黑38phr、二氧化硅8phr、氯化石蜡10phr、氧化锑10phr、七水硼酸锌10phr、氢氧化铝15phr、癸二酸二辛脂5phr、防老剂4010NA 2phr、防老剂BLE 2phr、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1.2phr、2,2'-二硫代二苯并噻唑0.8phr和硫磺3phr。

5.如权利要求1所述的覆盖胶，其特征在于，采用以下方法制得：

胶料在开炼机上混炼，辊温为50±5℃，混炼工艺为：将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶混合均匀后，将开炼机的辊距调至0.5～0.6mm，薄通3次；将辊距调至2～3mm，依次按顺序加入氧化锌、硬脂酸、防老剂4010NA、防老剂BLE、炭黑、二氧化硅、氯化石蜡、氧化锑、七水硼酸锌、氢氧化铝、癸二酸二辛脂、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑和硫黄，每种料吃完后，割刀4～5次；将辊距调至0.5～0.6mm，混炼均匀后，将辊距调至3～4mm，胶料包辊后下片后，停放12小时之后，裁样后在平板硫化机上硫化。

6.一种如权利要求1所述的覆盖胶用于生产钢丝绳输送带的用途。