CN104495215B - 一种耐高温橡胶输送带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温橡胶输送带及其制备方法。覆盖胶采用硅橡胶、氟橡胶或乙华平橡胶为基体，使用过氧化物交联剂，添加由马来酰亚胺、亚甲基给予体、亚甲基接受体等组成的混合粘合体系及其他适当助剂，骨架材料采用未经表面处理的聚酯帆布或芳纶帆布，制备的覆盖胶材料相对于三元乙丙橡胶具有更好的耐高温性能，且覆盖胶可以与骨架材料直接粘合，经过200℃长时间老化之后仍保持较高的粘合强度。制备的耐高温输送带可应用于物料温度极其高的输送环境中，相对于三元乙丙橡胶耐高温输送带，具有更长的使用寿命。

Description

一种耐高温橡胶输送带及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温橡胶输送带及其制备方法。
背景技术
目前，耐高温输送带覆盖胶基体材料主要以三元乙丙橡胶为主。由于三元乙丙橡胶与聚酯、芳纶等纤维骨架材料的粘合性能差，必须使用天然橡胶或丁苯橡胶制备粘合层橡胶，粘合层与覆盖层橡胶之间还要添加缓冲层，天然橡胶和丁苯橡胶的耐高温性能差，在长时间的高温下使用会因老化而失去粘合作用，导致输送带出现脱层现象。另一方面，三元乙丙橡胶只能在150℃以下长期使用，而耐高温输送带由于长时间在高温恶劣环境下作业，环境温度经常大幅度超出三元乙丙橡胶的所能承受的温度范围，覆盖胶在长时间的高温下易发生碳化、龟裂，大大降低了输送带的使用寿命，严重制约了钢铁、水泥等行业的生产效率，提高了运营成本。
硅橡胶、氟橡胶、乙华平橡胶的耐高温性能优于三元乙丙橡胶，特别是硅橡胶和氟橡胶，在所有橡胶材料中耐高温性能最好，可以在200～350℃的高温下使用。日本专利JP60137645-A中介绍了一种耐高温输送带，覆盖胶采用硅橡胶和三元乙丙橡胶并用来提高耐高温性能，但是硅橡胶与三元乙丙橡胶共硫化性能差，且专利中未提到覆盖胶与骨架材料的粘合方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温橡胶输送带及其制备方法，采用耐高温性能优异的硅橡胶、氟橡胶或乙华平橡胶为覆盖胶基体材料，选用马来酸酐型粘合剂、亚甲基给予体型粘合剂、亚甲基接受体型粘合剂，实现覆盖胶与骨架层的直接复合。
本发明提供的一种耐高温橡胶输送带，包括覆盖胶和骨架层，覆盖胶采用硅橡胶、氟橡胶或乙华平橡胶为基体胶，骨架层采用聚酯帆布或芳纶帆布，覆盖胶的组成及质量份数为：橡胶100份，补强填料10-60份，金属氧化物3-20份，粘合剂5-15份，交联剂0.3-5份，助交联剂0.5-5份。
采用硅橡胶、氟橡胶、乙华平橡胶中的任意一种作为耐高温输送带覆盖胶基体材料，相对于现有技术常用的三元乙丙橡胶，具有更好的耐高温耐老化性能，且制备的覆盖胶材料可以与未经表面处理的织物骨架材料直接粘合。
本发明采用的粘合剂为马来酸酐型粘合剂以及亚甲基给予体型粘合剂和亚甲基接受体型粘合剂的混合物。马来酸酐型粘合剂优选N-N，间苯撑双马来酸酐酰亚胺(PDM)、马来酸酐聚丁二烯(MLPB)、聚异丁烯马来酸酐(T2007A)、N，N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)中的一种。亚甲基给予体型粘合剂优选粘合剂A(六甲氧基甲基密胺)、粘合剂RA(六甲氧基甲基密胺与活性填料的混合物)或粘合剂H30(六亚甲基四胺与白炭黑的混合物)，亚甲基接受体弄粘合剂优选粘合剂RS(间苯二酚与硬脂酸的混合物)、粘合剂RE(间苯二酚与乙醛预缩合物)、粘合剂RK(间苯二酚与填料混合物)。马来酸酐型粘合剂、亚甲基给予体型粘合剂、亚甲基接受体型粘合剂的质量比为2:1:1～8:1:1。
所述的补强填料为炭黑、白炭黑或两者的混合物。炭黑可以是热裂法炭黑(N990)、喷雾碳黑，使氟橡胶和乙华平橡胶具有较好的加工性能；也可以采用细粒子炭黑N550、N330、N220或N115，具有很好的增强效果，又可以提高耐磨性能。白炭黑优选气相法白炭黑，可以赋予硅橡胶优良的物理机械性能。
本发明采用的金属氧化物为下列物质中的任何一种或任何两种的混合物：纳米氧化锌、活性氧化镁(市售的)、纳米氧化隔或纳米氧化钙，其粒径范围为10～100nm。优选为纳米氧化锌、纳米氧化镁或纳米氧化锌与纳米氧化镁的混合物，纳米金属氧化物的加入量优选为5～20质量份。
本发明采用的交联剂为过氧化物类交联剂，优选过氧化二叔丁基(DTBP)、过氧化二异丙苯(DCP)或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷(DBPMH)。共交联剂为三烯丙基异氰酸酯(TAC)或三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，优选三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)。
本发明采用的输送带骨架层为聚酯帆布或芳纶帆布，帆布表面不需要为增进粘合而进行表面处理。
本发明不提供了超耐高温输送带的制备方法，先将基体橡胶与各种助剂按相应的质量份，在开炼机或密炼机中混炼均匀，得到覆盖胶；覆盖胶和骨架帆布层进行贴合，经成型装置压延成型，然后在平板硫化机上150℃～180℃硫化，得到耐高温橡胶输送带。硫化压力为2.5～3.5kg/cm2，硫化时间为15～30分钟。
本发明的效果，本发明采用耐高温性能优异的硅橡胶、氟橡胶或乙华平橡胶为覆盖胶基体材料，以聚酯帆布或芳纶帆布为骨架材料制备耐高温性能优异的橡胶输送带，制备的输送带可以在200～300℃的高温下长时间使用，覆盖胶不发生老化龟裂，覆盖胶与骨架层之间不发生脱层现象，相对于三元乙丙橡胶耐高温输送带，可以大幅度提高在高温下的使用寿命。且本发明制备的耐高温输送带结构简单，仅包括覆盖胶和骨架层，骨架材料不需要经过传统的间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸渍处理即可与覆盖胶获得较好的粘合，简化了输送带制备工艺。
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
具体实施方式
以下实施例中所述原材料均为市购产品，原料用量按质量份计。
实施例1：
在双棍开炼机上，加入100份硅橡胶，控制开炼机辊温在30～50℃，依次加入气相法白炭黑40份，活性氧化镁(市售)15份，N,N’-间苯撑双马来酰亚胺8份，粘合剂RA 1.5份，粘合剂RS 1.5份，最后加入交联剂过氧化二叔丁基0.3份和三聚氰酸三烯丙酯5份。控制开炼机辊温在45～70℃之间，在开炼机上混合均匀，然后调节开炼机辊距至0.5～1mm，辊温40～50℃，薄通5次以上，得到终炼胶待用。将以上终炼胶放到开炼机中返炼，然后置于压延机中进行压延出片待用，压延出片时胶片厚度控制在3～12mm。胶片在成型机(型号DCY-1800，无锡锦和科有限公司)上和未表面处理的聚酯帆布紧密地贴合在一起成型为耐高温输送带的带坯。将上述成型好的输送带带坯放到平板硫化机中进行硫化，硫化时间为30分钟，硫化压力为2.5～3.5kg/cm2，硫化温度为170℃。覆盖胶的力学性能及其与骨架材料的粘合性能见表1。
实施例2：
在双棍开炼机上，加入100份硅橡胶，控制开炼机辊温在30～50℃，依次加入气相法白炭黑40份，纳米氧化锌3份，N,N’-间苯撑双马来酰亚胺12份，粘合剂A 1.5份，粘合剂RE1.5份，最后加入交联剂过氧化二异丙苯(DCP)1.5份和三聚氰酸三烯丙酯2.5份。控制开炼机辊温在45～70℃之间，在开炼机上混合均匀，然后调节开炼机辊距至0.5～1mm，辊温40～50℃，薄通5次以上，得到终炼胶待用。将以上终炼胶放到开炼机中返炼，然后置于压延机中进行压延出片待用，压延出片时胶片厚度控制在3～12mm。胶片在成型机上和未表面处理的芳纶帆布紧密地贴合在一起成型为耐高温输送带的带坯。将上述成型好的输送带带坯放到平板硫化机中进行硫化，硫化时间为20分钟，硫化压力为2.5～3.5kg/cm2，硫化温度为170℃。覆盖胶的力学性能及其与骨架材料的粘合性能见表1。
实施例3：
在双棍开炼机上，加入100份氟橡胶，控制开炼机辊温在30～50℃，依次加入纳米氧化钙5份，热裂法炭黑N99040份，N,N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)2.5份，粘合剂RA 1.25份，粘合剂RK 1.25份，最后加入交联剂和交联助剂：过氧化二异丙苯(DCP)3份，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)2份。控制开炼机辊温在45～70℃之间，在开炼机上混合均匀，然后调节开炼机辊距至0.5～1mm，辊温40～50℃，薄通5次以上，得到终炼胶待用。将以上终炼胶放到螺杆挤出机或开炼机中返炼，然后置于压延机中进行压延出片待用，压延出片时胶片厚度控制在3～12mm。胶片在成型机上和未表面处理的聚酯帆布紧密地贴合在一起成型为耐高温输送带的带坯。将上述成型好的输送带带坯放到平板硫化机中进行硫化，硫化时间为25分钟，硫化压力为2.5～3.5kg/cm2，硫化温度为160℃。覆盖胶的力学性能及其与骨架材料的粘合性能见表1。
实施例4：
在双棍开炼机上，加入100份氟橡胶，控制开炼机辊温在30～50℃，依次加入活性氧化镁20份，炭黑N33025份，N,N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)6份，粘合剂RA 2.0份，粘合剂RS 2.0份，最后加入交联剂和交联助剂：2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷3份，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)3份。控制开炼机辊温在45～70℃之间，在开炼机上混合均匀，然后调节开炼机辊距至0.5～1mm，辊温40～50℃，薄通5次以上，得到终炼胶待用。将以上终炼胶放到螺杆挤出机或开炼机中返炼，然后置于压延机中进行压延出片待用，压延出片时胶片厚度控制在3～12mm。胶片在成型机上和未表面处理的芳纶帆布紧密地贴合在一起成型为耐高温输送带的带坯。将上述成型好的输送带带坯放到平板硫化机中进行硫化，硫化时间为15分钟，硫化压力为2.5～3.5kg/cm2，硫化温度为180℃。覆盖胶的力学性能及其与骨架材料的粘合性能见表1。
对比例1：
与实施例1条件相同，不同之处是采用了RFL浸胶处理的聚酯帆布，且未加入N,N’-间苯撑双马来酰亚胺、粘合剂RA和粘合剂RS。覆盖胶的力学性能及其与骨架材料的粘合性能见表1。
对比例2：
与实施例3的条件相同，不同之处是采用了RFL浸胶处理的芳纶帆布，且未加入N,N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)、粘合剂RA和粘合剂RK。覆盖胶的力学性能及其与骨架材料的粘合性能见表1。
表1：本发明实施例与对比例输送带的性能比较
注：覆盖胶热氧空气老化性能的测试按照GB3512-2001执行，老化温度200℃，老化时间96h。输送带覆盖胶和布层粘合强度的测定方法按国家标准GB/T20021-2005执行。
从表1看出，本发明实例1～4和对比例1、2采用硅橡胶和氟橡胶作为基体橡胶，覆盖胶老化后的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率变化都很小，但老化前后覆盖胶与骨架材料的粘合强度明显高于对比例1、2老化前后的粘合强度，并且骨架帆布不经任何表面处理，方法简单。

Claims (7)

1.一种耐高温橡胶输送带，包括覆盖胶和骨架层，其特征是：覆盖胶采用硅橡胶、氟橡胶或乙华平橡胶为基体胶，覆盖胶的组成及质量份数为：橡胶100份，补强填料10-60份，金属氧化物3-20份，粘合剂5-15份，交联剂0.3-5份，共交联剂0.5-5份；骨架层采用聚酯帆布或芳纶帆布；所述粘合剂为马来酸酐型粘合剂以及亚甲基给予体型粘合剂和亚甲基接受体型粘合剂的混合物，马来酸酐型粘合剂选自N-N,间苯撑双马来酸酐酰亚胺、马来酸酐聚丁二烯、聚异丁烯马来酸酐、N,N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺；亚甲基给予体型粘合剂选自：粘合剂A、粘合剂RA、粘合剂H30；亚甲基接受体型粘合剂选自粘合剂RS、粘合剂RE、粘合剂RK；马来酸酐型粘合剂、亚甲基给予体型粘合剂、亚甲基接受体型粘合剂的质量比为2:1:1～8:1:1。
2.根据权利要求1所述的耐高温橡胶输送带，其特征是：覆盖胶补强填料为炭黑、白炭黑或两者的混合物。
3.根据权利要求1所述的耐高温橡胶输送带，其特征是：所述金属氧化物为选自：活性氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化钙或纳米氧化隔。
4.根据权利要求1所述的耐高温橡胶输送带，其特征是：所述交联剂为过氧化物类交联剂。
5.根据权利要求4所述的耐高温橡胶输送带，其特征是：所述交联剂为过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷。
6.根据权利要求1所述的耐高温橡胶输送带，其特征是：共交联剂为三聚氰酸三烯丙酯或三烯丙基异三聚氰酸酯。
7.权利要求1至6所述的任何一种耐高温橡胶输送带的制备方法，先将硅橡胶、氟橡胶或乙华平橡胶与各种助剂按相应的质量份，在开炼机或密炼机中混炼均匀得到覆盖胶；覆盖胶和骨架帆布层直接贴合，经压延成型，然后在平板硫化机上150℃～180℃硫化得到耐高温橡胶输送带。
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