CN104672624B - 橡胶组合物、采用该橡胶组合物的v带包布胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传动带用橡胶技术领域，具体涉及一种用于V带包布胶的橡胶组合物、V带包布胶及其制备方法。本发明V带包布胶的组成按重量份包含下述组分：丙烯酸酯橡胶5至30份，三元乙丙橡胶40份，硫黄0.5至2份，促进剂1.5至2.5份，氧化镁3至6份，氧化锌1至3份，补强剂50至70份，软化剂10至20份，增粘树脂2至5份，防老剂1至3份。该V带包布胶具有较好的耐油性能、较高的耐热氧老化性能而且具备加工性能好的特点。

Description

橡胶组合物、采用该橡胶组合物的V带包布胶及制备方法
技术领域
本发明属于传动带用橡胶技术领域，具体涉及橡胶组合物、采用该橡胶组合物的V带包布胶及制备方法。
背景技术
V带胶带简称V带或者三角带，是一种断面为梯形的环形传动带。与平型传动带一样，V带也是将原动机的电机旋转产生的动力，通过带轮由胶带传递到机械设备上。V带是传动带中产量最大、用途最广的产品。V带广泛的应用于船舶，电力，煤炭，办公等领域。
当前的市场上的V带产品，主要还是以橡胶传动带为主。在一些特殊的工业领域，例如化工、汽车和煤炭等行业，V带需要长期在高温、含有各种添加剂的润滑油或者含各类有机和无机溶剂的环境工作。在这种条件下，常见的以天然橡胶为主体的V带会因为天然橡胶本身的结构特性，而发生热氧老化，导致其使用寿命的大幅下降；或者由于油的溶胀作用而诱发强度的下降，发生变形甚至断裂，引发安全事故和经济损失。
为了提高V带的性能，现有技术做了各种改进，例如：
现有技术公开了一种用于制造传动带的橡胶组合物，该组合物成分包括氢化丁晴橡胶、硫化剂、交联剂、增塑剂、丙烯酸类树脂单体、环氧树脂、酚醛树脂，该组合物具有较好的耐热性、自润滑性、耐油性和耐久性。
该体系具有如下缺点和问题：
1)丙烯酸类树脂和氢化丁腈橡胶单体并用体的加工性能较差，其炼胶工艺和硫化工艺困难、复杂；
2)耐热氧老化及耐久性较差；
3)硫化胶的伸长率较小，在V带运转过程中，易与骨架材料脱层，降低产品使用寿命；
4)原材料成本高。
发明内容
为了克服现有技术中V带包布胶耐热氧老化、耐久性差以及成本高的问题，本发明提供一种应用于V带包布胶的橡胶组合物、使用这种橡胶组合物的V带包布胶和该V带包布胶的制备方法。其具有较高的耐热氧老化性能、耐油和其它溶剂的性能，并且具有良好的加工性能。
本发明提供了上述应用于V带包布胶的橡胶组合物，其特征在于:丙烯酸酯橡胶与三元乙丙橡胶并用。
优选的，丙烯酸酯橡胶的重量份数为5至60份，三元乙丙橡胶的重量份数为10至70份。
与现有技术相比，本发明中使用丙烯酸酯橡胶，大大提高了包布胶的耐油和耐热性能，三元乙丙橡胶的并用进一步高了硫化胶的耐老化性能。包布胶热油老化的胶料质量变化率为6-11％，耐油、耐热和耐热氧老化性能均有明显的提高。
本发明的还提供了采用上述橡胶组合物的V带包布胶：其采用如下原料按照下述工艺制备：
原料包括按重量计的以下组分，丙烯酸酯橡胶5至30份，三元乙丙橡胶40份，硫黄0.5至2份，硫化促进剂1.5至2.5份，氧化镁3至6份，氧化锌1至3份，补强剂50至70份，软化剂10至20份，增粘树脂2至5份，防老剂1至3份；
具体工艺如下，将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶；将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄薄通开炼，均匀后下片制得V带包布胶。
本发明还提供了采用上述橡胶组合物的V带包布胶制备方法：先将丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在80℃以下；将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2-3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
在发明过程中发现，上述配方在加工时偶尔会出现易粘辊，易焦烧和易粘模具的问题，为了解决这一问题，并且对于耐热、耐油和热氧老化性能进一步优化，优选的是，橡胶组合物中还包括氯化聚乙烯橡胶，优选的是，氯化聚乙烯橡胶的重量份数为20至80份。
本发明进一步的提供了使用上述橡胶组合物制备的V带包布胶，其组分中还包括氯化聚乙烯橡胶20至80份。
本发明进一步的提供了使用上述橡胶组合物制备V带包布胶的方法：
将丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯橡胶在开炼机上合炼，得到混炼胶；将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶；将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄薄通开炼，均匀后下片制得V带包布胶。
优选的，先将丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在80℃以下；将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2-3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
优选的，上述V带包布胶中丙烯酸酯橡胶的重量份数为5至30份，三元乙丙橡胶的重量份数为20至60份。
更优选的，上述V带包布胶中三元乙丙橡胶的重量份数为40份。
与现有技术相比，本发明通过并用氯化聚乙烯橡胶，提高了丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶的相容性，提高共混效果，其炼胶工艺和硫化工艺简单，大大改善了包布胶的加工性能，包布胶的拉伸强度为6-11％，同时，由于三元共混物混合均匀，三种胶种在体系中均实现了充分利用，进一步提高了硫化胶的耐热、耐油和热氧老化性能。
为了提高包布胶的硫化速度，降低硫化胶的压缩变形，提高硫化胶的强度，优选的是，硫化体系采用三嗪类作为硫化促进剂，用量1至2份，配合使用2、2'-二硫代二苯并噻唑硫化促进剂，用量0.5份。采用该硫化体系的包布胶硫化速度较快，硫化胶的压缩永久变形较小，强度高且不需进行二次硫化，并且提高了包布胶的生产效率，降低了包布胶的生产成本。
优选的是，软化剂为松焦油、妥尔油或聚已二酸亚丙(丁)基酯。
优选的是，增粘树脂为叔丁基酚醛树脂。
优选的是，防老剂为4020防老剂。
优选的是，补强剂为炭黑N330和炭黑N660。
本发明由于采用以上的技术方案，具有显著的技术效果：
本发明包布胶采用了氯化聚乙烯，三元乙丙橡胶和丙烯酸酯橡胶三元共混的共混胶。在三种橡胶的共混体系中，丙烯酸酯橡胶提供耐高温性能、耐油性能和耐强氧化和溶剂化物质的性能；三元乙丙胶提供耐极性溶剂性能和耐高温性能，并以其优良的加工性能改善体系的整体加工性能；而氯化聚乙烯同时含有极性和非极性链段，与极性的丙烯酸酯橡胶和非极性的三元乙丙橡胶都具有较高的相容性，可以大幅提高了体系的相容性和加工性能并降低整体成本。
本发明中的包布胶克服了丙烯酸酯橡胶和氯化聚乙烯橡胶难以加工的缺点，同时具备以上三种组分的优异性能，具有极好的耐油性、耐热氧老化性能和耐腐蚀的性能，从而延长V带在严苛环境下的使用寿命，提高使用效率，降低设备维护成本。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，但是本发明的范围不受这些是实施例的限制。
对比例1
天然橡胶70份，氯丁橡胶30份，硫黄1.1份，氧化镁3份，氧化锌5份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.8份，炭黑N33060份，妥尔油16份，叔丁基酚醛树脂3份，丙烯酸类树脂单体8份，防老剂4020 2份。
先将天然橡胶和氯丁橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，炭黑N330，妥尔油，叔丁基酚醛树脂，丙烯酸类树脂单体，防老剂4020，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在80℃以下；将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2-3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
拉伸强度13.1MPa，断裂伸长率506％，300％定伸强度7.1MPa，永久变形25％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率29％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率31％，130℃×7d3#油质量变化率18％，DIN磨耗136mm3，混炼时间约为21分钟。
对比例2
氢化丁腈橡胶100份，硫黄0.6份，氧化锌4份，氧化镁4份，三嗪类硫化剂1份，炭黑N33025份，炭黑N66030份，松焦油25份，叔丁基酚醛树脂10份，防老剂40201.5份。胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
将氯丁腈橡胶加入开炼机进行塑炼，待用；在密炼机中依次加入，氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，炭黑N330，炭黑N660，松焦油，叔丁基酚醛树脂，防老剂4020，硬脂酸铅，混炼均匀，排胶温控制在100℃；最后在开炼机加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2分钟时间，下片出胶得到V包布胶。
拉伸强度14.6MPa，断裂伸长率521％，300％定伸强度6.1MPa，永久变形30％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率23％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率20％，130℃×7d3#油质量变化率15％，DIN磨耗121mm3，混炼时间约为19分钟。
实施例1
一种V带包布胶，其特征在于，其组成按重量计包括如下组分：丙烯酸酯橡胶5份，氯化聚乙烯橡胶25份，三元乙丙橡胶70份，硫黄0.5份，氧化锌1份，氧化镁3份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.5份，三嗪类硫化剂1份，炭黑N33020份，炭黑N66040份，松焦油10份，叔丁基酚醛树脂2份，4020防老剂1份；
先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化锌，氧化镁，2、2’-二硫代二苯并噻唑，三嗪类硫化剂，炭黑N330，炭黑N660，松焦油，叔丁基酚醛树脂，4020防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在80℃以下；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2-3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
拉伸强度16.2MPa，断裂伸长率532％。300％定伸强度7.9MPa，永久变形24％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率15％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率16％，130℃×7d3#油质量变化率11％，DIN磨耗105mm3。
混炼过程中，混炼吃料速度快，包辊性好，不粘辊，易于操作。在相同的混炼条件下，混炼时间约为13分钟。
实施例2
一种V带包布胶，其特征在于，其组成按重量计包括如下组分：
丙烯酸酯橡胶20份，氯化聚乙烯橡胶60份，三元乙丙橡胶20份，硫黄0.7份，氧化镁4份，氧化锌2份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.5份，三嗪类硫化剂1.2份，炭黑N33025份，炭黑N66035份，妥尔油18份，叔丁基酚醛树脂4份，4020防老剂1.5份。先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，三嗪类硫化剂，炭黑N330，炭黑N660，妥尔油，叔丁基酚醛树脂，4020防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在60℃；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2.5分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
拉伸强度16.5MPa，断裂伸长率546％。300％定伸强度7.2MPa，永久变形23％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率16％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率18％，130℃×7d3#油质量变化率9％，DIN磨耗108mm3。
混炼过程中，混炼吃料速度快，包辊性好，不粘辊，易于操作。在相同的混炼条件下，混炼时间约为13分钟。
实施例3
一种V带包布胶，其特征在于，其组成按重量计包括如下组分：
丙烯酸酯橡胶30份，氯化聚乙烯橡胶30份，三元乙丙橡胶40份，硫黄1份，氧化镁6份，氧化锌2份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.5份，三嗪类硫化剂1.5份，炭黑N33030份，炭黑N66030份，妥尔油16份，叔丁基酚醛树脂3份，4020防老剂2份。
先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，三嗪类硫化剂，炭黑N330，炭黑N660，妥尔油，叔丁基酚醛树脂，4020防老剂，混均匀匀，排胶，排胶温度控制在80℃；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
拉伸强度16.1MPa，断裂伸长率561％。300％定伸强度6.5MPa，永久变形24％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率16％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率14％，130℃×7d3#油质量变化率9％，DIN磨耗111mm3。
混炼过程中，混炼吃料速度快，包辊性好，不粘辊，易于操作。在相同的混炼条件下，混炼时间约为16分钟。
实施例4
一种V带包布胶，其特征在于，其组成按重量计包括如下组分：
丙烯酸酯橡胶40份，氯化聚乙烯橡胶20份，三元乙丙橡胶40份，硫黄1.2份，氧化镁4.5份，氧化锌3份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.5份，三嗪类硫化剂1.8份，炭黑N33025份，炭黑N66030份，妥尔油20份，叔丁基酚醛树脂5份，4020防老剂1.5份。
先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，三嗪类硫化剂，炭黑N330，炭黑N660，妥尔油，叔丁基酚醛树脂，4020防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在50℃；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2.4分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。拉伸强度15.4MPa，断裂伸长率575％，300％定伸强度6.7MPa，永久变形25％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率17％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率21％，130℃×7d3#油质量变化率8％，DIN磨耗103mm3。
混炼过程中，混炼吃料速度快，包辊性好，不粘辊，易于操作。在相同的混炼条件下，混炼时间约为11分钟。
实施例5
一种V带包布胶，其特征在于，其组成按重量计包括如下组分：
丙烯酸酯橡胶15份，氯化聚乙烯橡胶50份，三元乙丙橡胶35份，硫黄1.8份，氧化镁5.5份，氧化锌1份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.5份，三嗪类硫化剂2份，炭黑N33030份，炭黑N66040份，松焦油15份，叔丁基酚醛树脂3.5份，4020防老剂2.5份。
先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，三嗪类硫化剂，炭黑N330，炭黑N660，松焦油，叔丁基酚醛树脂，4020防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在45℃；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
拉伸强度15.5MPa，断裂伸长率571％。300％定伸强度6.6MPa，永久变形26％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率19％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率12％，130℃×7d3#油质量变化率6％，DIN磨耗103mm3。混炼过程中，混炼吃料速度快，包辊性好，不粘辊，易于操作。在相同的混炼条件下，混炼时间约为12分钟。
实施例6
一种V带包布胶，其特征在于，其组成按重量计包括如下组分：
丙烯酸酯橡胶60份，氯化聚乙烯橡胶30份，三元乙丙橡胶10份，硫黄2份，氧化镁3.3份，氧化锌3份，2、2’-二硫代二苯并噻唑0.5份，三嗪类硫化剂1.7份，炭黑N33020份，炭黑N66030份，聚已二酸亚丙(丁)基酯20份，叔丁基酚醛树脂4.5份，4020防老剂3份。
先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入氧化镁，氧化锌，2、2’-二硫代二苯并噻唑，三嗪类硫化剂，炭黑N330，炭黑N660，聚已二酸亚丙(丁)基酯，叔丁基酚醛树脂，4020防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在35℃；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫黄，进行薄通开炼，开炼2分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
胶料性能指标如下：硫化条件：温度150℃，时间15分钟。
拉伸强度14.5MPa，断裂伸长率575％。300％定伸强度6.1MPa，永久变形26％，130℃×7d老化前后拉伸强度变化率18％，130℃×7d老化前后断裂伸长率变化率11％，130℃×7d3#油质量变化率6％，DIN磨耗112mm3。
混炼过程中，混炼吃料速度快，包辊性好，不粘辊，易于操作。在相同的混炼条件下，混炼时间约为15分钟。
将对比例和实施例的配方和性能列表如下：
通过实施例和对比例的对比可知，本发明包胶布的性能优越，其耐油及耐热氧老化性能相对现有的两种产品得到大幅提高。本发明中的丙烯酸酯树脂具有较高的耐油和耐热性能，三元乙丙橡胶具有较高的耐老化性能，氯化聚乙烯极性和非极性的特殊分子结构提高了组分间的相容性，使得包布胶整体性能大幅提高。其热油老化的胶料质量变化率由现有两种产品的15％和12％下降到6％；老化后的拉伸强度下降率由现有两种产品的29％和23％下降到15％。且混炼所需时间大幅缩短，在提高耐油耐热氧老化性能的同时，加工性能也得到大幅提高。

Claims (8)

1.一种V带包布胶，其特征在于:采用如下组分和重量份数的原料按照如下方法制成；
原料包括，丙烯酸酯橡胶5至60份，三元乙丙橡胶10至70份，硫磺0.5至2份，硫化促进剂1.5至2.5份，氧化镁3至6份，氧化锌1至3份，补强剂50至70份，软化剂10至20份，增粘树脂2至5份，防老剂1至3份；
制备方法包括如下步骤，将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，得到混炼胶；
将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫磺薄通开炼，均匀后下片制得V带包布胶。
2.如权利要求1所述的V带包布胶，其特征在于：采用如下组分和重量份数的原料按照如下方法制成；
原料包括，丙烯酸酯橡胶5至60份，三元乙丙橡胶10至70份，氯化聚乙烯橡胶20至60份，硫磺0.5至2份，硫化促进剂1.5至2.5份，氧化镁3至6份，氧化锌1至3份，补强剂50至70份，软化剂10至20份，增粘树脂2至5份，防老剂1至3份；
制备方法包括如下步骤，将丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯橡胶在开炼机上合炼，得到混炼胶；将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶；将上述混炼胶在开炼机上加入硫磺薄通开炼，均匀后下片制得V带包布胶。
3.如权利要求1或2所述的V带包布胶，其特征在于：丙烯酸酯橡胶的重量份数为5至30份，三元乙丙橡胶的重量份数为20至60份。
4.如权利要求3所述的V带包布胶，其特征在于：丙烯酸酯橡胶的重量份数为5至30份，三元乙丙橡胶的重量份数为40份。
5.如权利要求1或2任一所述的V带包布胶，其特征在于：促进剂包括三嗪类促进剂和2、2’-二硫代二苯并噻唑促进剂。
6.如权利要求5所述的V带包布胶，其特征在于：三嗪类促进剂重量份数为1至2份，2、2’-二硫代二苯并噻唑促进剂重量份数为0.5份。
7.制备如权利要求1所述V带包布胶的方法，其特征在于：
包括如下步骤，
先将丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在80℃以下；
将上述混炼胶在开炼机上加入硫磺，进行薄通开炼，开炼2-3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
8.制备如权利要求2所述V带包布胶的方法，其特征在于：
包括如下步骤，
先将丙烯酸酯橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯在开炼机上合炼，合炼均匀后待用；
将混炼胶加入密炼机，依次加入硫化促进剂，氧化镁，氧化锌，补强剂、软化剂、增粘树脂和防老剂，混炼均匀，排胶，排胶温度控制在80℃以下；将上述混炼胶在开炼机上加入硫磺，进行薄通开炼，开炼2-3分钟，均匀后下片制得V带包布胶。
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