CN105504381B - 一种无味阻燃橡胶v带 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无味阻燃橡胶V带，由包布层、伸张层、强力层和压缩层四部分构成，其特征在于，所述压缩层由以下重量份数原料组成：100份天然橡胶、10‑20阻燃剂、炭黑5‑10份、0.4‑0.6份硬脂酸、2‑4份防老剂、5‑8份氧化锌、4‑6份氧化镁和2‑5份软化剂，所述阻燃剂为式(I)所示的共聚物。本发明采用膨胀型阻燃剂(异戊二烯和二甲基‑2‑胺基‑甲基磷酰胺酯的共聚物)的共聚物改性天然橡胶，在使用和阻燃过程中均无有害气体释放，符合人们对环保和安全的要求，且阻燃剂与橡胶基体相容性好，具有不迁移性，避免了材料使用过程中“二次污染”。

Description

一种无味阻燃橡胶V带
技术领域
本发明涉及传动带技术领域，特别涉及一种无味阻燃橡胶V带。
背景技术
三角带又称V型带，主要由包布层、伸张层、强力层和压缩层等部件构成，是一种广泛应用于机械和设备动力传递的橡胶制品。压缩层胶又称底胶，在三角带中占有很大的分量。V带使用过程中要求底胶具有耐热、耐老化、耐屈挠疲劳、压缩变形小、横向刚性和纵向柔性好等优点。
橡胶为碳氢化合物，属可燃性材料。燃烧时，橡胶按照自由基连锁反应历程进行，容易产生HCL、CO、HCN、SO2等有毒害性腐蚀气体。无法满足矿井、石化、电器等诸多使用场合需要的安全、难燃的要求。
卤系阻燃剂阻燃效率高，仅需较少用量就能达到较好阻燃效果，因此曾一度成为市场主流，但其在阻燃同时易产生大量腐蚀性气体，不符合人们对材料的环保和安全性要求。无机填料也有阻燃功效，所用无机填料具有价格低廉、阻燃抑烟效果好、不挥发等优点，但其存在填料难以分散均匀，与基体相容性差等缺点。随着人们对居住环境和安全问题的关注，膨胀型无卤阻燃技术以其独特的阻燃机制和低毒、低烟等特点已被诸多研究工作者所关注。含膨胀型阻燃剂的高聚物热裂或燃烧时，表面形成一层膨胀炭层，具有阻燃(炭的极限氧指数达60％)、隔热、隔氧功能，且生烟量小，也不易形成有毒气体和腐蚀性气体。所以它的应用被视为是使阻燃剂低毒、低烟、无卤的重要途径之一。但小分子膨胀型阻燃剂在材料使用过程中，阻燃剂有机小分子会在材料表面析出程度，从而产生“二次污染”，同时由于相容性差致使基体材料力学性能下降。
现有的橡胶V带多采用再生橡胶为原料制得，由于再生橡胶中含有大量添加剂，导致所生产V带具有异味，限制了其应用范围。
发明内容
为了解决现有的橡胶V带存在的问题，本发明提供了一种无味阻燃橡胶V带，采用膨胀型阻燃剂(异戊二烯和二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯的共聚物)改性天然橡胶，在使用和阻燃过程中均无有害气体释放，符合人们对环保和安全的要求，且阻燃剂与橡胶基体相容性好，具有不迁移性，避免了材料使用过程中“二次污染”。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种无味阻燃橡胶V带，由包布层、伸张层、强力层和压缩层四部分构成，所述压缩层由以下重量份数原料组成：100份天然橡胶、10-20阻燃剂、炭黑5-10份、0.4-0.6份硬脂酸、2-4份防老剂、5-8份氧化锌、4-6份氧化镁和2-5份软化剂，所述阻燃剂为式(I)所示的共聚物：
作为优选，所述阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
(1)采用乙醇作溶剂，式(II)所示的二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与马来酸酐在40～72℃下搅拌反应3～10小时制得到含式(III)所示的膨胀型阻燃剂的混合液；
(2)将引发剂溶于水中制得引发剂水溶液；
(3)将乙醇、步骤(1)所得的混合液和异戊二烯加入反应容器中，加热至回流，并于15～25分钟内滴加30～40％步骤(2)所得的引发剂水溶液，当没有单体冷凝回流时，于10～20分钟内滴加完剩余的步骤(1)所得混合液和剩余的引发剂水溶液，投料完毕后，恒温反应2～4小时后，蒸馏去除乙醇即得式(I)所示的共聚物；
作为优选，步骤(1)中所述的式(II)所示的二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与马来酸酐的摩尔比为1:1～1.2，所述乙醇的质量为马来酸酐质量的2-4倍。
作为优选，步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸钾，所述引发剂水溶液的质量分数为0.04-0.1％，所述引发剂的投料质量为异戊二烯质量的0.2～0.6％。所选引发剂的活性应与在聚合温度相匹配，引发剂在该温度下的分解速率不宜过慢也不宜过快，过慢则会导致聚合速率低，体系中引发剂残留量高；过快则会导致聚合反应难以控制，聚合物分子量分布不均匀。同时引发剂的用量要适宜，不可过多过少，多则反应速度太快，难以控制；少则不易引发，反应不能正常进行，影响聚合物性能，因此所述的引发剂的投料质量为异戊二烯质量的0.2～0.6％。
作为优选，步骤(3)中所述乙醇、步骤(1)所得的混合液和异戊二烯的质量比为3-5:2-4:1。
本发明的有益效果为：
1、本发明所提供的无味阻燃橡胶V带，采用天然橡胶为原料，具有无味的优点。
2、本发明所提供的无味阻燃橡胶V带不含卤素，在使用和阻燃过程中均无有害气体释放，符合人们对环保和安全的要求。
3、本发明所述的无味阻燃橡胶V带利用共聚反应将阻燃剂引入到聚异戊二烯高分子链中，与天然橡胶基体具有较好的相容性，同时具有不迁移性，避免了材料使用过程中“二次污染”。
4、本发明所述的无味阻燃橡胶V带利用磷、氮元素协同阻燃作用，提高对橡胶基体的阻燃效果，减少阻燃剂在橡胶基体的使用量，降低阻燃材料的使用成本。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
一种无味阻燃橡胶V带，由包布层、伸张层、强力层和压缩层四部分构成，所述压缩层(即底胶)配方为100g天然橡胶、10g阻燃剂、5g炭黑、0.4g份硬脂酸、2g防老剂、5g氧化锌、4g氧化镁和2g软化剂，所述底胶材料的LOI为26.7％，所述阻燃剂的为式(I)所示的共聚物：
在本实施例中，阻燃剂的制备方法为：
(1)在装有回流冷凝管和温度计的250mL三口瓶中加入19.6g乙醇、14g(0.1mol)二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与9.8g(0.1mol)马来酸酐，搅拌升温至40℃反应3小时制得到含膨胀型阻燃剂的混合液；
(2)将0.02g引发剂过硫酸钾溶于50mL蒸馏水中，待用；
(3)将30g乙醇、20g步骤(1)所得的混合液和10g异戊二烯加入反应容器中，加热至回流，并于15分钟内滴加30％步骤(2)所得的引发剂水溶液，当没有单体冷凝回流时，于10分钟内滴加完剩余的步骤(1)所得混合液和剩余的引发剂水溶液，投料完毕后，恒温反应2小时后，蒸馏去除乙醇即得式(I)所示的共聚物。
实施例2
一种无味阻燃橡胶V带，由包布层、伸张层、强力层和压缩层四部分构成，所述压缩层(即底胶)配方为100g天然橡胶、15g阻燃剂、8g炭黑、0.5g份硬脂酸、3g防老剂、7g氧化锌、5g氧化镁和3g软化剂，所述底胶材料的LOI为28.2％，所述阻燃剂与实施例1中阻燃剂相同。
在本实施例中，阻燃剂的制备方法为：
(1)在装有回流冷凝管和温度计的250mL三口瓶中加入32.4g乙醇、14g(0.1mol)二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与10.8g(0.11mol)马来酸酐，搅拌升温至60℃反应5小时制得到含膨胀型阻燃剂的混合液；
(2)将0.04g引发剂过硫酸钾溶于50mL蒸馏水中，待用；
(3)将40g乙醇、30g步骤(1)所得的混合液和10g异戊二烯加入反应容器中，加热至回流，并于20分钟内滴加35％步骤(2)所得的引发剂水溶液，当没有单体冷凝回流时，于15分钟内滴加完剩余的步骤(1)所得混合液和剩余的引发剂水溶液，投料完毕后，恒温反应3小时后，蒸馏去除乙醇即得式(I)所示的共聚物。
实施例3
一种无味阻燃橡胶V带，由包布层、伸张层、强力层和压缩层四部分构成，所述压缩层(即底胶)配方为100g天然橡胶、20g阻燃剂、10g炭黑、0.6g份硬脂酸、4g防老剂、8g氧化锌、6g氧化镁和5g软化剂，所述底胶材料的LOI为27.8％，所述阻燃剂与实施例1中阻燃剂相同。
在本实施例中，阻燃剂的制备方法为：
(1)在装有回流冷凝管和温度计的250mL三口瓶中加入47g乙醇、14g(0.1mol)二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与11.8g(0.12mol)马来酸酐，搅拌升温至72℃反应10小时制得到含膨胀型阻燃剂的混合液；
(2)将0.06g引发剂过硫酸钾溶于50mL蒸馏水中，待用；
(3)将50g乙醇、40g步骤(1)所得的混合液和10g异戊二烯加入反应容器中，加热至回流，并于25分钟内滴加40％步骤(2)所得的引发剂水溶液，当没有单体冷凝回流时，于20分钟内滴加完剩余的步骤(1)所得混合液和剩余的引发剂水溶液，投料完毕后，恒温反应4小时后，蒸馏去除乙醇即得式(I)所示的共聚物。
以上仅列举本发明的优选实施方案，本发明的保护范围并不限制于此，本领域技术人员在本发明权利要求范围内所作的任何改变均落入本发明保护范围内。

Claims (3)

1.一种无味阻燃橡胶V带，由包布层、伸张层、强力层和压缩层四部分构成，其特征在于，所述压缩层由以下重量份数原料组成：100份天然橡胶、10-20阻燃剂、炭黑5-10份、0.4-0.6份硬脂酸、2-4份防老剂、5-8份氧化锌、4-6份氧化镁和2-5份软化剂，所述阻燃剂为式(I)所示的共聚物：
所述阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
(1)采用乙醇作溶剂，式(II)所示的二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与马来酸酐在40～72℃下搅拌反应3～10小时制得到含式(III)所示的膨胀型阻燃剂的混合液；
(2)将引发剂溶于水中制得引发剂水溶液；
(3)将乙醇、步骤(1)所得的混合液和异戊二烯加入反应容器中，加热至回流，并于15～25分钟内滴加30～40％步骤(2)所得的引发剂水溶液，当没有单体冷凝回流时，于10～20分钟内滴加完剩余的步骤(1)所得混合液和剩余的引发剂水溶液，投料完毕后，恒温反应2～4小时后，蒸馏去除乙醇即得式(I)所示的共聚物；
步骤(2)中所述的引发剂为过硫酸钾，所述引发剂水溶液的质量分数为0.04-0.1％，所述引发剂的投料质量为异戊二烯质量的0.2～0.6％。
2.如权利要求1所述的无味阻燃橡胶V带，其特征在于，步骤(1)中所述的式(II)所示的二甲基-2-胺基-甲基磷酰胺酯与马来酸酐的摩尔比为1:1～1.2，所述乙醇的质量为马来酸酐质量的2-4倍。
3.如权利要求1所述的无味阻燃橡胶V带，其特征在于，步骤(3)中所述乙醇、步骤(1)所得的混合液和异戊二烯的质量比为3-5:2-4:1。
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