CN106010370A - 一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料及其制备方法，橡胶材料的各组分按重量分数计为：三元乙丙橡胶70‑90份、天然橡胶10‑30份、补强填料40‑70份、硫化剂3.5‑5份、硫化促进剂0.5‑1.5份、硫化活性剂8‑12份、增塑剂15‑25份、防老剂2‑4份、粘合剂4‑5份、模量改性助剂短纤维3‑5份。制备时首先在开炼机上进行塑炼胶的制备，然后在密炼机中经过一段混炼和二段混炼后得到帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。本发明制备方法简单，制备得到的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料在使用后，提高了输送带在高温环境下的粘合强度，很大程度上防止了脱层现象，延长了输送带的使用寿命，有很好的经济效益。

Description

一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料及其制备方法，属于橡胶材料制备技术领域。
背景技术
近些年来，我国钢铁、冶金、水泥、焦炭等行业蓬勃发展，耐热耐高温输送带市场需求大大提升，同时这对耐热耐高温输送带也提出了更为严格的要求。纤维骨架材料输送带包括帆布芯输送带、整体带芯输送带等，其中以帆布芯输送带应用最为广泛。帆布芯耐热输送带主要用于100℃及以上高温物料的输送，在实际使用过程中经常出现帆布骨架材料与覆盖胶之间发生脱层的现象，严重影响了输送带的使用寿命。
从保证企业连续生产、节约其使用成本的的角度出发，开发一种常温、老化和高温条件下粘合性能均优异的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料显得尤为重要。
帆布芯输送带一般由帆布骨架材料、粘合层橡胶、覆盖胶三部分组成。传统配合设计中粘合层橡胶的模量会低于覆盖胶的模量，模量梯度变化呈现“很硬～很软～软”的形式，不符合复合材料结构设计的“模量匹配性”原理，理想的“模量匹配性”应该是“硬～软硬适中～软”的结构形式。本发明基于复合材料结构“模量匹配性”原理，通过在粘合层材料中加入模量改性助剂短纤维来改善粘合层模量进而提高整条输送带的“模量匹配性”，使“骨架材料-粘合层-覆盖胶”的模量梯度平缓变化，从而提高帆布芯耐热输送带在高温环境下的的粘合强度，防止脱层现象，延长其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的帆布芯耐热输送带在高温物料的传送使用过程中容易出现帆布骨架材料与覆盖胶之间发生脱层的现象影响输送带寿命的问题，提供了一种制备方法简单，步骤易于操作的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，各组分按重量分数计为：三元乙丙橡胶70-90份、天然橡胶10-30份、补强填料40-70份、硫化剂3.5-5份、硫化促进剂0.5-1.5份、硫化活性剂8-12份、增塑剂15-25份、防老剂2-4份、粘合剂4-5份、模量改性助剂短纤维3-5份。
进一步的，所述的三元乙丙橡胶为ENB型三元乙丙橡胶，第三单体乙叉降冰片烯含量为6～10％。
进一步的，所述补强填料为沉淀法白炭黑、炭黑N220、炭黑N330中的一种或几种。
进一步的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯与硫磺的混合物；所述硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂CZ、噻唑类促进剂DM、秋兰姆类促进剂TMTD中的一种或几种。
进一步的，所述硫化活性剂为纳米氧化锌、纳米氧化镁、硬脂酸的一种或几种。
进一步的，所述增塑剂为古马隆树脂、芳烃油、碳5石油树脂、辛基酚醛BN-1、辛基酚醛BN-2中的一种或几种。
进一步的，所述防老剂为防老剂MB、防老剂RD、防老剂MC的一种或几种。
进一步的，所述粘合剂为粘合剂RA、粘合剂RS和马来酸酐接枝的聚丁二烯的混合物。
进一步的，所述模量改性助剂短纤维为RFL浸胶预处理芳纶短切纤维、母胶粒预分散的芳纶浆粕、母胶粒预分散的纤维素纤维中的一种或几种。
帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)塑炼：取天然橡胶10-30份在开炼机上塑炼，开炼机辊距为2-4mm，辊温控制在40-50℃，塑炼8-10min得到塑炼胶；
(2)一段混炼：将步骤(1)制得的塑炼胶和三元乙丙橡胶70-90份投入密炼机中，密炼1-2min；然后开上顶栓，加入补强填料40-70份、硫化活性剂8-12份、增塑剂15-25份、防老剂2-4份、粘合剂4-5份、模量改性助剂短纤维3-5份，关上顶栓，继续密炼5-6min，排胶温度控制在110-120℃，经翻炼、按厚度7-8mm出片后冷却至室温；
(3)二段混炼：将冷却至室温的一段混炼胶投入密炼机中，再往密炼机中加入硫化剂3.5-5份、硫化促进剂0.5-1.5份，混炼2-3min，排胶温度控制在100-110℃，经翻炼、按厚度7-8mm出片后冷却至室温，即得到帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。
制备得到的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料在使用时，将粘合层混炼胶和帆布在常温下经过双辊或四辊压延机完成粘合层胶与帆布层的贴合，再与覆盖胶经成型压延，在平板硫化机上150～160℃硫化得到帆布芯耐热输送带。
本发明的有益效果：通过在输送带粘合层橡胶中添加模量改性助剂短纤维来提高粘合层的模量，使“骨架材料-芯层胶-覆盖胶”的模量梯度变化平缓；另外马来酸酐接枝的聚丁二烯，一方面与三元乙丙橡胶具有相似的主链结构，极性相近，具有较大亲和力，另一方面马来酸酐基团可以与尼龙帆布的胺基、聚酯帆布的羟基发生化学反应，形成牢固的共价键，能在很大程度上提高了橡胶材料与帆布骨架材料的界面粘合强度。采用本发明的制备方法制备的橡胶材料制成的输送带在高温环境下的粘合强度得到提高，很大程度上解决了脱层问题，输送带的使用寿命大大延长。
附图说明
图1为本发明的背景技术中的复合材料模量匹配性原理图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明对比例和实施例中采用的三元乙丙橡胶(4045)外购于中国石油吉林石化公司；天然橡胶外购于KONG THAI(HK)RUBBER INDUSTRY CO.,LIMITED；沉淀法白炭黑外购于株洲兴隆新材料股份有限公司；炭黑N330外购于江西黑猫炭黑股份有限公司；过氧化二异丙苯(DCP)外购于上海沁威化工有限公司；硫磺外购于江阴奔月化工有限公司；次磺酰胺类促进剂CZ外购于濮阳蔚林化工股份有限公司；噻唑类促进剂DM和秋兰姆类促进剂TMTD均外购于山东尚舜化工有限公司；纳米氧化锌外购于山东兴亚新材料有限公司；硬脂酸外购于无锡市胜利门化工有限公司；古马隆树脂外购于北京优胜力合化工有限公司；芳烃油外购于安徽瑞邦橡塑助剂集团有限公司；防老剂MB外购于上海成锦化工有限公司；防老剂RD外购于山东斯递尔化工科技有限公司；防老剂MC外购于无锡市宾王化工厂；粘合剂RA和RS均外购于江苏国立化工科技有限公司；马来酸酐接枝的聚丁二烯外购于余姚市亚创新材料有限公司；RFL浸胶预处理芳纶短切纤维、母胶粒预分散的芳纶浆粕和母胶粒预分散的纤维素纤维均外购于黑龙江弘宇短纤维新材料股份有限公司。
对比例：
普通帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，配方比例按重量份计：
三元乙丙橡胶(4045)70份，天然橡胶30份，沉淀法白炭黑10份，炭黑N330 30份，过氧化二异丙苯(DCP)3份，硫磺0.5份，次磺酰胺类促进剂CZ 0.5份、噻唑类促进剂DM 0.5份，秋兰姆类促进剂TMTD 0.5份，纳米氧化锌10份，硬脂酸2份，古马隆树脂10份，芳烃油10份，防老剂MB 2份、防老剂MC 1份，粘合剂RA 2份，粘合剂RS 2份。
普通帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的制备方法，步骤如下：
(1)塑炼：取天然橡胶在开炼机上塑炼或并用塑练，其辊距2-4mm，辊温控制在40-50℃，塑炼8-10min得到塑炼胶；
(2)一段混炼：将步骤(1)制得的塑炼胶和三元乙丙橡胶(4045)投入密炼机中，密炼1-2min；然后开上顶栓，加入白炭黑、炭黑、纳米氧化锌、硬脂酸、古马隆树脂、芳烃油、防老剂MB、防老剂MC、粘合剂RA、粘合剂RS，关上顶栓，继续密炼5-6min，排胶温度控制在110-120℃，经翻炼、按厚度7-8mm出片后冷却至室温；
(3)二段混炼：将冷却至室温的一段混炼胶投入密炼机中，再往密炼机中加入过氧化二异丙苯(DCP)、硫磺、次磺酰胺类促进剂CZ、噻唑类促进剂DM、秋兰姆类促进剂TMTD，混炼2-3min，排胶温度控制在100-110℃，经翻炼、按厚度7-8mm出片后冷却至室温，即得产品普通帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。
实施例一：
一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，各组分按重量分数计为：
三元乙丙橡胶(4045)70份，天然橡胶30份，沉淀法白炭黑10份，炭黑N330 30份，过氧化二异丙苯(DCP)3份，硫磺0.5份，次磺酰胺类促进剂CZ 0.5份，噻唑类促进剂DM 0.5份，秋兰姆类促进剂TMTD 0.5份，纳米氧化锌5份，硬脂酸3份，古马隆树脂5份，芳烃油10份，防老剂MB 2份，防老剂RD 2份，粘合剂RA 2份，粘合剂RS 2份，马来酸酐接枝的聚丁二烯1份，RFL浸胶预处理芳纶短切纤维3份。
帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)塑炼：取30份天然橡胶在开炼机上塑炼，其辊距2mm，辊温控制在40℃，塑炼10min得到塑炼胶；
(2)一段混炼：将步骤(1)制得的塑炼胶和70份三元乙丙橡胶(4045)投入密炼机中，密炼1min；然后开上顶栓，加入10份沉淀法白炭黑、30份炭黑、5份纳米氧化锌、3份硬脂酸、5份古马隆树脂、10份芳烃油、2份防老剂MB、2份防老剂RD、2份粘合剂RA、2份粘合剂RS、1份马来酸酐接枝的聚丁二烯、3份RFL浸胶预处理芳纶短切纤维，关上顶栓，继续密炼6min，排胶温度控制在110℃，经翻炼、按厚度7mm出片后冷却至室温；
(3)二段混炼：将冷却至室温的一段混炼胶投入密炼机中，再往密炼机中加入3份过氧化二异丙苯(DCP)、硫磺、0.5份次磺酰胺类促进剂CZ、0.5份噻唑类促进剂DM、0.5份秋兰姆类促进剂TMTD，混炼2min，排胶温度控制在100℃，经翻炼、按厚度7mm出片后冷却至室温，即得产品帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。
实施例二：
一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，各组分按重量分数计为：
三元乙丙橡胶(4045)80份，天然橡胶20份，沉淀法白炭黑15份，炭黑N330 35份，过氧化二异丙苯(DCP)3份，硫磺0.5份，次磺酰胺类促进剂CZ 0.5份，噻唑类促进剂DM 0.5份，秋兰姆类促进剂TMTD 0.5份，纳米氧化锌5份，硬脂酸3份，古马隆树脂5份，芳烃油15份，防老剂MB 1.5份，防老剂RD 1.5份，粘合剂RA 1份，粘合剂RS 1份，马来酸酐接枝的聚丁二烯2份，母胶粒预分散的芳纶浆粕3份。
帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)塑炼：取20份天然橡胶在开炼机上塑炼或并用塑练，其辊距3mm，辊温控制在45℃，塑炼9min得到塑炼胶；
(2)一段混炼：将步骤(1)制得的塑炼胶和80份三元乙丙橡胶(4045) 投入密炼机中，密炼1.5min；然后开上顶栓，加入15份沉淀法白炭黑、35份炭黑、5份纳米氧化锌、3份硬脂酸、5份古马隆树脂、15份芳烃油、1.5份防老剂MB、1.5份防老剂RD、1份粘合剂RA、1份粘合剂RS、2份马来酸酐接枝的聚丁二烯、3份母胶粒预分散的芳纶浆粕，关上顶栓，继续密炼5.5min，排胶温度控制在115℃，经翻炼、按厚度8mm出片后冷却至室温；
(3)二段混炼：将冷却至室温的一段混炼胶投入密炼机中，再往密炼机中加入3份过氧化二异丙苯(DCP)、0.5份硫磺、0.5份次磺酰胺类促进剂CZ、0.5份噻唑类促进剂DM、0.5份秋兰姆类促进剂TMTD，混炼3min，排胶温度控制在105℃，经翻炼、按厚度8mm出片后冷却至室温，即得产品帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。
实施例三：
一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，各组分按重量分数计为：
三元乙丙橡胶(4045)90份，天然橡胶10份，沉淀法白炭黑20份，炭黑N330 50份，过氧化二异丙苯(DCP)4份，硫磺1份，噻唑类促进剂DM 0.5份，纳米氧化锌10份，硬脂酸2份，古马隆树脂10份，芳烃油15份，防老剂MB 1份，防老剂RD 1份，粘合剂RA 0.5份，粘合剂RS 0.5份，马来酸酐接枝的聚丁二烯3份，母胶粒预分散的纤维素纤维5份。
一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，各组分按重量分数计为：
(1)塑炼：取10份天然橡胶在开炼机上塑炼或并用塑练，其辊距4mm，辊温控制在50℃，塑炼8min得到塑炼胶；
(2)一段混炼：将步骤(1)制得的塑炼胶和90份三元乙丙橡胶(4045)投入密炼机中，密炼2min；然后开上顶栓，加入20份沉淀法白炭黑、50份炭黑、10份纳米氧化锌、2份硬脂酸、10份古马隆树脂、15份芳烃油、1份防老剂MB、1份防老剂RD、0.5份粘合剂RA、0.5份粘合剂RS、3份马来酸酐接枝的聚丁二烯、5份母胶粒预分散的纤维素纤维，关上顶栓，继续密炼5min，排胶温度控制在120℃，经翻炼、按厚度7mm出片后冷却至室温；
(3)二段混炼：将冷却至室温的一段混炼胶投入密炼机中，再往密炼机中加入4份过氧化二异丙苯(DCP)、1份硫磺、0.5份噻唑类促进剂DM，混炼3min，排胶温度控制在110℃，经翻炼、按厚度7mm出片后冷却至室温，即得产品帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。
取上述的实施例1、实施例2、实施例3和对比例得到的粘合层橡胶，将粘合层混炼胶和帆布在常温下经过双辊或四辊压延机完成粘合层胶与帆布层的贴合，再与覆盖胶经成型压延，在平板硫化机上150℃～160℃硫化后得到帆布芯耐热输送带，参照GBT 6759-2013和GBT20021-2005进行常温、150℃*168h老化后、150℃高温粘合强度的测试，结果如表1所示。
表1
注：以10％应变下的应力来表征模量，记为M10。
由表1可知，实施例一、实施例二和实施例三采用本发明中的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的各组分配方及制备方法，制备得到的粘合层橡胶材料模量M10分别为2.4MPa、2.9MPa、1.9MPa，远高于对比例的0.8MPa，也高于覆盖胶的1.2MPa；相对应的，其常温、150℃*168h老化后和150℃高温下的粘合强度也高于对比例；且实施例二制备得到的帆布芯耐热输送带的各项粘合性能均为最佳，如常温粘合强度为11.5N/mm，150℃*168h老化后粘合强度为6.3N/mm，150℃高温粘合强度为4.9N/mm。结果证明，采用本发明的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的组分配方及制备方法制备得到的帆布芯耐热输送带，各项粘合性能均好于传统方法制备的帆布芯耐热输送带。

Claims (10)

1.一种帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：各组分按重量分数计为：三元乙丙橡胶70-90份、天然橡胶10-30份、补强填料40-70份、硫化剂3.5-5份、硫化促进剂0.5-1.5份、硫化活性剂8-12份、增塑剂15-25份、防老剂2-4份、粘合剂4-5份、模量改性助剂短纤维3-5份。
2.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶为ENB型三元乙丙橡胶，第三单体乙叉降冰片烯含量为6~10%。
3.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述补强填料为沉淀法白炭黑、炭黑N220、炭黑N330中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述硫化剂为过氧化二异丙苯与硫磺的混合物；所述硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂CZ、噻唑类促进剂DM、秋兰姆类促进剂TMTD中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述硫化活性剂为纳米氧化锌、纳米氧化镁、硬脂酸的一种或几种。
6.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述增塑剂为古马隆树脂、芳烃油、碳5石油树脂、辛基酚醛BN-1、辛基酚醛BN-2中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述防老剂为防老剂MB、防老剂RD、防老剂MC的一种或几种。
8.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述粘合剂为粘合剂RA、粘合剂RS和马来酸酐接枝的聚丁二烯的混合物。
9.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料，其特征在于：所述模量改性助剂短纤维为RFL浸胶预处理芳纶短切纤维、母胶粒预分散的芳纶浆粕、母胶粒预分散的纤维素纤维中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）塑炼：取天然橡胶10-30份在开炼机上塑炼，开炼机辊距为2-4mm，辊温控制在40-50℃，塑炼8-10min得到塑炼胶；
（2）一段混炼：将步骤（1）制得的塑炼胶和三元乙丙橡胶70-90份投入密炼机中，密炼1-2min；然后开上顶栓，加入补强填料40-70份、硫化活性剂8-12份、增塑剂15-25份、防老剂2-4份、粘合剂4-5份、模量改性助剂短纤维3-5份，关上顶栓，继续密炼5-6min，排胶温度控制在110-120℃，经翻炼、按厚度7-8mm出片后冷却至室温；
（3）二段混炼：将冷却至室温的一段混炼胶投入密炼机中，再往密炼机中加入硫化剂3.5-5份、硫化促进剂0.5-1.5份，混炼2-3min，排胶温度控制在100-110℃，经翻炼、按厚度7-8mm出片后冷却至室温，即得到帆布芯耐热输送带粘合层橡胶材料。
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