CN106336581A - 一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法 - Google Patents

一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法，属于橡胶输送带制品技术领域。其首先对三元乙丙橡胶、补强填料、硫化活性剂、增塑剂、防老剂、耐烧蚀纤维、阻燃剂、成炭剂和增容剂进行一段混炼，得到混炼胶，然后加入硫化剂和助交联剂进行二段混炼，经过硫化后得到产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。本发明的耐烧蚀耐老化覆盖胶在使用后，高温明火环境下输送带的使用寿命得到很大程度的提高，保证了企业连续生产的同时，也节约了使用成本，有很好的经济效益。

Description

一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法，所制得的产品具有优异的耐烧蚀性能和耐老化性能，属于橡胶输送带制品技术领域。
背景技术
耐烧蚀材料按机理可分为升华型、熔化型和炭化型三类。升华型材料主要依靠材料高温下升华气化吸收热能；熔化型材料主要依靠材料高温下熔化吸热，进一步形成熔融液态层来阻塞热流；而炭化型材料优异的烧蚀性能主要是依靠其表面在高温下形成的炭化层，炭化层可以很大程度上阻止外部热量向材料内部传递，而且通过热辐射的方式可以转移大量的热能。
目前耐烧蚀材料的研究主要集中在火箭、导弹等军工领域，有关其应用在输送带领域的报道还不多。随着我国钢铁、冶金、水泥、焦炭等行业的蓬勃发展，耐高温输送带起到了越来越重要的作用。但是耐高温输送带所要运输的物料温度非常高，瞬间温度可达800℃，而且往往带有明火，如此恶劣的使用环境下，输送带不仅会老化龟裂，还会发生脱层、烧蚀、甚至骨架材料被烫穿等现象，使用寿命大大降低。
站在节约企业使用成本，保证其连续生产的角度，开发一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶就显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法。
按照本发明提供的技术方案，一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，配方比例按重量份计如下：三元乙丙橡胶100份、补强填料40-70份、硫化剂3-5份、助交联剂0.5-1.5份、硫化活性剂10-25份、增塑剂10-20份、防老剂2-4份、耐烧蚀纤维5-8份、阻燃剂5-20份、成炭剂10-20份和增容剂2-3份；
首先对三元乙丙橡胶、补强填料、硫化活性剂、增塑剂、防老剂、耐烧蚀纤维、阻燃剂、成炭剂和增容剂进行一段混炼，得到混炼胶，然后加入硫化剂和助交联剂进行二段混炼，经过硫化后得到产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
所述的三元乙丙橡胶为ENB型，其中第三单体乙叉降冰片烯ENB的含量为6％～10％。
所述补强填料为沉淀法白炭黑、炭黑N330、炭黑N550中的一种或几种。
所述硫化剂为过氧化二异丙苯DCP；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯TAIC；所述硫化活性剂为氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的一种或几种；所述增塑剂为石蜡油。
所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂MB、防老剂MC中的一种或几种。
所述耐烧蚀纤维为芳纶短切纤维、芳纶浆粕纤维、玻璃短纤维、碳纤维和纤维素短纤维的一种或几种。
所述阻燃剂为聚磷酸铵APP、硼酸锌和十溴二苯乙烷中的一种或几种；所述的成炭剂为季戊四醇和/或酚醛树脂；所述增容剂为马来酸酐接枝的聚丁二烯和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550。
所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶的制备方法，按重量份计步骤如下：
(1)一段混炼：取三元乙丙橡胶100份投入密炼机中，密炼1-3min；然后开上顶栓，加入补强填料40-70份、硫化活性剂10-25份、增塑剂10-20份、防老剂2-4份、耐烧蚀纤维5-8份、阻燃剂5-20份、成炭剂10-20份、增容剂2-3份，关上顶栓，继续密炼6-7min，排胶温度控制在120-140℃，经翻炼、按厚度10-12mm出片后冷却至室温；
(2)二段混炼：将步骤(1)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份、助交联剂0.5-1.5份，混炼3min，排胶温度控制在100-120℃，经翻炼、按厚度10-12mm出片后冷却至室温；
(3)硫化：将步骤(2)所得二段混炼胶用平板硫化机进行硫化，硫化温度控制在155～160℃，硫化时间控制在35～40min，硫化压力控制在10～15MPa，即得产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
本发明的有益效果：本发明从耐烧蚀性能、物理机械性能、耐老化性能及加工性能等方面综合考虑，选取耐高温性能良好的三元乙丙橡胶为基体，加入耐烧蚀纤维、阻燃剂和成炭剂，在接触高温物料时，橡胶表面会形成一层致密牢固的炭化隔热层，从而达到了耐烧蚀和阻燃的效果；另外增容剂的加入，使得纤维与橡胶基质之间有较好的相容性，从而保证了覆盖胶具有较好的物理机械性能和耐老化性能。这样在高温明火环境下输送带的使用寿命就能得到很大程度的提高，保证了企业连续生产的同时，也节约了使用成本，有很好的经济效益。另外，本发明耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶的制备方法操作步骤简单，便于工业化生产。
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。
下列实施例和对比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；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；炭黑N550外购于苏州宝化炭黑有限公司；过氧化二异丙苯(DCP)和三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)均外购于上海智孚科技有限公司；氧化锌外购于山东兴亚新材料有限公司；氧化镁外购于邢台镁神化工有限公司；石蜡油外购于安徽瑞邦橡塑助剂集团有限公司；防老剂MB和防老剂4010NA均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；芳纶短切纤维、芳纶浆粕纤维、玻璃短纤维均外购于黑龙江弘宇短纤维新材料股份有限公司；聚磷酸铵(APP)和硼酸锌均外购于济南泰星化工精细有限公司；十溴二苯乙烷外购于郑州凯迪化工有限公司；季戊四醇外购于济南永信化工有限公司；酚醛树脂外购于山东滨州昱诚化工有限公司；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；γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)外购于南京联硅化工有限公司。
实施例1
一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，各组分按重量分数计为：三元乙丙橡胶(4045)100份，炭黑N330 40份，过氧化二异丙苯(DCP)3份，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)0.5份，氧化锌5份，氧化镁5份，石蜡油10份，防老剂RD 1份，防老剂MB 1份，芳纶短切纤维5份，聚磷酸铵(APP)5份，季戊四醇10份，马来酸酐接枝的聚丁二烯3份。
耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)一段混炼：将三元乙丙橡胶投入密炼机中，密炼2min；然后开上顶栓，加入炭黑、氧化锌、氧化镁、石蜡油、防老剂RD、防老剂MB、芳纶短切纤维、聚磷酸铵(APP)、季戊四醇、马来酸酐接枝的聚丁二烯，关上顶栓，继续密炼6min，排胶温度控制在120℃，经翻炼、按厚度10mm出片后冷却至室温；
(2)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)、三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，混炼3min，排胶温度控制在100℃，经翻炼、按厚度10mm出片后冷却至室温；
(3)将二段混炼胶用平板硫化机进行硫化，硫化温度控制在155℃，硫化时间控制在40min，硫化压力控制在15MPa，即得产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
实施例2
一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，各组分按重量分数计为：三元乙丙橡胶(4045)100份，沉淀法白炭黑10份，炭黑N550 50份，过氧化二异丙苯(DCP)5份，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)0.5份，氧化锌10份，氧化镁5份，石蜡油15份，防老剂RD 1.5份，防老剂MB 1.5份，母胶粒预分散的芳纶浆粕5份，硼酸锌20份，酚醛树脂15份，马来酸酐接枝的聚丁二烯3份。
耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)一段混炼：将三元乙丙橡胶投入密炼机中，密炼2min；然后开上顶栓，加入白炭黑、炭黑、氧化锌、氧化镁、石蜡油、防老剂RD、防老剂MB、母胶粒预分散的芳纶浆粕、硼酸锌、酚醛树脂、马来酸酐接枝的聚丁二烯，关上顶栓，继续密炼6min，排胶温度控制在130℃，经翻炼、按厚度11mm出片后冷却至室温；
(2)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)、三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，混炼3min，排胶温度控制在110℃，经翻炼、按厚度11mm出片后冷却至室温；
(3)将二段混炼胶用平板硫化机进行硫化，硫化温度控制在158℃，硫化时间控制在38min，硫化压力控制在12MPa，即得产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
实施例3
一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，各组分按重量分数计为：三元乙丙橡胶(4045)100份，沉淀法白炭黑20份，炭黑N550 50份，过氧化二异丙苯(DCP)5份，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)1.5份，氧化锌20份，氧化镁5份，石蜡油20份，防老剂RD 2份，防老剂MB 2份，玻璃短纤维8份，十溴二苯乙烷20份，酚醛树脂20份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)2份。
耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)一段混炼：将三元乙丙橡胶投入密炼机中，密炼2min；然后开上顶栓，加入白炭黑、炭黑、氧化锌、氧化镁、石蜡油、防老剂RD、防老剂MB、玻璃短纤维、十溴二苯乙烷、酚醛树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，关上顶栓，继续密炼7min，排胶温度控制在140℃，经翻炼、按厚度12mm出片后冷却至室温；
(2)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)、三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，混炼3min，排胶温度控制在120℃，经翻炼、按厚度12mm出片后冷却至室温；
(3)将二段混炼胶用平板硫化机进行硫化，硫化温度控制在160℃，硫化时间控制在35min，硫化压力控制在10MPa，即得产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
对比实施例
以三元乙丙橡胶为基体的普通耐高温输送带覆盖胶，配方比例按重量份计：三元乙丙橡胶(4045)100份，炭黑N330 50份，过氧化二异丙苯(DCP)3份，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)1份，氧化锌5份，氧化镁5份，石蜡油15份，防老剂MB 1.5份，防老剂RD 1.5份，防老剂4010NA 1份。
所述的普通耐高温输送带覆盖胶的制备方法，具体步骤为：
(1)一段混炼：将三元乙丙橡胶投入密炼机中，密炼2min；然后开上顶栓，加入炭黑、氧化锌、氧化镁、石蜡油、防老剂MB、防老剂RD、防老剂4010NA，关上顶栓，继续密炼6-7min，排胶温度控制在120-140℃，经翻炼、按厚度10-12mm出片后冷却至室温；
(2)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)、三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，混炼3min，排胶温度控制在100-120℃，经翻炼、按厚度10-12mm出片后冷却至室温；
(3)将二段混炼胶用平板硫化机进行硫化，硫化温度控制在155～160℃，硫化时间控制在35～40min，硫化压力控制在10～15MPa，即得普通耐高温输送带覆盖胶。
上述设备均为常规生产设备。
应用实施例
将上述实施例1-3和对比实施例制备所得覆盖胶参照GJB323A-96进行氧乙炔烧蚀实验，烧蚀距离为10mm，烧蚀时间20s，喷嘴直径2mm，氧气0.42m3/s，乙炔0.31m3/s；
参照HG4732-2014进行烧烫实验，实验方法为：直径30mm钢球加热到800℃，放在试样表面5min，取走钢球，冷却1h，毛刷将烧蚀处清扫后，测量剩余厚度，然后在烧蚀处20～30mm的范围内，选择3个点，测量原厚度，烧蚀深度＝原厚度-剩余厚度；参照标准GB/T528-2009、GB/T 529-2008和HG4732-2014进行物理机械性能和耐老化实验。
实验结果数据如下：
1、耐烧蚀实验：具体结果如表1所示。
表1
线烧蚀率mm/s 烧蚀深度/mm 烧蚀后裂纹数量
实施例1 0.113 0.35 少
实施例2 0.119 0.40 少
实施例3 0.126 0.45 少
对比实施例 0.197 0.89 多
2、常温物理机械性能：具体结果如表2所示。
表2
3、180*96h老化后拉伸性能：
表3
由实验结果可知，实施例1、实施例2和实施例3采用本发明中的耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶各组分配方及制备方法，制备得到的覆盖胶进行氧乙炔烧蚀实验后的线烧蚀率分别为0.113mm/s、0.119mm/s和0.126mm/s，远低于对比例的0.197mm/s，烧烫实验的烧蚀深度分别为0.35mm、0.40mm、0.45mm，也远低于对比例的0.89mm；另外实施例1、实施例2和实施例3制备得到的覆盖胶常温拉伸性能和耐老化也能远远超过HG4732-2014标准的要求。
结果证明，采用本发明的耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶各组分配方及制备方法制备得到的覆盖胶，具有优异的耐烧蚀性能和耐老化性能。

Claims (8)

1.一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是配方比例按重量份计如下：三元乙丙橡胶100份、补强填料40-70份、硫化剂3-5份、助交联剂0.5-1.5份、硫化活性剂10-25份、增塑剂10-20份、防老剂2-4份、耐烧蚀纤维5-8份、阻燃剂5-20份、成炭剂10-20份和增容剂2-3份；
首先对三元乙丙橡胶、补强填料、硫化活性剂、增塑剂、防老剂、耐烧蚀纤维、阻燃剂、成炭剂和增容剂进行一段混炼，得到混炼胶，然后加入硫化剂和助交联剂进行二段混炼，经过硫化后得到产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
2.如权利要求1所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是：所述的三元乙丙橡胶为ENB型，其中第三单体乙叉降冰片烯ENB的含量为6%~10%。
3.如权利要求1所述的一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是：所述补强填料为沉淀法白炭黑、炭黑N330、炭黑N550中的一种或几种。
4.如权利要求1所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是：所述硫化剂为过氧化二异丙苯DCP；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯TAIC；所述硫化活性剂为氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的一种或几种；所述增塑剂为石蜡油。
5.如权利要求1所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是：所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂MB、防老剂MC中的一种或几种。
6.如权利要求1所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是：所述耐烧蚀纤维为芳纶短切纤维、芳纶浆粕纤维、玻璃短纤维、碳纤维和纤维素短纤维的一种或几种。
7.如权利要求1所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶，其特征是：所述阻燃剂为聚磷酸铵APP、硼酸锌和十溴二苯乙烷中的一种或几种；所述的成炭剂为季戊四醇和/或酚醛树脂；所述增容剂为马来酸酐接枝的聚丁二烯和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH-550。
8.权利要求1所述耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶的制备方法，其特征是按重量份计步骤如下：
（1）一段混炼：取三元乙丙橡胶100份投入密炼机中，密炼1-3min；然后开上顶栓，加入补强填料40-70份、硫化活性剂10-25份、增塑剂10-20份、防老剂2-4份、耐烧蚀纤维5-8份、阻燃剂5-20份、成炭剂10-20份、增容剂2-3份，关上顶栓，继续密炼6-7min，排胶温度控制在120-140℃，经翻炼、按厚度10-12mm出片后冷却至室温；
（2）二段混炼：将步骤（1）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份、助交联剂0.5-1.5份，混炼3min，排胶温度控制在100-120℃，经翻炼、按厚度10-12mm出片后冷却至室温；
（3）硫化：将步骤（2）所得二段混炼胶用平板硫化机进行硫化，硫化温度控制在155~160℃，硫化时间控制在35~40min，硫化压力控制在10~15MPa，即得产品耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶。
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