CN107266781B - 一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶及其制备方法 - Google Patents

一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶，属于输送带技术领域。其选用EVM、EBA混合橡胶为基体，采用过氧化物为交联剂并配合助交联剂、硅烷偶联剂、填充补强剂和阻燃剂及其他助剂等；经平板硫化机低温（95~120℃）硫化后得到该产品高性能无卤阻燃叠层输送带。本发明可以在较低温度下对无卤阻燃覆盖胶进行有效低温硫化，在低温条件下对覆盖胶进行硫化可以保护覆盖胶基体以及所用骨架材料的优异性能不受损失，同时也保证输送带工艺安全性，提高了生产效率。本发明解决了无卤阻燃覆盖胶硫化温度较高时对橡胶基体和骨架材料优异性能的破坏难题，改进了橡胶硫化施工工艺，为生产特殊用途输送带的提供了方法，进而使公司效益增加。

Description

一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶及其制备方法，属于输送带技术领域。
背景技术
橡胶工业的阻燃研究起始于上世纪50年代，发展于60年代。现最常用的方法是在橡胶制品材料中加入不燃或阻燃的材料和助剂，如：氢氧化铝、氢氧化镁、氯化石蜡、磷酸脂类及溴类等阻燃剂。这些阻燃材料具有明显的阻燃效果，使得橡胶制品变的难燃或不燃。但随着科技的发展，人们发现许多火灾尽管采用了高效阻燃材料，但火灾造成的损失仍然很大。可归纳为2类：(1)火灾发生后形成大量的浓烟，使得现场人员迷失逃生路线，窒息死亡。(2)烟雾中含有大量腐蚀性的物质，使设备、仪器的控制系统腐蚀，操作失灵造成次级灾害。通常次级灾害比燃烧的损失还要大得多。因此，良好的阻燃材料不但要具备不燃或难燃特性，更重要的是燃烧产生的烟雾及所含有害物质要少。大量研究和应用表明有机阻燃剂燃烧时产生大量的有毒有害烟气，特别是卤素类阻燃剂毒性更大。时止今日，低烟无卤阻燃技术伴随着世界科技进步的脚步和人们环保意识的增强已深入人心，成为行业技术竞争的核心。(张庆虎，陈小元，朗盛EVM橡胶的低烟无卤阻燃技术及应用[J].特种橡胶制品，2009，30(5):23-27.)
硫化温度太高，带来的缺点是明显的：首先硫化温度太高，导致橡胶和骨架材料老化烧焦，使得骨架材料的力学性能损失严重，输送带力学性能不能保证，其次由于橡胶材料导热性较差，在较高温度下硫化时，会使得胶料内部与外部的温升不同步，内部与外部的温差加大，从而使得橡胶外部已达正硫化状态，但内部温度继续上升并导致胶料体积不断膨胀，造成产品起皱、开裂、内空等缺陷。低温硫化技术应该是橡胶行业最迫切的需要，出于对技术、经济和环境的考虑，在实际生产中希望能采用特殊的或者适当的硫化体系，在较低的温度甚至是在室温条件下进行硫化处理，以达到节约能源和财力、降低污染、简化生产工艺的目的。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种高性能无卤阻燃叠层输送带及其制备方法；其选择低温硫化可以有效保护橡胶基体以及骨架材料的优异性能不受损失，同时保证输送带工艺安全性，提高了生产效率，所制得的产品覆盖胶虽然采用低温硫化的方法，但是具有优异的力学性能、阻燃性能以及抗静电性能。
本发明的技术方案，一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶，按重量份计配方比例如下：生胶基体100份，抗水解剂5-10份，交联剂1-5份，防老剂1-5份、增塑剂1-5份，防粘助剂1-5份，助交联剂1-5份，硅烷偶联剂1-5份，填充补强剂20-80份和阻燃剂20-60份；其通过一次混炼、二次混炼和硫化即得到最终产品低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶。
所述生胶基体为EVM 400橡胶、EVM 500橡胶、EVM 600橡胶、EBA 17BA07橡胶、EBA17BA04橡胶中的一种或几种的混合物。
所述硅烷偶联剂为SI-69、KH-570、KH-550中的一种或几种的混合物。
所述交联剂为TBPO、BPO、TBPB或CH 335中的一种或几种的混合物；所述助交联剂为TAIC、HAV-2、TMPTMA中的一种或几种的混合物。
所述填充补强剂为炭黑N234、炭黑N330、高分散白炭黑SiO2中的一种或几种的混合物。
所述阻燃剂包括二乙基次膦酸铝、聚苯基磷酸二苯砜脂、聚磷酸三聚氰胺、硼酸锌中的一种或几种的混合物。
所述抗水解剂为PCD-50；所述防老剂为DDA-70；所述增塑剂为DOS；所述防粘助剂为Chemmix 18D。
所述低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶的制备方法，按重量份计步骤如下：
(1)一次混炼：控制密炼机温度在70-80℃，首先将生胶基体100份加入到密炼机中，塑炼1-3min，依次加入抗水解剂5-10份、交联剂1-5份、防老剂1-5份、增塑剂1-5份、防粘助剂1-5份、助交联剂1-5份、硅烷偶联剂1-5份、阻燃剂20-60份和填充补强剂20-80份，混炼8-10min后取出，得到一段混炼胶，停放至室温；
(2)二次混炼：将步骤(1)所得一段混炼胶在开炼机上进行二次混炼，然后加入交联剂1-5份、助交联剂1-5份进行混炼2-4min，混炼过程中控制温度40-50℃，混炼均匀后，得到二段混炼胶；
(3)硫化：取步骤(2)所得二段混炼胶在95～120℃、12-15MPa下在平板硫化机上硫化成型，时间为20-40min，硫化后停放一天，即得产品低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶。
本发明采用EVM橡胶是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，EBA橡胶为乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物，同属于特种橡胶，其主链都为饱和链，其侧链具有较大极性侧基。具有良好的热稳定性、力学性能、加工性能和与无机填料(例如氢氧化铝、氢氧化镁)具有良好的相容性。
本发明采用的增塑剂、抗水解剂、防老剂、防粘助剂等均为EVM橡胶、EBA橡胶常用的助剂，其良好的协同效应均能使EVM、EBA并用硫化胶具有更加优异的综合性能，再配合以适当的硫化体系、补强填充剂和阻燃剂，使得其在低温下就可以有很好的交联效率，可以很好的保护橡胶基体以及所用骨架材料，同时保证输送带有优异的力学性能、阻燃性能及抗静电性能。
本发明的有益效果：
第一，本发明在低温条件下制备所得的输送带用覆盖胶，该配方应用到井下无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶中不仅可以使输送带产品低烟、无卤、安全系数更高，而且其力学性能、阻燃性能和抗静电性能优异；
第二，本发明研制出一种可以在较低温度下对饱和橡胶基体覆盖胶进行有效硫化交联。在低温条件下对覆盖胶进行硫化可以有效的保护覆盖胶基体以及所用骨架材料的优异性能不受损失，同时也保证输送带工艺安全性，提高了生产效率。
第三，本发明提供了一种无卤阻燃覆盖胶用饱和橡胶在过氧化物低温条件下进行硫化的方案，解决了硫化温度高时对橡胶基体和骨架材料的优异性能破坏难题，改进了橡胶硫化施工工艺，为生产特殊用途输送带的提供了方法，进而使公司效益增加，为我国研制高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶的低温硫化方面做出了一定贡献。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限制。本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修饰或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1
一种高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶，配方比例按重量份计如下：橡胶基体100份(EVM 400橡胶50份、EVM 500橡胶30份、EBA 17BA07橡胶20份)，交联剂2.5份(TBPO 1份、BPO 1.5份)，助交联剂1.2份(TAIC 1份、HVA-2 0.2份)，增塑剂DOS 3份，防老剂DDA-702份，抗水解剂PCD-50 6份，防粘助剂Chemmix 18D 2份，硅烷偶联剂2份(KH-570 1.2份、SI-69 0.8份)，填充补强剂45份(N234 15份、N330 10份、高分散SiO2 20份)以及阻燃剂35份(二乙基次膦酸铝15份、聚苯基磷酸二苯砜脂15份、聚磷酸三聚氰胺5份)。
具体步骤如下：
(1)一次混炼：控制密炼机温度在70℃，首先将生胶基体加入到密炼机中，塑炼2min，依次加入抗水解剂、防老剂、增塑剂、防粘助剂、硅烷偶联剂、阻燃剂、填充补强剂，混炼8min后取出，得到一段混炼胶，停放至室温；
(2)二次混炼：将步骤(1)所得一段混炼胶在开炼机上进行二次混炼，然后加入交联剂、助交联剂进行混炼2min，混炼过程中控制温度40-50℃，混炼均匀后，取少量测硫化曲线，待用；
(3)硫化：取步骤(2)所得薄片在120℃、12MPa下在平板硫化机上硫化成型，时间为20min，制成标准待测试样，硫化后停放一天，用于性能测试。
实施例2
一种高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶，配方比例按重量份计如下：橡胶基体100份(EVM 400橡胶30份、EVM 500橡胶40份、EBA 17BA04橡胶30份)，交联剂3.5份(TBPO 2份、BPO 0.5份、TBPB 1份)，助交联剂2.5份(TAIC 1.5份、HVA-2 0.5份、TMPTMA 0.5份)，增塑剂DOS 3份，防老剂DDA-70 2份，抗水解剂PCD-50 6份，防粘助剂Chemmix 18D 2份，硅烷偶联剂2.5份(KH-570 1份、KH-550 1.5份)，填充补强剂60份(N234 20份、高分散SiO2 40份)，阻燃剂45份(二乙基次膦酸铝18份、聚苯基磷酸二苯砜脂15份、聚磷酸三聚氰胺8份，硼酸锌4份)。
具体步骤如下：
(1)一次混炼：控制密炼机温度在75℃，首先将生胶基体加入到密炼机中，塑炼2min，依次加入抗水解剂、防老剂、增塑剂、防粘助剂、硅烷偶联剂、阻燃剂、填充补强剂，混炼8min后取出，得到一段混炼胶，停放至室温；
(2)二次混炼：将步骤(1)所得一段混炼胶在开炼机上进行二次混炼，然后加入交联剂、助交联剂进行混炼3min，混炼过程中控制温度40-50℃，混炼均匀后，取少量测硫化曲线，待用；
(3)硫化：取步骤(2)所得薄片在110℃、13MPa下在平板硫化机上硫化成型，时间为30min，制成标准待测试样，硫化后停放一天，用于性能测试。
实施例3
一种高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶，配方比例按重量份计如下：橡胶基体100份(EVM 500橡胶30份、EVM 600橡胶50份、EBA 17BA07橡胶20份)，交联剂5份(TBPO 2份、TBPB 1.5份、CH 335 1.5份)，助交联剂3.5份(TAIC 1.7份、HVA-2 0.8份、TMPTMA 1份)，增塑剂DOS 3份，防老剂DDA-70 2份，抗水解剂PCD-50 6份，防粘助剂Chemmix 18D 2份，硅烷偶联剂4份(KH-570 2份、KH-550 0.8份、SI-69 1.2份)，填充补强剂75份(N234 25份、N33010份、高分散SiO2 40份)，阻燃剂60份(聚苯基磷酸二苯砜脂35份、聚磷酸三聚氰胺12份、硼酸锌13份)。
具体步骤如下：
(1)一次混炼：控制密炼机温度在80℃，首先将生胶基体加入到密炼机中，塑炼1min，依次加入抗水解剂、防老剂、增塑剂、防粘助剂、硅烷偶联剂、阻燃剂、填充补强剂，混炼9min后取出，得到一段混炼胶，停放至室温；
(2)二次混炼：将步骤(1)所得一段混炼胶在开炼机上进行二次混炼，然后加入交联剂、助交联剂进行混炼4min，混炼过程中控制温度40-50℃，混炼均匀后，取少量测硫化曲线，待用；
(3)硫化：取步骤(2)所得薄片在95℃、15MPa下在平板硫化机上硫化成型，时间为40min，制成标准待测试样，硫化后停放一天，用于性能测试。
对比实施例1
引用专利“一种输送带覆盖层用低烟无卤阻燃橡胶材料及其制备方法”(CN101585934A)中无卤阻燃的数据配方比例按重量份计如表1：
表1
Figure BDA0001369313740000041
Figure BDA0001369313740000051
上述纳米氢氧化镁改性方法为将硅烷KH-845-4用3倍质量的丙酮稀释后和纳米氢氧化镁混合，搅拌均匀后干燥。
在6寸开放式炼胶机上将辊距调为0.2mm以下薄通3次，然后加大辊距到3mm左右后包辊加料，依次加入硫磺、防老剂、阻燃剂、炭黑和硫化促进剂等，辊温控制在40-50℃，炼胶时间控制在30min左右。混匀停放后，在平板硫化机上成型2mm厚的薄片和阻燃样条，用于性能测试。
对比实施例2
引用专利“无卤阻燃橡胶的生产方法”(ZL01113261.2)中的数据，在室温条件下，首先将100份SBR(丁苯橡胶)和150份氢氧化铝在密炼机下进行混合，然后在一次加入40份MMA(甲基丙烯酸)和0.9份DCP，再用平板硫化机硫化，硫化条件为170℃×10min。进行性能测试对比。
实施例和对比实施例的一般力学性能以及阻燃性能对比如下表2所示。
表2
Figure BDA0001369313740000052
注：表中对比实施例1和对比实施例2中均为上述专利和文章中的数据。
本发明实施例的材料性能测试方法：根据GB/T1040-92国家标准的规定测试材料力学性能；根据MT 914-2007测试材料表面电阻；根据ASTM D5963-2004测试材料的DIN磨耗性能；根据GB/T 2408国家标准的规定测试垂直燃烧性能；根据GB/T 2406.1—2008测试材料极限氧指数；根据MT 914-2007测试材料滚筒摩擦性能、酒精喷灯性能以及巷道丙烷燃烧性能。
从上表数据可以看出，本发明低温硫化体系得到的无卤叠层阻燃输送带用覆盖胶，虽然是在低温条件下得到，但是所得覆盖胶仍然具有优异的力学性能、阻燃性能以及抗静电性能。采用低温硫化的方法对覆盖胶进行研制，保证输送带工艺安全性，提高了生产效率，有效的对橡胶基体以及所使用的骨架材料进行了保护，改进了使无卤阻燃覆盖胶用饱和橡胶在过氧化物低温条件下进行有效硫化的方案。
本发明与传统的高温无卤阻燃的覆盖胶相比，采取低温硫化的方法，低温硫化可以很好的保护橡胶基体和输送带所使用的骨架材料，使橡胶基体和骨架材料的优异性能不受损失，解决了硫化温度高时对橡胶和骨架材料优异性能的破坏难题，增加了输送带的使用安全性。本发明与其它无卤阻燃配方相比具有良好的力学性能和阻燃性能及抗静电性能。
综上所述，本发明采取最佳配比的硫化剂和助硫化剂以及填充补强剂、阻燃剂等应用到无卤阻燃叠层输送带覆盖胶中，制得的产品覆盖胶性能优异，能够达到MT 830-2008标准，满足井下无卤阻燃叠层输送带覆盖胶使用要求。属于性能优异环境友好型的新型高端产品。

Claims (1)

1.一种低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶的制备方法，其特征是按重量份计步骤如下：
（1）一次混炼：控制密炼机温度在70-80℃，首先将生胶基体100份加入到密炼机中，塑炼1-3min，依次加入抗水解剂5-10份、交联剂1-5份、防老剂1-5份、增塑剂1-5份、防粘助剂1-5份、助交联剂1-5份、硅烷偶联剂1-5份、阻燃剂20-60份和填充补强剂20-80份，混炼8-10min后取出，得到一段混炼胶，停放至室温；
（2）二次混炼：将步骤（1）所得一段混炼胶在开炼机上进行二次混炼，然后加入交联剂1-5份、助交联剂1-5份进行混炼2-4min，混炼过程中控制温度40-50℃，混炼均匀后，得到二段混炼胶；
（3）硫化：取步骤（2）所得二段混炼胶在95~120℃、12-15MPa下在平板硫化机上硫化成型，时间为20-40min，硫化后停放一天，即得产品低温硫化高性能无卤阻燃叠层输送带用覆盖胶；
所述生胶基体为EVM 400橡胶、EVM 500橡胶和EBA 17BA07橡胶的混合物；
所述硅烷偶联剂为SI-69、KH-570、KH-550中的一种或几种的混合物；
所述交联剂为TBPO、BPO、TBPB或CH 335中的一种或几种的混合物；所述助交联剂为HAV-2、TMPTMA中的一种或几种的混合物；
所述阻燃剂包括聚苯基磷酸二苯砜脂；
所述抗水解剂为PCD-50；所述防粘助剂为Chemmix 18D。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101585934A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 北京化工大学 一种输送带覆盖层用低烟无卤阻燃橡胶材料及其制备方法
CN106832556A (zh) * 2017-03-09 2017-06-13 无锡宝通科技股份有限公司 一种采用协效阻燃系统的输送带覆盖胶及其制备方法

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