CN107698817A - 剑麻增强sbs传送带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种剑麻增强SBS传送带，包括以下重量份数的原料：改性橡胶复配物140份、改性剑麻纤维5份、苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物20份、石墨烯10份、炭黑10份、螺旋纳米碳纤维5份、聚对二甲苯5份、硫磺5份、芳烃油25份、乙酸乙烯酯1份、水合硅酸镁5份、云母氧化铁灰3份、醋酸纤维素5份、空心玻璃微珠2份、炭黑15份、硼砂10份、偏苯三酸三辛酯6份、补强剂20份、纳米氧化锌3份、纳米碳酸钙5份。本发明还公开了一种剑麻增强SBS传送带的制备方法。本发明具有优秀的硬度、拉伸强度、耐磨性、耐寒性、弹性。

Description

剑麻增强SBS传送带及其制备方法
技术领域
本发明涉及传送带技术领域。更具体地说，本发明涉及一种剑麻增强SBS传送带及其制备方法。
背景技术
传动带是将原动机的电机或发动机旋转产生的动力，通过带轮由胶带传导到机械设备上，是机电设备的核心联结部件，种类较多，用途极为广泛。从大到几千千瓦的巨型电机，小到不足一个千瓦的微型电机，甚至包括家电、电脑、机器人等精密机械在内都离不开传动带。它的最大特点是可以自由变速，远近传动，结构简单，更换方便。随着现代技术的发展，各领域对传动带的要求越来越高，需要采用新的材料来改善现有的性能。现有的传送带橡胶存在耐磨性、耐寒性、弹性差等问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种剑麻增强橡胶轮胎及其制备方法，其具有优秀的硬度、拉伸强度、耐磨性、耐寒性、弹性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种剑麻增强SBS传送带，包括以下重量份数的原料：
改性橡胶复配物140份、改性剑麻纤维5份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20份、石墨烯10份、炭黑10份、螺旋纳米碳纤维5份、聚对二甲苯5份、硫磺5份、芳烃油25份、乙酸乙烯酯1份、水合硅酸镁5份、云母氧化铁灰3份、醋酸纤维素5份、空心玻璃微珠2份、炭黑15份、硼砂10份、偏苯三酸三辛酯6份、补强剂20份、纳米氧化锌3份、纳米碳酸钙5份；
改性橡胶复配物的制备方法为：将质量比为3:2:2的天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第一橡胶溶液，将所述石墨烯粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第一橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第一中间产物，再溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第二橡胶溶液，将所述炭黑粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第二橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第二中间产物，再溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第三橡胶溶液，将所述螺旋纳米碳纤维粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第三橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第三中间产物，将所述聚对二甲苯在第三中间产物表面镀膜，形成聚对二甲苯薄膜，即得；
改性剑麻纤维的制备方法为：将剑麻纤维置于0.1mol/L氢氧化浓溶液，控制温度为70℃、频率为60Hz，超声辐射10min，在离子液体中浸泡10h，用丙酮清洗表面，烘干，即得；
补强剂的制备方法为：将质量比5:10:1:1:1的钾长石、萤石、黑曜石、绿帘石、透辉石洗涤、粉碎、烘干、混合，于1000℃下煅烧1h，冷却至室温，得到第一混合物，将质量比为5:1:2:1的高岭土、活性炭、松针土、脱水污泥混合、过筛，紫外线辐射10h，在质量分数为10％的盐酸溶液中浸泡10h，清洗pH至7，干燥，得到第二混合物，将质量比为1:2的第一混合物、第二混合物混合，加入适量水与三甲基十六烷基溴化铵，在100r/min下分散，加入熔融的尼龙66，在300℃混炼30min，烘干粉碎成纳米粉末，即得。
优选的是，所述的剑麻增强SBS传送带，剑麻纤维为直径不大于200nm、长度不大于2μm的短纤维。
优选的是，所述的剑麻增强SBS传送带，高岭土、活性炭、松针土的平均粒径不大于200nm。
优选的是，所述的剑麻增强SBS传送带，螺旋纳米碳纤维采用化学气相沉积法制得。
优选的是，所述的剑麻增强SBS传送带，离子液体为[BMIM]+[PF6]-。
优选的是，所述的剑麻增强SBS传送带的制备方法，将上述重量份数的改性橡胶复配物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、纳米氧化锌、纳米碳酸钙于30℃下预混炼20min，加入上述重量份数的改性剑麻纤维，继续混炼10min，再加入上述重量份数的其余原料，继续混炼10min，于平板硫化机中进行硫化，控制温度100℃、压力5MPa，保持30min，成型，脱模后得到胶帘，于分裂机分扯，于缠绕机缠绕成带芯坯筒，于切割机进行预张力伸长，贴合底胶，成组切割，制成半成品带坯，于包布机包布，硫化，即得。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明通过在橡胶中添加SBS、剑麻，提高辅料的分散性、相容性，以及传送带的拉伸强度、硬度，无毒无污染；通过对橡胶改性，提高传送带的力学性能；通过对剑麻改性，在橡胶基体中形成牢固的纤维骨架，提高分子取向，以及弹性和断裂伸长率；通过添加补强剂，在高聚物中呈葡萄状优良结构分布，提高耐腐蚀抗疲劳性，导热系数明显增加，有利于热量导出，具有绿色、环保的作用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
<实施例1>
一种剑麻增强SBS传送带，包括以下重量份数的原料：
改性橡胶复配物140份、改性剑麻纤维5份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20份、石墨烯10份、炭黑10份、螺旋纳米碳纤维5份、聚对二甲苯5份、硫磺5份、芳烃油25份、乙酸乙烯酯1份、水合硅酸镁5份、云母氧化铁灰3份、醋酸纤维素5份、空心玻璃微珠2份、炭黑15份、硼砂10份、偏苯三酸三辛酯6份、补强剂20份、纳米氧化锌3份、纳米碳酸钙5份；
改性橡胶复配物的制备方法为：将质量比为3:2:2的天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第一橡胶溶液，将所述石墨烯粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第一橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第一中间产物，再溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第二橡胶溶液，将所述炭黑粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第二橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第二中间产物，再溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第三橡胶溶液，将所述螺旋纳米碳纤维粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第三橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第三中间产物，将所述聚对二甲苯在第三中间产物表面镀膜，形成聚对二甲苯薄膜，即得，其中，螺旋纳米碳纤维采用化学气相沉积法制得；
改性剑麻纤维的制备方法为：将剑麻纤维置于0.1mol/L氢氧化浓溶液，控制温度为70℃、频率为60Hz，超声辐射10min，在离子液体[BMIM]+[PF6]-中浸泡10h，用丙酮清洗表面，烘干，即得，其中，剑麻纤维为直径不大于200nm、长度不大于2μm的短纤维；
补强剂的制备方法为：将质量比5:10:1:1:1的钾长石、萤石、黑曜石、绿帘石、透辉石洗涤、粉碎、烘干、混合，于1000℃下煅烧1h，冷却至室温，得到第一混合物，将质量比为5:1:2:1的高岭土、活性炭、松针土、脱水污泥混合、过筛，紫外线辐射10h，在质量分数为10％的盐酸溶液中浸泡10h，清洗pH至7，干燥，得到第二混合物，将质量比为1:2的第一混合物、第二混合物混合，加入适量水与三甲基十六烷基溴化铵，在100r/min下分散，加入熔融的尼龙66，在300℃混炼30min，烘干粉碎成纳米粉末，即得，其中，高岭土、活性炭、松针土的平均粒径不大于200nm。
一种剑麻增强SBS传送带的制备方法，将上述重量份数的改性橡胶复配物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、纳米氧化锌、纳米碳酸钙于30℃下预混炼20min，加入上述重量份数的改性剑麻纤维，继续混炼10min，再加入上述重量份数的其余原料，继续混炼10min，于平板硫化机中进行硫化，控制温度100℃、压力5MPa，保持30min，成型，脱模后得到胶帘，于分裂机分扯，于缠绕机缠绕成带芯坯筒，于切割机进行预张力伸长，贴合底胶，成组切割，制成半成品带坯，于包布机包布，硫化，即得。
<对比例1>
一种麻增强SBS传送带，配方及制备方法同实施例1，不同的是，改性橡胶复配物140份替换为质量比为3:2:2的天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶的混合物，不经过改性处理。
<对比例2>
一种麻增强SBS传送带，配方及制备方法同实施例1，不同的是，改性剑麻纤维5份替换为剑麻纤维5份，不经过改性处理。
<对比例3>
一种麻增强SBS传送带，配方及制备方法同实施例1，不同的是，不添加补强剂。
<对比例4>
一种麻增强SBS传送带，配方及制备方法同实施例1，不同的是，不添加改性剑麻纤维。
<剑麻纤维改性研究试验>
对改性剑麻纤维与天然剑麻纤维进行拉伸性能、压缩弹性的测试，结果如表1所示。
表1
断裂伸长率/％ 弹性模量/kg/mm2 压缩回弹率/％ 回复功百分率/％
改性剑麻纤维 4.85 16.29 10.77 11.36
天然剑麻纤维 3.02 55.98 9.58 7.38
表2的结果说明，改性处理后的剑麻纤维的弹性模量下降，断裂伸长率增加，压缩回弹力、回复功百分率增加，说明化学成分、微细结构均有所改善。
<传送带机械性能研究试验>
对实施例1、对比例1～3进行硬度、拉伸强度、抗撕裂性、耐摩耗性、耐切割性、导热系数测试，结果如表2所示。
测试标准和仪器：
①硬度：邵氏A硬度：ASTM D2240-2010，采用德国Zwick公司的Z3130硬度计；
硬度指数＝对比例硬度/实施例1硬度×100
②拉伸强度：ASTM D412-2006，测试速度为500mm/min，测试环境温度是23±2℃；采用德国Zwick Z010拉力试验机；
拉伸强度指数＝对比例拉伸强度/实施例1拉伸强度×100
③抗撕裂性：ASTM D624-2007，采用直角形试样，测试速度为500mm/min，测试环境温度为23±2℃；采用德国Zwick Z010拉力试验机；
抗撕裂指数＝对比例撕裂强度/实施例1撕裂强度×100
④耐摩耗性：ASTM D5963-2010，测试环境温度为23±2℃；采用DIN53516磨耗试验机；
耐摩耗指数＝对比例耐摩耗强度/实施例1耐摩耗强度×100
⑤耐切割性：ASTM D5963-2012，测试环境温度为23±2℃；使60mm×70mm×30mm的橡胶块硫化并在155℃的条件下固化45min，从而获得评价体，在室温下，使15kg具有60°边缘的锋利刀片从40cm的高度跌落到评价体，测量在评价体中造成的裂纹的深度(mm)；
耐切割指数＝对比例耐切割强度/实施例1耐切割强度×100
⑥导热系数：ASTM E1530-06
导热系数指数＝对比例导热系数/实施例1导热系数×100
表2
硬度 拉伸强度 抗撕裂性 耐摩耗性 耐切割性 导热系数
实施例1 100 100 100 100 100 100
对比例1 78 79 71 84 79 85
对比例2 90 75 76 83 88 89
对比例3 78 80 79 77 80 65
对比例4 84 70 69 79 82 86
由表2可以看出，对比例1由于没有对橡胶改性，其硬度、拉伸轻度、抗撕裂性、耐切割性均明显降低，说明橡胶改性可以有效增强传送带的机械性能，对比例2由于没有对剑麻纤维改性、对比例4由于没有添加剑麻纤维，传送带的拉伸强度和抗撕裂性均明显降低，说明剑麻纤维能够增强拉伸强度和抗撕裂性，改性的剑麻纤维能够显著增强拉伸强度和抗撕裂性，对比例3由于没有添加补强剂，硬度、抗撕裂性、耐摩耗性、导热系数均明显降低，说明本申请的补强剂可以有效增强传送带的机械性能，有助于导出热量。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种剑麻增强SBS传送带，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
改性橡胶复配物140份、改性剑麻纤维5份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物20份、石墨烯10份、炭黑10份、螺旋纳米碳纤维5份、聚对二甲苯5份、硫磺5份、芳烃油25份、乙酸乙烯酯1份、水合硅酸镁5份、云母氧化铁灰3份、醋酸纤维素5份、空心玻璃微珠2份、炭黑15份、硼砂10份、偏苯三酸三辛酯6份、补强剂20份、纳米氧化锌3份、纳米碳酸钙5份；
改性橡胶复配物的制备方法为：将质量比为3:2:2的天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第一橡胶溶液，将所述石墨烯粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第一橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第一中间产物，再溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第二橡胶溶液，将所述炭黑粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第二橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第二中间产物，再溶解在二甲苯中，配置成质量分数为10％的第三橡胶溶液，将所述螺旋纳米碳纤维粉碎，超声分散于二甲苯中，然后合并至第三橡胶溶液，磁力搅拌8h，将二甲苯挥发，得到第三中间产物，将所述聚对二甲苯在第三中间产物表面镀膜，形成聚对二甲苯薄膜，即得；
改性剑麻纤维的制备方法为：将剑麻纤维置于0.1mol/L氢氧化浓溶液，控制温度为70℃、频率为60Hz，超声辐射10min，在离子液体中浸泡10h，用丙酮清洗表面，烘干，即得；
补强剂的制备方法为：将质量比5:10:1:1:1的钾长石、萤石、黑曜石、绿帘石、透辉石洗涤、粉碎、烘干、混合，于1000℃下煅烧1h，冷却至室温，得到第一混合物，将质量比为5:1:2:1的高岭土、活性炭、松针土、脱水污泥混合、过筛，紫外线辐射10h，在质量分数为10％的盐酸溶液中浸泡10h，清洗pH至7，干燥，得到第二混合物，将质量比为1:2的第一混合物、第二混合物混合，加入适量水与三甲基十六烷基溴化铵，在100r/min下分散，加入熔融的尼龙66，在300℃混炼30min，烘干粉碎成纳米粉末，即得。
2.如权利要求1所述的剑麻增强SBS传送带，其特征在于，剑麻纤维为直径不大于200nm、长度不大于2μm的短纤维。
3.如权利要求1所述的剑麻增强SBS传送带，其特征在于，高岭土、活性炭、松针土的平均粒径不大于200nm。
4.如权利要求1所述的剑麻增强SBS传送带，其特征在于，螺旋纳米碳纤维采用化学气相沉积法制得。
5.如权利要求1所述的剑麻增强SBS传送带，其特征在于，离子液体为[BMIM]+[PF6]-。
6.如权利要求1所述的剑麻增强SBS传送带的制备方法，其特征在于，将上述重量份数的改性橡胶复配物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、纳米氧化锌、纳米碳酸钙于30℃下预混炼20min，加入上述重量份数的改性剑麻纤维，继续混炼10min，再加入上述重量份数的其余原料，继续混炼10min，于平板硫化机中进行硫化，控制温度100℃、压力5MPa，保持30min，成型，脱模后得到胶帘，于分裂机分扯，于缠绕机缠绕成带芯坯筒，于切割机进行预张力伸长，贴合底胶，成组切割，制成半成品带坯，于包布机包布，硫化，即得。
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