CN108641131A - 一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶及其制备方法 - Google Patents

一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶及其制备方法，涉及橡胶输送带领域，包括按重量份数计的如下组分：天然橡胶:60‑80份、顺丁橡胶：20‑40份、塑解剂：0.2‑0.3份、防老剂：2‑5份、抗氧剂：0.5‑1.5份、纳米氧化锌：4‑7份、硬脂酸：1.5‑2份、微晶石腊：1‑1.5份、高性能橡胶分散剂：2‑5份、耐磨剂：3‑5份、酚醛补强树脂：5‑10份、促进剂：1‑1.5份、芳烃油：3‑5份、炭黑：40‑70份、六亚甲基四胺：0.5‑1.5份、硫磺：1.5‑2.5份，具有覆盖胶耐磨性能及抗撕裂性能好、与芯胶粘合层粘合性能高、使用寿命长等特点。

Description

一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶输送带技术领域，特别是涉及一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶及其制备方法。
背景技术
在中国，习惯上将适用于软土地质的隧道掘进机称为盾构机，将用于硬岩地质的隧道掘进机称为TBM，而在欧洲，盾构机和TBM统称为隧道掘进机。盾构机具有开挖快、优质、安全、经济并有利于环境保护等优点，使过去不能施工甚至难以想象的工程成为可能。
在中国日益重视开发利用地下空间的今天，随着城市交通等基础设施及大型工程项目的大规模投建，中国已成为世界上使用盾构装备最多的国家之一，目前年需求量约占全球市场总需求量的60％。从轨道交通论坛上获悉，中国在未来10年将新建约5000公里的城市轨道交通运营里程，根据最新估计，国内已批复的25个城市轨道交通近期建设计划，总计达87条线路，总里程达2530公里；目前已动工建设的有76条/段，总长约1600公里，投入施工的盾构机约在250台以上。再加上大型的越江隧道、公路隧道、市政工程等需求，预计国内各类盾构机的年市场规模相当可观。
以前在全球范围内，也只有包括美国、加拿大、德国、法国、日本等少数几个工业发达国家的不足20家企业能够设计制造，但现在目前稍具实力的中国重型机械制造企业以及一些跨行业企业都纷纷进入盾构机制造领域。进入盾构机生产领域的国内企业总量，已倍数于外国企业之和，而且仍在增长中，应该说，目前国内盾构领域市场需求量巨大。
因为TBM施工技术是国外公司发明的，国内在引进的时候，是连同TBM掘进机、连续皮带机一起引进，所以连续皮带机一直被外国公司垄断，这项技术国外公司垄断了十几年，连续皮带机上配套的钢丝绳芯输送带进口价格非常昂贵。由于盾构机用输送带具有特殊要求，现有国产钢丝绳芯输送带存在整体厚度偏厚、单位重量偏重，需要配备的驱动辊筒直径较大，材料成本和输送能耗较高，整个输送线就特别笨重，很难实现超长距离的输送。尽管有一些国内企业针对这种特殊要求的输送带进行了研制，取得了一些成果，但其使用寿命和国外进口产品仍有差距，因此有必要对这类输送带进行进一步的研究。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶，具有覆盖胶耐磨性能及抗撕裂性能好、与芯胶粘合层粘合性能高、使用寿命长等特点。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶，包括按重量份数计的如下组分：天然橡胶:60-80份、顺丁橡胶：20-40份、塑解剂：0.2-0.3份、防老剂：2-5份、抗氧剂：0.5-1.5份、纳米氧化锌：4-7份、硬脂酸：1.5-2份、微晶石腊：1-1.5份、高性能橡胶分散剂：2-5份、耐磨剂：3-5份、酚醛补强树脂：5-10份、促进剂：1-1.5份、芳烃油：3-5份、炭黑：40-70份、六亚甲基四胺：0.5-1.5份、硫磺：1.5-2.5份。
技术效果：本发明的柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶配方生产的钢丝绳芯输送带，具有覆盖胶耐磨性能及抗撕裂性能好、与芯胶粘合层粘合性能高、使用寿命长等特点，可长期用于TBM盾构机输送渣石，具有性能先进、配置合理、可靠度高、性价比高等优点，在同等使用工况条件下，其使用寿命超过原进口盾构机配套的钢丝绳芯输送带使用寿命，可节约成本30％-50％，结束了盾构机用输送带技术被国外垄断十几年的历史。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，包括按重量份数计的如下组分：天然橡胶(NR):60-80份、顺丁橡胶(BR)：20-40份、塑解剂A86：0.2-0.3份、：1.5-2份、防老剂IPPD：1-2份、抗氧剂CPL：0.5-1.5份、纳米氧化锌：4-7份、硬脂酸：1.5-2份、微晶石腊：1-1.5份、高性能橡胶分散剂FS-210：2-5份、耐磨剂DC-Z-B：3-5份、酚醛补强树脂ZY205：5-15份、促进剂MBS：1-1.5份、芳烃油：3-5份、N234炭黑：30-45份、N110炭黑：15-25份、六亚甲基四胺(HMT)：0.5-1.5份、硫磺：1.5-2.5份。
本发明的另一目的在于提供一种应用于权利要求2所述的柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、补强剂混合物预制：将N234炭黑、N110炭黑及耐磨剂DC-Z-B加入到捏合搅拌机中混合搅拌均匀，转速100-300转/分钟，搅拌时间10-20分钟；
S2、将天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)、塑解剂A86加入到密炼机加压塑炼240-300秒；S3、加入防老剂RD、防老剂IPPD、抗氧剂CPL、纳米氧化锌、硬脂酸、微晶石腊、高性能橡胶分散剂FS-210、酚醛补强树脂ZY205进行混炼40-70秒；
S4、加入预制的补强剂混合物及芳烃油进行密炼，密炼到混合物料温度达到120-130℃时排胶压片冷却，得到一段混炼胶；
S5、将步骤S4得到的混炼胶冷却停放16-24小时后，再加入到密炼机中继续混炼20-40秒，胶料温度在90℃以下，然后加入六亚甲基四胺(HMT)、促进剂MBS、硫磺，进行混炼30-50秒，密炼到混合物料温度达到90-105℃时排胶，经翻炼、按厚度6-10mm加工出片冷却，即得节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶主体橡胶采用天然橡胶和顺丁橡胶并用，既赋予硫化胶较高的强力和撕裂性能，且自粘性好，又提高了硫化胶的耐磨性、弹性和抗返原性，改善了屈挠性能，选用不同胶种并用并进行配比优化，使得硫化胶具有最佳综合性能；
(2)本发明中塑解剂A86在橡胶塑炼时加入，能有效促进橡胶分子链的断裂，保护断裂所生成的自由基不再重新结合形成大分子，提高生胶塑炼效果和塑解速度，而对胶料硫化特性和物理性能无不利影响，减少了配方体系中增塑剂的用量，有利于硫化胶耐磨性能的提高；(3)本发明中高性能橡胶分散剂FS-210在胶料混炼加炭黑前加入，可提高混炼效率，对硫化体系不发生干扰，并有效防止喷霜，可明显改善硫化胶的耐磨性及耐屈挠性能，大幅提高产品品质；
(4)本发明中酚醛补强树脂ZY205在混炼前段加入，而固化剂六亚甲基四胺(HMT)在炼胶后期与促进剂、硫磺一起加入，硫化前起增塑和分散作用，改善填料分散和流动性能；在150℃或以上硫化时，发生树脂交联反应，树脂由线型结构变为三维网状结构，与橡胶形成互穿网格，提高了产品的硬度、拉伸强度、模量等，有效提高耐磨和耐老化及耐化学腐蚀性能；(5)本发明中耐磨剂DC-Z-B为乙氧基硅烷等混合物，可提高填充剂对橡胶的补强作用，使橡胶的物理机械性能得到改善，尤其是耐磨性能明显提高，抗撕裂性能、抗切割性能亦得到提高；
(6)本发明中覆盖胶配方中补强剂采用新工艺高结构中超耐磨炉黑N234和超耐磨炉黑N110并用，经优化配比组份，配以上述特殊助剂耐磨性能大幅提高，磨耗量≤45mm3，进一步延长了该输送带使用寿命。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶，包括如下组分：天然橡胶(NR):70kg、顺丁橡胶(BR)：30kg、塑解剂A86：0.2kg、防老剂RD：1.5kg、防老剂IPPD：1.5kg、抗氧剂CPL：1.5kg、纳米氧化锌：6kg、硬脂酸：2kg、微晶石腊：1.2kg、高性能橡胶分散剂FS-210：4kg、耐磨剂DC-Z-B：5kg、酚醛补强树脂ZY205：10kg、促进剂MBS：1.2kg、芳烃油：4kg、N234炭黑：35kg、N110炭黑：20kg、六亚甲基四胺(HMT)：1kg、硫磺：2kg。
上述柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶的制备方法，具体步骤如下：
S1、补强剂混合物预制：将N234炭黑、N110炭黑及耐磨剂DC-Z-B加入到捏合搅拌机中混合搅拌均匀，转速150转/分钟，搅拌时间15分钟；
S2、将天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)、塑解剂A86加入到密炼机加压塑炼260秒,密炼机转速25转/分钟；
S3、加入防老剂RD、防老剂IPPD、抗氧剂CPL、纳米氧化锌、硬脂酸、微晶石腊、高性能橡胶分散剂FS-210、酚醛补强树脂ZY205进行混炼55秒；
S4、加入预制的补强剂混合物及芳烃油进行密炼，密炼到混合物料温度达到125℃时排胶压片冷却，得到一段混炼胶；
S5、将步骤S4的混炼胶冷却停放20小时后，再加入到密炼机中继续混炼30秒，胶料温度不超过90℃，然后加入六亚甲基四胺(HMT)、促进剂MBS、硫磺，进行混炼45秒，密炼到混合物料温度达到100℃时排胶，经翻炼、按厚度8mm加工出片冷却，即得节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶。
实施例2
本实施例提供的一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶，包括如下组分：天然橡胶(NR):80kg、顺丁橡胶(BR)：20kg、塑解剂A86：0.3kg、防老剂RD：2kg、防老剂IPPD：1.8kg、抗氧剂CPL：1.2kg、纳米氧化锌：5kg、硬脂酸：1.5kg、微晶石腊：1.5kg、高性能橡胶分散剂FS-210：5kg、耐磨剂DC-Z-B：4kg、酚醛补强树脂ZY205：15kg、促进剂MBS：1.3kg、芳烃油：3kg、N234炭黑：40kg、N110炭黑：15kg、六亚甲基四胺(HMT)：1.5kg、硫磺：2.2kg。
上述柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶的制备方法，具体步骤如下：
S1、补强剂混合物预制：将N234炭黑、N110炭黑及耐磨剂DC-Z-B加入到捏合搅拌机中混合搅拌均匀，转速100转/分钟，搅拌时间20分钟；
S2、将天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)、塑解剂A86加入到密炼机加压塑炼300秒，密炼机转速20转/分钟；
S3、加入防老剂RD、防老剂IPPD、抗氧剂CPL、纳米氧化锌、硬脂酸、微晶石腊、高性能橡胶分散剂FS-210、酚醛补强树脂ZY205进行混炼70秒；
S4、加入预制的补强剂混合物及芳烃油进行密炼，密炼到混合物料温度达到120℃时排胶压片冷却，得到一段混炼胶；
S5、将步骤S4的混炼胶冷却停放24小时后，再加入到密炼机中继续混炼35秒，胶料温度不超过85℃，然后加入六亚甲基四胺(HMT)、促进剂MBS、硫磺，进行混炼50秒，密炼到混合物料温度达到95℃时排胶，经翻炼、按厚度8mm加工出片冷却，即得节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶。
实施例1与实施例2制得的柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶的性能(150℃×20分钟硫化)如表1所示：
由表1可知，本发明制备的柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶按GB/T9770-2013及DIN22131标准进行测试，性能优于普通钢丝绳芯输送带的标准要求。该柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶与芯胶层粘合强度高，耐磨性能优良。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：天然橡胶:60-80份、顺丁橡胶：20-40份、塑解剂：0.2-0.3份、防老剂：2-5份、抗氧剂：0.5-1.5份、纳米氧化锌：4-7份、硬脂酸：1.5-2份、微晶石腊：1-1.5份、高性能橡胶分散剂：2-5份、耐磨剂：3-5份、酚醛补强树脂：5-10份、促进剂：1-1.5份、芳烃油：3-5份、炭黑：40-70份、六亚甲基四胺：0.5-1.5份、硫磺：1.5-2.5份。
2.根据权利要求1所述的一种柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：天然橡胶（NR）:60-80份、顺丁橡胶（BR）：20-40份、塑解剂A86：0.2-0.3份、 ：1.5-2份、防老剂IPPD：1-2份、抗氧剂CPL：0.5-1.5份、纳米氧化锌：4-7份、硬脂酸：1.5-2份、微晶石腊：1-1.5份、高性能橡胶分散剂FS-210： 2-5份、耐磨剂DC-Z-B：3-5份、酚醛补强树脂ZY205：5-15份、促进剂MBS：1-1.5份、芳烃油：3-5份、N234炭黑：30-45份、N110炭黑：15-25份、六亚甲基四胺（HMT）：0.5-1.5份、硫磺：1.5-2.5份。
3.一种应用于权利要求2所述的柔性节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、补强剂混合物预制：将N234炭黑、N110炭黑及耐磨剂DC-Z-B加入到捏合搅拌机中混合搅拌均匀，转速100-300转/分钟，搅拌时间10-20分钟；
S2、将天然橡胶（NR）、顺丁橡胶（BR）、塑解剂A86加入到密炼机加压塑炼240-300秒；
S3、加入防老剂RD、防老剂IPPD、抗氧剂CPL、纳米氧化锌、硬脂酸、微晶石腊、高性能橡胶分散剂FS-210、酚醛补强树脂ZY205进行混炼40-70秒；
S4、加入预制的补强剂混合物及芳烃油进行密炼，密炼到混合物料温度达到120-130℃时排胶压片冷却，得到一段混炼胶；
S5、将步骤S4得到的混炼胶冷却停放16-24小时后，再加入到密炼机中继续混炼20-40秒，胶料温度在90℃以下，然后加入六亚甲基四胺（HMT）、促进剂MBS、硫磺，进行混炼30-50秒，密炼到混合物料温度达到90-105℃时排胶，经翻炼、按厚度6-10mm加工出片冷却，即得节能超耐磨钢丝绳芯输送带覆盖胶。
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