CN110183787B - 一种橡胶v带硫化胶套及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种橡胶V带硫化胶套及其生产方法，其包括以下重量份原料:ExxproTM特种弹性体100份、增塑剂4‑8份、氧化镁0.1‑0.3份、氧化锌4‑8份、增粘树脂1‑5份、微晶蜡1‑3份、表面润滑剂1‑3份、补强剂40‑60份、硫化树脂1‑5份、促进剂0.5‑1.5份。通过采用ExxproTM特种弹性体为基体材料，以及调整各原料之间的配比，使制得胶套具有优异的气密性、耐热氧老化性、高温压缩永久变形小、耐饱和蒸汽和自粘性好等优点。

Description

一种橡胶V带硫化胶套及其生产方法
技术领域
本发明涉及橡胶V带硫化胶套的技术领域，尤其是涉及一种橡胶V带硫化胶套及其生产方法。
背景技术
圆模硫化是橡胶V带的一种硫化方式，橡胶V带在硫化模具和胶套中间，胶套为橡胶V带的硫化提供压力。
圆模硫化是通过高温蒸汽进行加热的，因此橡胶V带的硫化胶套的工况是高温、高湿。橡胶V带的硫化压力等于硫化模具内外的压差，因此需要胶套具有优良的气密性和高温下优良的压缩永久变形性。胶套内部直接作用在橡胶V带表面，为保证橡胶V带表面外观需要胶套具有优良抗老化性能。
而现有橡胶V带硫化胶套主要由三元乙丙胶和溴化丁基制成。三元乙丙胶主要的缺点是硫化速度慢、自粘性差，且在制作橡胶V带的过程中容易出现接头痕迹，从而影响橡胶V带的外观。
发明内容
本发明的目的是提供一种橡胶V带硫化胶套及其生产方法，通过采用ExxproTM特种弹性体为基体材料，以及调整各原料之间的配比，使制得胶套具有优异的气密性、耐热氧老化性、高温压缩永久变形小、耐饱和蒸汽和自粘性好等优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种橡胶V带硫化胶套，包括以下重量份原料：
Figure BDA0002090439580000021
通过采用上述技术方案，ExxproTM特种弹性体是一种主链饱和、侧链上含有苯环的胶种。其主链饱和使其拥有优于溴化丁基胶的耐老化性。侧链苯环上含有溴原子，其硫化方式是脱溴交联，因此，其交联网络具有优异的刚性和耐老化性。
本发明通过采用ExxproTM特种弹性体为基体材料，以及调整各原料之间的配比，使制得胶套具有优异的气密性、耐热氧老化性、高温压缩永久变形小、耐饱和蒸汽和自粘性好等优点。
增塑剂用以提高橡胶的可塑性、柔韧性、拉伸性，方便胶套的制备。
氧化镁作为防焦剂，能改善胶料的焦烧性能，有助于混炼胶的存放；能提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力的硬度，赋予胶套较好的机械性能。
氧化锌作为活化剂，用以提高ExxproTM特种弹性体的硫化过程，氧化锌可以与ExxproTM特种弹性体在高温下分解出的溴化氢作用生成溴化锌加速硫化，且可以有效的提高橡胶的结构化程度。
增粘树脂用以提高用以提高橡胶材料的粘性，从而赋予胶套较好的自粘性，使得胶套在使用时，可以很好的附着在橡胶V带表面，从而提高胶套提高气密性。
微晶蜡的加入主要是起到防护作用。胶套硫化成型后，微晶蜡析出胶套表面在胶套表面形成一层隔绝空气的蜡膜。同时，微晶蜡膜也起到了润滑作用，硫化胶套在硫化橡胶V带时有利于胶套套入模具上。且微晶蜡还可以作为软化剂，用以改善胶体的加工性能，方便工人操作。
表面润滑剂起到了润滑作用，使得硫化胶套在硫化橡胶V带时有利于胶套套入模具上。表面润滑剂采用佛山市顺德区勒流鸿景化工销售部所销售的光亮润滑剂。
补强剂用以提高橡胶加工性能和力学性能，改善胶套的高温压缩永久变形和耐饱和蒸汽。
硫化树脂是一种硫化剂,用以硫化ExxproTM特种弹性体，从而提高ExxproTM特种弹性体的力学性能。
促进剂用以促进ExxproTM特种弹性体的硫化，提高反应的进程，从而减少反应所需时间，降低企业成本。
本发明进一步设置为：所述增塑剂包括以下重量百分比计原料：古马隆树脂20-40％、蓖麻油50-60％、硬脂酸10-20％。
通过采用上述技术方案，古马隆树脂以乙烯焦油、碳九为原料经催化聚合反应而得，产品外观为黄色、褐色、黑色块状固体，与橡胶具有良好的相溶性，且具有耐水性、耐酸碱性、防锈和电气特性。其还有增塑、增粘和补强作用，有助于炭黑的分散，能提高硫化树脂和硬脂酸的溶解度，从而提高ExxproTM特种弹性体的硫化进程。同时，能防止喷霜，能提高胶料的粘着性及硫化胶的拉伸强度和硬度。
硬脂酸：能促进氧化锌、炭黑、氧化镁在橡胶中的分散，还是重要的硫化活性剂，提高ExxproTM特种弹性体的硫化进程，从而减少反应所需时间，降低企业成本。
蓖麻油是一种不干性油，主要成分是蓖麻油酸三甘油酯，由于其分子结构中含有一个羟基(-OH)和一个双键(C＝C),可以作为硫化活性剂，且能促进氧化锌、炭黑、氧化镁在橡胶中的分散，提高ExxproTM特种弹性体的硫化进程，从而减少反应所需时间，降低企业成本。
同时，蓖麻油是可再生能源，生物降解性好，对大气环境不造成污染，是一种友好绿色产品。
通过古马隆树脂、蓖麻油和硬脂酸三种物质复配使用，协同作用，可以提高氧化锌、炭黑、氧化镁在橡胶中的分散，从而提高氧化锌、炭黑、氧化镁对橡胶的补强作用。且可以作为硫化活性剂，提高ExxproTM特种弹性体的硫化进程，从而减少反应所需时间，降低企业成本。
本发明进一步设置为：所述补强剂包括以下重量百分比计原料：改性炭黑40-50％、改性高岭土30-40％、微晶纤维素10-30％。
通过采用上述技术方案，炭黑是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是含碳物质在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
由于改性高岭土以片层形式分布在ExxproTM特种弹性体的基体中，而高岭石的片状结构,可以担当不可渗透的阻隔单元,当气体分子扩散通过聚合物时,需要绕过难以渗透的高岭石片层,气体的有效渗透路径被迫延长,从而降低了气体的渗透率，提高了胶套的气密性。
微晶纤维素是天然纤维素经稀酸水解至极限聚合度的可自由流动的极细微的短棒状或粉末状多孔状颗粒,颜色为白色或近白色,无臭、无味,颗粒大小一般在20-80Lm,极限聚合度在15-375。由于其由天然纤维素降解而成，是一种低成本、低密度并可再生的环境有好型材料，且其具有良好的而稳定性和高比强度。
通过改性炭黑、改性高岭土和微晶纤维素三种不同的补强体系复配使用，在不改变胶套性能的作用下，可以有效的降低胶套的重量。且三者协同作用，可以有效的提高胶套的机械强度和力学性能，具有良好的气密性。同时，由于高岭土的价格便宜，可以有效的降低企业的生产成本，提高企业利润。
本发明进一步设置为：所述改性炭黑包括以下制备工艺：按比例将蓖麻油酸和过氧化二异丙苯加入到丙酮中，混合均匀后按比例加入炭黑，充分混合后室温下干燥24h，然后在氮气环境中于140℃保温反应2h；所述蓖麻油酸、过氧化二异丙苯、丙酮和炭黑的重量比为：0.1：0.02：1：1.1。
通过采用上述技术方，炭黑由于其独特的微观结构、粒子形态和表面性能，导致其在橡胶中难以分散，进而抑制了炭黑的补强作用。
通过加入有过氧化二异丙苯对炭黑进行改性，使得过氧化二异丙苯产生的烷氧自由基会夺取炭黑表面和脂肪酸中脂族链的氢原子，使长链酸与炭黑产生C-C键合反应，从而提高炭黑的分散性，提高炭黑的补强作用。
蓖麻油酸可以覆盖在炭黑表面，减轻其自聚程度，从而在一定程度上改善了炭黑的分散性。由于炭黑部分表面被蓖麻油酸脂肪链覆盖，导致炭黑的有效表面积减小，从而使得炭黑与橡胶之间的相互作用力减弱，两者之间的柔性接点增多，提高了橡胶的拉伸强度。
同时，蓖麻油酸和蓖麻油具有良好的相容性，进而提高炭黑与橡胶的结合，从而可以提高炭黑的补强作用。
本发明进一步设置为：所述炭黑包括以下重量百分比计原料：炭黑N220 30-40％、炭黑N330 30-40％和炭黑N660 20-40％。
通过采用上述技术方案，通过不同型号，不同强度的炭黑复配使用，用以使得不加量的情况下，提高炭黑对橡胶的补强作用，同时，降低生产成本，提高企业的利润。
本发明进一步设置为：所述改性高岭土包括以下制备工艺：
A.在pH值为4且质量浓度为95％的乙醇溶液中加入一定量的硅烷偶联剂，混合均匀后，制得均一且澄清的硅烷偶联剂水解液；所述乙醇溶液与硅烷偶联剂的重量比为9：1；
B.按比例将一定量的高岭土加入到去离子水中,配置成质量浓度为20％的悬浮液,水浴加热至80℃，制得高岭土悬浮液；
C.将硅烷偶联剂的水解溶液加入到高岭土悬浮液中,搅拌混合均匀后，保温反应1.5h，然后抽滤，在110℃的真空干燥箱中干燥30min，得到产物C；所述硅烷偶联剂的水解溶液与高岭土悬浮液的重量比为1:20；
D.最后,将产物C在高速粉碎机中打散,得到改性高岭土。
通过采用上述技术方案，高岭土由于其独特的微观结构、粒子形态和表面性能，导致其在橡胶中难以分散，进而抑制了高岭土的补强作用。
通过对高岭土有机硅有机改性后，其与橡胶相容性可得到明显地改善,作为填料均匀分散到橡胶基体中时,具有很好的增强和阻隔作用。
硅烷偶联剂采用南京品宁偶联剂有限公司所销售的KH-570硅烷偶联剂。
加入冰醋酸调节乙醇溶液的pH值。
本发明进一步设置为：所述硫化树脂包括SP1044硫化树脂，所述增粘树脂包括SP1068增粘树脂。
通过采用上述技术方案，SP-1044硫化树脂是一种热反应性的辛基苯酚甲醛树脂，作为弹性体硫化树脂用于橡胶行业。本品主要被用于硫化丁基橡胶。
SP1044硫化树脂采用东莞市越邦橡胶科技有限公司所销售的SP1044树脂。
SP-1068是纯的酚醛树脂，热塑性增粘剂。因为它溶于油且可与各种合成橡胶共混，它极其适用于轮胎和需高粘性的橡胶层合制品。SP-1068增粘树脂是流动性很好的颗粒，不易起尘，因此，很容易溶解在溶剂中，也容易混入橡胶胶料中，不会污染工作场所和设备。
SP1068增粘树脂采用广州洽展化工品有限公司所销售的SP1068增粘树脂。
本发明进一步设置为：所述促进剂包括40-60％DM促进剂和40-60％V5促进剂。
通过采用上述技术方案，通过两种促进剂复配使用，可以提高促进剂对ExxproTM特种弹性体硫化进程的促进作用，从而从而减少反应所需时间，降低企业成本。
一种橡胶V带硫化胶套的生产方法，包括以下制备工艺：
1)按比例制备增塑剂、补强剂、促进剂；
2)按比例将ExxproTM特种弹性体、增塑剂、氧化锌和增粘树脂混合均匀后，制得第一混合物；
3)取出占第一混合物总重量25％的第一混合物，再按比例加入微晶蜡、表面润滑剂和补强剂混合均匀后制得，第二混合物；
4)炼胶：
A.一次密炼：将密炼机加热至80℃，加入剩余的第一混合物、以30r/min的转速转动；当温度到达105℃时，加入第二混合物，继续加热至130℃，排胶，制得第三混合物；
B.二次密炼：将密炼机加热至80℃，按比例加入第三混合物、硫化树脂和促进剂，以20r/min的转速转动，当温度加热至95℃时，排胶，制得混炼胶料；
5)出片：混炼胶料在开炼机上过辊150秒出片，出片厚度为8mm；
6)硫化：将出片的胶片在鄂式平板硫化机上165℃硫化40分钟，接头部分165℃硫化50分钟，制成橡胶V带硫化胶套。
通过采用上述技术方案，将增塑剂、氧化锌、增粘树脂和ExxproTM特种弹性体同时加入，以使得增塑剂、氧化锌、增粘树脂可以均匀的分散在ExxproTM特种弹性体中，从而提高ExxproTM特种弹性体的硫化过程。同时，使得增加ExxproTM特种弹性体的粘度，使其不易脱辊，提高混炼程度。
在一次密炼在中后期加入第二混合物，用以对胶体进行补强，提高胶体的机械强度。
在二次密炼初期加入硫化树脂和促进剂，以防止胶料焦烧，影响胶料的质量。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.通过采用ExxproTM特种弹性体为基体材料，以及调整各原料之间的配比，使制得胶套具有优异的气密性、耐热氧老化性、高温压缩永久变形小、耐饱和蒸汽和自粘性好等优点；
2.通过改性炭黑、改性高岭土和微晶纤维素三种不同的补强体系复配使用，在不改变胶套性能的作用下，可以有效的降低胶套的重量，且三者协同作用，可以有效的提高胶套的机械强度和力学性能，具有良好的气密性，同时，由于高岭土的价格便宜，可以有效的降低企业的生产成本，提高企业利润；
3.通过古马隆树脂、蓖麻油和硬脂酸三种物质复配使用，发生协同作用，可以提高氧化锌、炭黑、氧化镁在橡胶中的分散，从而提高氧化锌、炭黑、氧化镁对橡胶的补强作用，且可以作为硫化活性剂，提高ExxproTM特种弹性体的硫化进程，从而减少反应所需时间，降低企业成本。
具体实施方式
实施例一
本发明公开了一种一种橡胶V带硫化胶套的生产方法，包括以下制备工艺：
1)按比例制备增塑剂：将30％的古马隆树脂、55％的蓖麻油和15％的硬脂酸混合均匀后，制得增塑剂；
按比例制备补强剂：将：45％的改性炭黑、35％的改性高岭土和20％的微晶纤维素混合均匀后，制得补强剂；
改性炭黑包括以下制备工艺：按比例将蓖麻油酸和过氧化二异丙苯加入到丙酮中，混合均匀后按比例加入炭黑，充分混合后室温下干燥24h，然后在氮气环境中于140℃保温反应2h；
蓖麻油酸、过氧化二异丙苯、丙酮和炭黑的重量比为：0.1：0.02：1：1.1；
炭黑包括以下重量百分比计原料：35％的炭黑N220、35％的炭黑N330和30％炭黑N660；
改性高岭土包括以下制备工艺：
A.在pH值为4且质量浓度为95％的乙醇溶液中加入一定量的硅烷偶联剂，混合均匀后，制得均一且澄清的硅烷偶联剂水解液；乙醇溶液与硅烷偶联剂的重量比为9：1；
B.按比例将一定量的高岭土加入到去离子水中,配置成质量浓度为20％的悬浮液,水浴加热至80℃，制得高岭土悬浮液；
C.将硅烷偶联剂的水解溶液加入到高岭土悬浮液中,搅拌混合均匀后，保温反应1.5h，然后抽滤，在110℃的真空干燥箱中干燥30min，得到产物C；硅烷偶联剂的水解溶液与高岭土悬浮液的重量比为1:20；
D.最后,将产物C在高速粉碎机中打散,得到改性高岭土；
按比例制备促进剂：将50％的DM促进剂和50％的V5促进剂混合均匀后，制得促进剂；
2)将100份的ExxproTM特种弹性体、6份的增塑剂、6份的氧化锌和3份的SP1068增粘树脂混合均匀后，制得第一混合物；
3)取出占第一混合物总重量25％的第一混合物，再加入2份的微晶蜡、2份的表面润滑剂和50份的补强剂混合均匀后制得，第二混合物；
4)炼胶：
A.一次密炼：将密炼机加热至80℃，加入剩余的第一混合物、以30r/min的转速转动；当温度到达105℃时，加入第二混合物，继续加热至130℃，排胶，制得第三混合物；
B.二次密炼：将密炼机加热至80℃，加入第三混合物、3份的SP1044硫化树脂和1份的促进剂，以20r/min的转速转动，当温度加热至95℃时，排胶，制得混炼胶料；
5)出片：混炼胶料在开炼机上过辊150秒出片，出片厚度为8mm；
6)硫化：将出片的胶片在鄂式平板硫化机上165℃硫化40分钟，接头部分165℃硫化50分钟，制成橡胶V带硫化胶套。
实施例2-5与实施例1的区别在于：橡胶V带硫化胶套包括以下重量份原料：
Figure BDA0002090439580000121
实施例6-9与实施例1的区别在于：增塑剂包括以下重量百分比计原料：
Figure BDA0002090439580000122
Figure BDA0002090439580000131
实施例10-13与实施例1的区别在于：补强剂包括以下重量百分比计原料：
Figure BDA0002090439580000132
实施例14-17与实施例1的区别在于：炭黑包括以下重量百分比计原料：
Figure BDA0002090439580000133
实施例18-21与实施例1的区别在于：促进剂包括以下重量百分比计原料：
Figure BDA0002090439580000134
对比例
对比例1与实施例1中的区别在于，采用公开号为CN109265845A的一种耐老化硫化胶囊及其制备方法制备一种橡胶V带硫化胶套。
对比例2与实施例1中的区别在于，橡胶V带硫化胶套原料中的补强剂为炭黑N330。
对比例3与实施例1中的区别在于，橡胶V带硫化胶套原料中的增塑剂为80％的蓖麻油和20％的硬脂酸。
对比例4与实施例1中的区别在于，橡胶V带硫化胶套的生产方法中无步骤2和3，即将所有原料全部混合均匀后，进行炼胶；
炼胶步骤：一次密炼：将密炼机加热至80℃，加入75％的原料混合物、以30r/min的转速转动；当温度到达105℃时，加入剩余25％的原料混合物，继续加热至130℃，排胶；二次密炼：将密炼机加热至80℃，加入一次密炼混合物，以20r/min的转速转动，当温度加热至95℃时，排胶，制得混炼胶料。
将实施例1-3与对比例1-4进行拉伸强度、邵尔A硬度和拉断伸长率的检测，以及160℃老化72小时后的拉伸强度、邵尔A硬度和拉断伸长率的检测；检测数据如下表所示：
Figure BDA0002090439580000141
Figure BDA0002090439580000151
实施例1-3与对比例1对比可知，通过采用ExxproTM特种弹性体为基体材料，以及调整各原料之间的配比，使制得胶套具有优异的力学性能，使制得胶套的气密性、耐热氧老化性良好，高温压缩永久变形小，耐饱和蒸汽和自粘性好。
实施例1-3与对比例2对比可知，通过古马隆树脂、蓖麻油和硬脂酸三种物质复配使用，协同作用，可以提高胶套的力学性能，使得胶套在使用时，具有良好的气密性、耐热氧老化性，且具有高温压缩永久变形小，耐饱和蒸汽和自粘性好等特点。
实施例1-3与对比例3对比可知，通过改性炭黑、改性高岭土和微晶纤维素三种不同的补强体系复配使用，三者协同作用，可以有效的提高胶套的机械强度和力学性能，具有良好的气密性。同时，在同样的加量下，其力学性能提高，且有效的降低胶套的重量，其整体价格下降。
实施例1-3与对比例4对比可知，通过本发明的生产方法所制备的胶套具有良好的力学性能，从而使得制得胶套具有优良的气密性、耐热氧老化性、高温压缩永久变形小，耐饱和蒸汽和自粘性好等优点。本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种橡胶V带硫化胶套，其特征在于：包括以下重量份原料：
ExxproTM特种弹性体 100份；
增塑剂 4-8份；
氧化镁 0.1-0.3份；
氧化锌 4-8份；
增粘树脂 1-5份；
微晶蜡 1-3份；
表面润滑剂 1-3份；
补强剂 40-60份；
硫化树脂 1-5份；
促进剂 0.5-1.5份；
所述增塑剂包括以下重量百分比计原料：古马隆树脂20-40%、蓖麻油50-60%、硬脂酸10-20%；
所述补强剂包括以下重量百分比计原料：改性炭黑40-50%、改性高岭土30-40%、微晶纤维素10-30%；
所述改性炭黑包括以下制备工艺：按比例将蓖麻油酸和过氧化二异丙苯加入到丙酮中，混合均匀后按比例加入炭黑，充分混合后室温下干燥24h，然后在氮气环境中于140℃保温反应2h；所述蓖麻油酸、过氧化二异丙苯、丙酮和炭黑的重量比为：0.1：0.02：1：1.1。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶V带硫化胶套，其特征在于：所述炭黑包括以下重量百分比计原料：炭黑N220 30-40%、炭黑N330 30-40%和炭黑N660 20-40%。
3.根据权利要求1所述的一种橡胶V带硫化胶套，其特征在于：所述改性高岭土包括以下制备工艺：
A.在pH值为4且质量浓度为95%的乙醇溶液中加入一定量的硅烷偶联剂，混合均匀后，制得均一且澄清的硅烷偶联剂水解液；所述乙醇溶液与硅烷偶联剂的重量比为9：1；
B.按比例将一定量的高岭土加入到去离子水中, 配置成质量浓度为 20 %的悬浮液,水浴加热至 80 ℃，制得高岭土悬浮液；
C.将硅烷偶联剂的水解溶液加入到高岭土悬浮液中, 搅拌混合均匀后，保温反应1.5h，然后抽滤，在110℃的真空干燥箱中干燥30min，得到产物C；所述硅烷偶联剂的水解溶液与高岭土悬浮液的重量比为1:20；
D.最后,将产物C在高速粉碎机中打散, 得到改性高岭土。
4.根据权利要求1所述的一种橡胶V带硫化胶套，其特征在于：所述硫化树脂包括SP1044硫化树脂，所述增粘树脂包括SP1068增粘树脂。
5.根据权利要求1所述的一种橡胶V带硫化胶套，其特征在于：所述促进剂包括40-60%DM促进剂和40-60%V5促进剂。
6.一种如权利要求1所述的橡胶V带硫化胶套的生产方法，其特征在于：包括以下制备工艺：
1）按比例制备增塑剂、补强剂、促进剂；
2）按比例将ExxproTM特种弹性体、增塑剂、氧化锌和增粘树脂混合均匀后，制得第一混合物；
3）取出占第一混合物总重量25%的第一混合物，再按比例加入微晶蜡、表面润滑剂和补强剂混合均匀后制得，第二混合物；
4）炼胶：
A.一次密炼：将密炼机加热至80℃，加入剩余的第一混合物、以30r/min的转速转动；当温度到达105℃时，加入第二混合物，继续加热至130℃，排胶，制得第三混合物；
B. 二次密炼：将密炼机加热至80℃，按比例加入第三混合物、硫化树脂和促进剂，以20r/min的转速转动，当温度加热至95℃时，排胶，制得混炼胶料；
5)出片：混炼胶料在开炼机上过辊150秒出片，出片厚度为8mm；
6)硫化：将出片的胶片在鄂式平板硫化机上165℃硫化40分钟，接头部分165℃硫化50分钟，制成橡胶V带硫化胶套。
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