CN113072749B - 一种耐高温不粘附pvc输送带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及输送带领域，具体公开了一种耐高温不粘附PVC输送带及其制备方法。输送带包括以下重量份数的原料：天然橡胶50‑70份、热塑性聚氨酯弹性体30‑50份、硫化剂5‑10份、聚氯乙烯树脂20‑40份、纳米氧化锌8‑15份、硬脂酸5‑10份、炭黑15‑35份、硼酸锌3‑5份、改性氢氧化铝3‑8份、聚四氟乙烯3‑6份、二氧化硅5‑10份、石蜡5‑15份、骨架织布20‑30份；其制备方法为：硫化橡胶、烘干骨架织布、制备橡胶层和热压贴合输送带。本申请的耐高温不粘附PVC输送带，具有耐高温、不粘附的优点；另外，本申请的制备方法可以进一步提升输送带的耐高温性能以及防粘附性能并延长使用寿命。

Description

一种耐高温不粘附PVC输送带及其制备方法
技术领域
本申请涉及输送带领域，更具体地说，它涉及一种耐高温不粘附PVC输送带及其制备方法。
背景技术
输送带是用于皮带输送带中起承载和运送物料作用的橡胶与纤维、金属复合制品，或者是塑料和织物复合的制品。输送带广泛应用于水泥、焦化、冶金、化工、钢铁等行业中输送距离较短、输送量较小的场合。
覆盖胶直接接触输送的物料，因此覆盖胶材料的选择对于输送带的性能来说非常重要。而在现有技术中，覆盖胶一般选用丁苯橡胶或者三元乙丙橡胶为基体材料，丁苯橡胶具有成炭性好的优点，在接触物料时易形成炭化层，但是耐高温性能稍差；三元乙丙橡胶恰恰相反，耐高温性能优异，但是成炭性差。并且，现有技术中由于输送带输送物料，会在输送带上粘附物料，从而影响输送带的使用以及物料的输送。
因此，急需研制出一种能够耐高温且不粘附的输送带。
发明内容
为了使输送带能够耐高温且不粘附，本申请提供一种耐高温不粘附PVC输送带及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种耐高温不粘附PVC输送带，采用如下的技术方案：
一种耐高温不粘附PVC输送带，包括以下重量份数的原料：天然橡胶50-70份、热塑性聚氨酯弹性体30-50份、硫化剂5-10份、聚氯乙烯树脂20-40份、纳米氧化锌8-15份、硬脂酸5-10份、炭黑15-35份、硼酸锌3-5份、改性氢氧化铝3-8份、聚四氟乙烯3-6份、二氧化硅5-10份、石蜡5-15份、骨架织布20-30份。
通过采用上述技术方案，天然橡胶是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，常温下有较高弹性，略有塑性，低温时结晶硬化，有较好的耐碱性，但不耐强酸；聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能；天然橡胶与热塑性聚氨酯弹性体在硫化剂的作用下发生硫化反应，经过硫化后的橡胶其强度、耐温以及耐磨性均提高。
热塑性聚氨酯弹性体还可以替代一部分的PVC，从而减少PVC的使用，可以减少化学有害物质的释放，硼酸锌和改性氢氧化铝的添加能够进一步提升输送带的耐温性，石蜡可以降低输送带的表面张力，提高疏水性，降低表面粘附力，聚四氟乙烯耐磨、耐腐蚀、表面光滑，其加入不仅可以提高输送带的耐磨性能而且还能够起到防止粘附的效果。因此，本申请各个成分之间相互作用，相互配合，达到使输送带能够耐温和不粘附的有益效果。
可选的，所述改性氢氧化铝是氢氧化铝在硬质酸钠和硅烷偶联剂的作用下共同进行改性的。
通过采用上述技术方案，氢氧化铝在硬质酸钠和硅烷偶联剂的共同作用下进行改性，可以对氢氧化铝表面进行改性，从而提高氢氧化铝的性能。
可选的，改性氢氧化铝的制备方法包括：在20-30份氢氧化铝中加入10-15份硬质酸钠和2-6份硅烷偶联剂在150-200℃下改性30-60min。
通过采用上述技术方案，采用氢氧化铝、硬质酸钠以及硅烷偶联剂采用合适的配比，使得制备得到的改性氧化铝的弯曲强度、冲击强度和阻燃强度均得到提升。
可选的，所述骨架织布包括棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布，棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布的重量比为(1-3):(2-5):1。
通过采用上述技术方案，棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布采用合适的重量比进行配比，能够使骨架材料强度高、耐腐蚀性强，经久耐用。
第二方面，本申请提供一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数准备耐高温不粘附PVC输送带的各个原料；
(2)将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂进行高温高压硫化，得到硫化后的橡胶；
(3)将骨架织布烘干备用；
(4)将步骤(2)得到的硫化橡胶与聚氯乙烯树、硬脂酸、炭黑、硼酸锌、改性氢氧化铝、聚四氟乙烯、二氧化硅和石蜡在在150-200℃的温度下并搅拌均匀，得到橡胶层；
(5)将步骤(4)中的橡胶层均匀贴合于骨架织布两侧并进行热压贴合，冷却至25-28℃后得到输送带。
通过采用上述技术方案，天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体和硫化剂经过硫化反应生成硫化后的橡胶，在与其他成分高温搅拌，得到的橡胶层，各个成分在橡胶层分散均匀，且橡胶层的耐热、耐磨损以及防粘附性能均能到了提升。
可选的，所述步骤(2)中的高温高压硫化的压强为15-25MPa、温度为100-150℃，硫化1-2h。
通过采用上述技术方案，在15-25MPa的压强、100-150℃的温度下硫化1-2h，能够使天然橡胶和热塑性聚氨酯发生硫化反应，从而提升耐热性以及强度，更耐高温。
可选的，所述步骤(3)中的烘干温度为90-120℃。
通过采用上述技术方案，骨料织布在90-120℃的温度下，能够快速烘干，从而为后续的输送带的制备做准备。
可选的，所述步骤(5)中的热压贴合的压强为30-50MPa、温度为100-150℃，热压10-30min。
通过采用上述技术方案，选择30-50MPa的压强、100-150℃的温度能够很好的将橡胶层与骨料织布贴合更紧密，从而使制备得到的输送带更耐用，以及在温度升高的情况下不易开裂，从而提升输送带耐温性能。
可选的，所述的一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中冷却后静置8-15h得到输送带。
通过采用上述技术方案，经过热压贴合冷却后静置8-15h，能够使橡胶层很好的与骨料织布贴合紧密，从而提升输送带的耐温性能，使输送带更耐用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请添加天然橡胶和热塑性聚氨酯弹性体在硫化剂的作用下发生硫化反应，从而提升耐高温性能，纳米氧化锌的加入可以使橡胶具有良好的耐腐蚀性、抗撕裂性和弹性、伸长率，并且还能够促进天然橡胶和热塑性聚氨酯弹性体的硫化反应，石蜡以及聚四氟乙烯能够提升输送带的防粘附性能；本申请中输送带原料的各个成分相互作用，从而使制备得到的输送带耐高温以及防粘附性能好。
2、本申请中氢氧化铝在硬质酸钠和硅烷偶联剂的共同作用下进行改性，使制备得到的改性氢氧化铝强度以及耐热性能增加，从而使制备得到的输送带的耐高温性能更好，延长使用寿命。
3、本申请中选择重量比为(2-4):1的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯作为硫化剂，能够将天然橡胶和热塑性聚氨酯弹性体很好的硫化，并且使硫化后的橡胶耐热强度、耐温性更高。
4、本申请中制备方法，选择合适的硫化温度使天然橡胶和热塑性聚氨酯弹性体很好的发生硫化，从而提高耐热性能；选择合适的烘干温度、混合温度、热压贴合温度和压强，可以有效提高制备得到的输送带的耐高温性能以及防粘附性能并延长使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
天然橡胶：生产厂家：济南鲁储橡胶化工有限公司，生产型号：01；
热塑性聚氨酯弹性体：生产厂家：东莞市塑莱特塑胶有限公司，生产型号：1164；
聚氯乙烯树脂：生产厂家：南通丸荣国际贸易有限公司，生产型号：9002-86-2；
纳米氧化锌：生产厂家：上海茂果纳米科技有限公司，生产型号：MG-ZnO-30；
硬脂酸：生产厂家：济南双盈化工有限公司，生产型号：1801；
炭黑：生产厂家：山东广维石油能源有限公司，生产型号：N330；
硼酸锌：生产厂家：上海森斐化学品有限公司，生产型号：sf；
二氧化硅：生产厂家：武汉吉业升化工有限公司，生产型号：吉业升；
石蜡：生产厂家：济南沃能化工有限公司，生产型号：60号。
实施例
实施例1
一种耐高温不粘附PVC输送带，包括以下的原料：天然橡胶50kg、热塑性聚氨酯弹性体50kg、硫化剂5kg、聚氯乙烯树脂40kg、纳米氧化锌8kg、硬脂酸10kg、炭黑15kg、硼酸锌5kg、改性氢氧化铝3kg、聚四氟乙烯6kg、二氧化硅5kg、石蜡15kg、骨架织布20kg。
其中，硫化剂为氧化二异丙苯，骨架织布为芳纶织布。
一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，包括以下步骤：将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂在15MPa压强、150℃温度下硫化1h后，与聚氯乙烯树、硬脂酸、炭黑、硼酸锌、改性氢氧化铝、聚四氟乙烯、二氧化硅和石蜡在150℃的温度下混合并搅拌均匀，得到橡胶层，将橡胶层以30MPa压强、150℃温度下与贴合于粘合剂层两侧，热压30min后冷却至25℃，静置15h得到输送带。
实施例2
与实施例1的区别为：天然橡胶60kg、热塑性聚氨酯弹性体40kg、硫化剂8kg、聚氯乙烯树脂30kg、纳米氧化锌10kg、硬脂酸8kg、炭黑20kg、硼酸锌4kg、改性氢氧化铝5kg、聚四氟乙烯5kg、二氧化硅8kg、石蜡10kg、骨架织布25kg。
实施例3
与实施例1的区别：天然橡胶70kg、热塑性聚氨酯弹性体30kg、硫化剂10kg、聚氯乙烯树脂20kg、纳米氧化锌15kg、硬脂酸5kg、炭黑35kg、硼酸锌3kg、改性氢氧化铝8kg、聚四氟乙烯3kg、二氧化硅10kg、石蜡5kg、骨架织布30kg。
实施例4
与实施例2的区别：天然橡胶添加50kg。
实施例5
与实施例2的区别：天然橡胶添加70kg。
实施例6
与实施例2的区别：热塑性聚氨酯弹性体50kg。
实施例7
与实施例2的区别：热塑性聚氨酯弹性体30kg。
实施例8
与实施例2的区别：硫化剂为重量比为2:1的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯。
实施例9
与实施例2的区别：硫化剂为重量比为3:1的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯。
实施例10
与实施例2的区别：硫化剂为重量比为4:1的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯。
实施例11
与实施例9的区别：硫化剂5kg。
实施例12
与实施例9的区别：硫化剂10kg。
实施例13
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为1:2:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例14
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为2:2:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例15
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为2:5:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例16
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为2:4:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例17
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为1:5:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例18
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为3:2:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例19
与实施例9的区别：骨架织布为重量比为3:5:1的棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布。
实施例20
与实施例16的区别：将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂在20MPa压强、120℃温度下硫化1.5h后，与聚氯乙烯树、硬脂酸、炭黑、硼酸锌、改性氢氧化铝、聚四氟乙烯、二氧化硅和石蜡在180℃的温度下混合并搅拌均匀，得到橡胶层，将橡胶层以40MPa压强、120℃温度下与贴合于粘合剂层两侧，热压20min后冷却至27℃，静置10h得到输送带。
实施例21
与实施例16的区别：将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂在25MPa压强、100℃温度下硫化2h后，与聚氯乙烯树、硬脂酸、炭黑、硼酸锌、改性氢氧化铝、聚四氟乙烯、二氧化硅和石蜡在200℃的温度下混合并搅拌均匀，得到橡胶层，将橡胶层以50MPa压强、100℃温度下与贴合于粘合剂层两侧，热压10min后冷却至28℃，静置8h得到输送带。
实施例22
与实施例20的区别：改性氧化铝为由将20份氢氧化铝中加入15份硬质酸钠和2份硅烷偶联剂在200℃下改性30min得到。
实施例23
与实施例20的区别：改性氧化铝为由将25份氢氧化铝中加入12份硬质酸钠和4份硅烷偶联剂在180℃下改性50min得到。
实施例24
与实施例20的区别：改性氧化铝为由将30份氢氧化铝中加入10份硬质酸钠和6份硅烷偶联剂在150℃下改性60min得到。
对比例
对比例1
与实施例23的区别：天然橡胶10kg、热塑性聚氨酯弹性体200kg,。
对比例2
与实施例23的区别：天然橡胶300kg、热塑性聚氨酯弹性体20kg。
对比例3
与实施例23的区别：不添加热塑性聚氨酯弹性体。
对比例4
与实施例23的区别：不添加硫化剂。
对比例5
与实施例23的区别：不添加石蜡。
对比例6
与实施例23的区别：改性氢氧化铝为氢氧化铝。
对比例7
与实施例23的区别：不添加聚四氟乙烯。
对比例8
与实施例23的区别：将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂在100MPa压强、50℃温度下硫化0.5h。
对比例9
与实施例23的区别：将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂在5MPa压强、300℃温度下硫化5h。
对比例10
与实施例23的区别：将橡胶层以10MPa压强、500℃温度下与贴合于粘合剂层两侧，热压2min。
对比例11
与实施例23的区别：将橡胶层以120MPa压强、10℃温度下与贴合于粘合剂层两侧，热压60min。
性能检测试验
检测实施例1-24和对比例1-10输送带的接触角大小、拉伸强度、拉断伸长率和磨耗量。
检测方法/试验方法
其中接触角是将4.8微升的水滴在输送带表面，采用Fibro DAT 1100型接触角测定仪在水滴与输送带接触时间为0.1s时测定的接触，如果接触角大于90°则说明具有疏水性，不易粘附物料，接触角小于90°，则说明输送带亲水性，易粘附物料；根据《GB/T33510-2017耐热橡胶覆盖层输送带覆盖层的耐热性要求和试验方法》中的方法测定未受热的拉断伸长率以及拉伸强度和以350℃加热24h后的拉断伸长率和拉伸强度；根据《GB9867-2008-硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)》中的方法检测输送带的磨耗量，检测结果见表1
表1 输送带性能测试结果
Figure BDA0002989098990000081
结合实施例1-3并结合表1可以看出，改变输送带制备的原料以及配比均会对最终得到的输送带的接触角大小、拉伸强度、拉断伸长率和磨耗量会产生影响，即均会影响输送带的粘附物料的性能以及耐高温和耐磨损的性能，而在本申请实施例中，选择实施例2中的选择天然橡胶60kg、热塑性聚氨酯弹性体40kg、硫化剂8kg、聚氯乙烯树脂30kg、纳米氧化锌10kg、硬脂酸8kg、炭黑20kg、硼酸锌4kg、改性氢氧化铝5kg、聚四氟乙烯5kg、二氧化硅8kg、石蜡10kg、骨架织布25kg作为输送带原料能够使耐高温、耐磨损以及防粘附效果更好，接触角为110.6°、未受热拉断伸长率为495.6％、拉伸强度为87.6MPa，受热的拉断伸长率为494.9％、拉伸强度为85.9MPa，输送带的磨耗量为13.9mg。
结合实施例2和实施例4-7并结合表1可以看出，在其他原料成份不变的情况下，减少或者增加天然橡胶以及热塑性弹性体的用量均会对最终制备得到的输送带的性能产生影响，本申请实施例中选择实施例2中的添加天然橡胶60kg，热塑性聚氨酯弹性体40kg，其得到的输送带的个性性能较好。
结合实施例2和实施例8-10并结合表1可以看出，改变硫化剂使用的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯重量比，其最终均会影响制备得到的输送带的性能。而在本申请实施例中选择重量比为3:1的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯作为硫化剂，其制备得到的输送带的耐高温以及防粘附性能最好。
结合实施例9和实施例11-12并结合表1可以看出，改变硫化剂的用量会对最终得到的输送带的性能产生影响，而在本申请实施例中，选择过氧化二异丙苯6kg和三甲基丙烯酸甲酯2kg作为硫化剂其最终得到的输送带的耐高温、防粘附以及耐磨性能最好。
结合实施例9和实施例13-19并结合表1可以看出，改变骨架织布棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布重量比会对最终制备得到的输送带的性能产生影响。而在本申请实施例中，选择实施例16中的重量比为2:4:1的棉纶帆布、聚酯帆布作为骨架织布，其最终得到的输送带的各项性能最佳。
结合实施例16和实施例20-21并结合表1可以看出，改变制备输送带过程中的各项参数例如骨架织布烘干温度、热压贴合的温度和压强以及时间等均会影响制备得到的输送带的性能。
结合实施例20和实施例22-24并结合表1可以看出，添加不同参数下制备得到的改性氧化铝，其均会影响输送带的接触角、拉断伸长率、拉伸强度以及磨耗量。
结合实施例23和对比例1-7并结合表1可以看出，改变输送带原料的用量配比以及舍弃其中的热塑性聚氨酯弹性体、硫化剂、石蜡或者聚四氟乙烯中的任意一项以及将改性氢氧化铝替换为氢氧化铝均会对最终得到的输送带的性能产生影响。
结合实施例2、20、21以及对比例8-11并结合表1可以看出，改变输送带的制备方法的参数均会对最终得到的输送带的性能产生影响，而本申请的制备方法各个步骤参数合理，因而制备得到的输送带具有耐高温、防粘附和耐磨损性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种耐高温不粘附PVC输送带，其特征在于，包括以下重量份数的原料：天然橡胶50-70份、热塑性聚氨酯弹性体30-50份、硫化剂5-10份、聚氯乙烯树脂20-40份、纳米氧化锌8-15份、硬脂酸5-10份、炭黑15-35份、硼酸锌3-5份、改性氢氧化铝3-8份、聚四氟乙烯3-6份、二氧化硅5-10份、石蜡5-15份、骨架织布20-30份；
所述硫化剂包括重量比为（2-4）:1的过氧化二异丙苯和三甲基丙烯酸甲酯；
所述改性氢氧化铝是氢氧化铝在硬质酸钠和硅烷偶联剂的共同作用下进行改性的；改性氢氧化铝的制备方法包括：在20-30份氢氧化铝中加入10-15份硬质酸钠和2-6份硅烷偶联剂，在150-200℃下改性30-60min；
所述骨架织布包括棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布，棉纶帆布、聚酯帆布和芳纶帆布的重量比为（1-3）:（2-5）:1。
2.一种权利要求1所述的一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份数准备耐高温不粘附PVC输送带的各个原料；
（2）将天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、纳米氧化锌和硫化剂进行高温高压硫化，得到硫化后的橡胶；
（3）将骨架织布烘干备用；
（4）将步骤（2）得到的硫化橡胶与聚氯乙烯树脂、硬脂酸、炭黑、硼酸锌、改性氢氧化铝、聚四氟乙烯、二氧化硅和石蜡在150-200℃的温度下混合并搅拌均匀，得到橡胶层；
（5）将步骤（4）中的橡胶层均匀贴合于骨架织布两侧并进行热压贴合，冷却至25-28℃后得到输送带。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的高温高压硫化的压强为15-25MPa、温度为100-150℃，硫化1-2h。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的烘干温度为90-120℃。
5.根据权利要求2所述的一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的热压贴合的压强为30-50MPa、温度为100-150℃，热压10-30min。
6.根据权利要求2所述的一种耐高温不粘附PVC输送带的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中冷却后静置8-15h得到输送带。
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