CN113956579B - 一种耐高热贴胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种耐高热贴胶及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高热贴胶及其制备方法与应用，涉及橡胶产品技术领域。该耐高热贴胶按质量份数包括三元乙丙橡胶、液体橡胶、金属氧化物、硬脂酸、防老剂、间甲白粘合体系、粘合增进剂、耐热助剂、HVA‑2、补强剂、增塑剂、促进剂和硫化剂，耐高热贴胶与布层、覆盖胶延压成型得到耐高热输送带。该耐高热贴胶采用三元乙丙橡胶作为基体橡胶，用液体橡胶改性，原料组分中粘合体系、防老体系、粘合增进剂和增塑体系协同作用，使贴胶具有更好的耐热老化性能和粘合性能，从而提高了输送带的耐高温性，制作方法简单，适合大规模生产。

Description

一种耐高热贴胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及橡胶产品技术领域，尤其涉及一种耐高热贴胶及其制备方法与应用。
背景技术
输送带是由多层橡胶棉帆(涤棉布)或者聚酯帆布上下覆有耐高温或耐热橡胶、经高温硫化粘合在一起，广泛应用于冶金、铸造、烧结、焦化、建材等行业较为恶劣的高温作业环境，主要以输送烧结矿石、焦炭和水泥熟料等生产过程中产生的高温固体物料，由于烧结物料冷却不充分，物料温度瞬间可达400～600℃，个别达800℃以上，因此要求输送带材料必须耐高热性能。目前生产耐高热输送带采用的橡胶基体为三元乙丙橡胶，但是三元乙丙橡胶的自粘性和互粘性都很差，与纤维材料的粘合性更差，导致耐高热输送带使用中出现脱层的现象，影响使用。
为了解决覆盖胶与粘合层橡胶以及粘合层橡胶与纤维材料的粘合性能，目前有两种改进措施：一是对纤维进行预处理；二是对粘合层橡胶的设计。在粘合层橡胶的设计中，多采用不同的橡胶并用加入大量增加粘合性的配合剂提高其粘合性能，例如，现有技术有将间苯二酚-甲醛的初始缩合物与氯磺化聚乙烯胶乳或氯丁胶乳组成的浸渍液对纤维材料进行处理，将卤化橡胶与三元乙丙橡胶并用，再进行硫化粘合；US 4041207专利介绍了三元乙丙橡胶与卤代丁基橡胶的并用，当卤代丁基橡胶加入10份时，该体系的粘合强度提高了近3倍；姜必多在《橡胶工业》中介绍了三元乙丙橡胶与天然橡胶的并用作为粘合层基体橡胶，可以提高粘合层与纤维材料的粘合强度；此外，某些公司采用天然橡胶与丁苯橡胶的并用作为粘合层橡胶基体。上述技术对三元乙丙橡胶的粘合性能均有一定的改善，但是仍存在一些问题：三元乙丙橡胶与天然橡胶的并用以及天然橡胶与丁苯橡胶的并用，使老化性能下降，减少了使用寿命；三元乙丙橡胶与卤化丁基橡胶的并用，虽然提高了粘合性能，拥有良好的耐热性，但是由于卤化丁基橡胶的价格通常是三元乙丙橡胶的2倍左右，因此增大了成本。基于此，提出一种粘合层橡胶的新设计，使得到的粘合层橡胶具有优异粘合性能、耐热老化性能是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高热贴胶及其制备方法与应用，采用三元乙丙橡胶作为基体、添加液体橡胶及适当的耐热助剂、粘合增进剂，以提高橡胶与帆布带芯的粘合性能，与此同时提高贴胶的耐热老化性能，使输送带能够长时间耐超过200℃的温度而不出现脱层现象，从而提高输送带的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种耐高热贴胶，采用三元乙丙橡胶与液体橡胶并用，用液体橡胶改性三元乙丙橡胶，所述耐高热贴胶按质量份数包括以下组分：
三元乙丙橡胶 70～90份；
液体橡胶 10～30份；
金属氧化物 5～10份；
硬脂酸 0.5～3份；
防老剂 0.5～5份；
间甲白粘合体系 3～20份；
粘合增进剂 3～10份；
耐热助剂 3～10份；
HVA-2 1～5份；
补强剂 1～5份；
增塑剂 5～20份；
促进剂 1～5份；
硫化剂 1～5份。
进一步地，所述防老剂为2-巯基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉和N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺中的一种或多种。
进一步地，HVA-2作为反应型防老剂，硫化过程中与橡胶大分子反应并接枝，高温使用时不易迁移，起到更好的防护作用，进而改善老化后的粘合性能。
进一步地，所述增塑剂为聚异丁烯、聚丁二烯或石蜡油，所述聚异丁烯和聚丁二烯的数均分子量均为500～10000，石蜡油的闪点大于300℃，加入增塑剂可以降低橡胶的粘度，有利于渗透扩散，改善粘合性能。相比传统的环烷油、石蜡油增塑剂，低分子量大分子增塑剂不但可以降低橡胶的粘度，而且具有优良的粘着性能，可显著改善三元乙丙橡胶的自粘性能和互粘性能。同时，低分子量大分子增塑剂在高温时不易抽出和迁移，可阻止橡胶高温使用时硬度的增加和伸长率的降低。
进一步地，所述金属氧化物为氧化锌和/或氧化镁，粒径范围为10～100nm，所述氧化锌的纯度大于99.7％，氧化镁的纯度大于99.5％，添加金属氧化物不仅起到活化作用，而且其中氧化锌和氧化镁在本发明的材料中与其他组分配伍，起到耐高温的特殊作用。
进一步地，所述补强剂为炭黑和/或白炭黑，所述炭黑优选为细粒子炭黑N550、N330、N220或N115，具有很好的增强效果，保证复合材料具有优良的力学性能，所述白炭黑优选为沉降法白炭黑，参与间甲白粘合体系的粘合作用，而且能显著提高橡胶与纤维材料的粘合性能。
进一步地，所述硫化剂为硫磺。
进一步地，所述促进剂为促进剂M和/或促进剂DM。
本发明还提供了一种上述耐高热贴胶的制备方法，包括以下步骤：按质量份数称取各原料，将所述三元乙丙橡胶、液体橡胶、金属氧化物、硬脂酸、防老剂、间甲白粘合体系、粘合增进剂、耐热助剂、HVA-2、补强剂、增塑剂、促进剂和硫化剂进行混炼即可得到耐高热贴胶。
本发明还提供了上述耐高热贴胶在制备耐高热帆布输送带中的应用。
进一步地，所述耐高热帆布输送带的制备步骤包括：将所述耐高热贴胶与布层在常温下经过压延机完成贴合，再与覆盖胶经成型装置在成型机上压合成一体的带坯，带坯硫化板上经硫化得到耐高热帆布输送带。
进一步地，所述硫化的温度为150℃～180℃。
本发明公开了以下技术效果：
1)本发明的耐高热输送带用贴胶，采用三元乙丙橡胶作为基体橡胶，以液体橡胶改性，由于液体橡胶与三元乙丙橡胶相容性较好，极易溶于三元乙丙橡胶内部从而降低其极性，增加粘合性，并配以粘合增进剂、耐热助剂，与传统的帆布贴胶(天然橡胶和丁苯橡胶并用、三元乙丙橡胶与天然橡胶并用或三元乙丙橡胶与卤代丁基橡胶并用)相比，提高了帆布贴胶的耐热性，增加了帆布贴胶的通用性，在保证与化纤帆布具有优异粘合性能的基础上，既能与乙丙橡胶具有较高的粘合性能，又与普通帆布贴胶具有较好的粘合性能，降低了成本，制作方法简单，适合大规模生产。
2)本发明的原料组分中粘合体系、防老体系、粘合增进剂和增塑体系协同作用，使贴胶具有更好的耐热老化性能和粘合性能，从而提高了输送带的耐高温性，解决了输送带长期在200℃温度下使用时，橡胶与纤维材料带芯脱层的问题。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例所用原料均为市售购买得到。
本发明实施例所用金属氧化物为氧化锌和/或氧化镁，粒径范围为10～100nm，氧化锌的纯度大于99.7％，氧化镁的纯度大于99.5％。
以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
在双辊开炼机上，加入70g三元乙丙橡胶和液体橡胶30g塑炼，然后依次加入氧化锌5g、氧化镁5g、硬脂酸2g、防老剂N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺2g、2-巯基苯并咪唑2g、HVA-2 5g、间甲白粘合体系20g、耐热助剂10g、粘合增进剂10g、炭黑N550 50g、低分子量(数均分子量为1300)聚丁二烯20g以及促进剂M 3g和硫磺3g，在开炼机上混合均匀得到耐高热贴胶。将耐高热贴胶和布层在常温下经过压延机压出0.6mm的胶片完成贴胶与布层的贴合，再与三元乙丙覆盖胶复合，在硫化板上160℃硫化得到耐高热帆布输送带。
实施例2
在双辊开炼机上，加入90g三元乙丙橡胶和液体橡胶10g塑炼，然后依次加入氧化锌5g、硬脂酸2g、防老剂N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺2g、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉2g、HVA-2 1g、间甲白粘合体系3g、耐热助剂3g、粘合增进剂3g、白炭黑1g、低分子量(数均分子量为10000)聚异丁烯10g以及促进剂DM 0.5g、促进剂M 0.5g、和硫磺1g，在开炼机上混合均匀得到耐高热贴胶。将耐高热贴胶和布层在常温下经过压延机压出0.6mm的胶片完成贴胶与布层的贴合，再与三元乙丙覆盖胶复合，在硫化板上180℃硫化得到耐高热帆布输送带。
实施例3
在双辊开炼机上，加入80g三元乙丙橡胶和液体橡胶20g塑炼，然后依次加入氧化镁5g、硬脂酸2g、防老剂2-巯基苯并咪唑4g、HVA-2 2g、间甲白粘合体系15g、耐热助剂5g、粘合增进剂6g、炭黑N330 4g、低分子量(数均分子量为500)聚丁二烯5g以及促进剂M5g和硫磺5g，在开炼机上混合均匀得到耐高热贴胶。将耐高热贴胶和布层在常温下经过压延机压出0.6mm的胶片完成贴胶与布层的贴合，再与三元乙丙覆盖胶复合，在硫化板上150℃硫化得到耐高热帆布输送带。
实施例4
在双辊开炼机上，加入85g三元乙丙橡胶和液体橡胶10g塑炼，然后依次加入氧化锌4g、氧化镁3g、硬脂酸2g、防老剂N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1g、2-巯基苯并咪唑2g、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉2g、HVA-2 4g、间甲白粘合体系10g、耐热助剂8g、粘合增进剂5g、炭黑N220 3g、低分子量(闪点为300℃)石蜡油15g以及促进剂DM 5g和硫磺4g，在开炼机上混合均匀得到耐高热贴胶。将耐高热贴胶和布层在常温下经过压延机压出0.6mm的胶片完成贴胶与布层的贴合，再与三元乙丙覆盖胶复合，在硫化板上170℃硫化得到耐高热帆布输送带。
实施例5
在双辊开炼机上，加入85g三元乙丙橡胶和液体橡胶10g塑炼，然后依次加入氧化锌1g、氧化镁6g、硬脂酸2g、防老剂N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺1g、2-巯基苯并咪唑2g、HVA-2 4g、间甲白粘合体系10g、耐热助剂8g、粘合增进剂5g、炭黑N115 3g、低分子量(闪点为500℃)石蜡油15g以及促进剂DM 5g和硫磺4g，在开炼机上混合均匀得到耐高热贴胶。将耐高热贴胶和布层在常温下经过压延机压出0.6mm的胶片完成贴胶与布层的贴合，再与三元乙丙覆盖胶复合，在硫化板上165℃硫化得到耐高热帆布输送带。
对比例1
同实施例1，其区别仅在于，将液体橡胶等量替换为天然橡胶。
对比例2
同实施例1，其区别仅在于，将液体橡胶等量替换为卤代丁基橡胶。
对比例3
同实施例1，其区别仅在于，将三元乙丙橡胶等量替换为天然橡胶，液体橡胶等量替换为丁苯橡胶。
对比例4
同实施例1，其区别仅在于，不加入粘合增进剂。
对比例5
同实施例1，其区别仅在于，不加入耐热助剂。
对比例6
同实施例1，其区别仅在于，加入100g三元乙丙橡胶和液体橡胶50g塑炼。
对比例7
同实施例1，其区别仅在于，不加入防老剂N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺和2-巯基苯并咪唑。
对比例8
同实施例1，其区别仅在于，硫化的温度为200℃。
高温老化粘合试验
将实施例1-5与对比例1-8制备得到的帆布输送带在常温下测定贴胶和布层之间的粘合强度，结果见表1。之后在高温老化箱中225℃，停放4h后再次测定贴胶和布层之间的粘合强度，结果见表2。
表1帆布输送带常温下的粘合强度
Figure BDA0003379982080000101
表2帆布输送带高温下的粘合强度
Figure BDA0003379982080000102
由表1和表2的数据内容可知，本发明实施例制备的耐高热帆布输送带在高温或低温情况下较对比例均具有较好的粘合性能，随着液体橡胶的减少，粘合性能减弱；随着炭粒径经的减小，粘合性能减小；配合剂量的减少，粘合性能减小；过低的硫化温度和过高的硫化温度都不能得到良好的粘合性能；过量添加液体橡胶会降低粘合性能和老化性能；天然橡胶和丁苯橡胶必不能承受高温老化；粘合增进剂、防老剂、粘合剂等各种配合剂都有各自的作用，缺一不可。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种耐高热贴胶，其特征在于，采用三元乙丙橡胶与液体橡胶并用，用液体橡胶改性三元乙丙橡胶，所述耐高热贴胶按质量份数包括以下组分：
三元乙丙橡胶70～90份；
液体橡胶10～30份；
金属氧化物5～10份；
硬脂酸0.5～3份；
防老剂0.5～5份；
间甲白粘合体系3～20份；
粘合增进剂3～10份；
耐热助剂3～10份；
HVA-2 1～5份；
补强剂1～5份；
增塑剂5～20份；
促进剂1～5份；
硫化剂1～5份；
所述防老剂为2-巯基苯并咪唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉和N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺中的一种或多种；
所述增塑剂为聚异丁烯、聚丁二烯或石蜡油，所述聚异丁烯和聚丁二烯的数均分子量均为500～10000，石蜡油的闪点大于300℃；
所述金属氧化物为氧化锌和/或氧化镁，粒径范围为10～100nm，所述氧化锌的纯度大于99.7％，氧化镁的纯度大于99.5％；
所述补强剂为炭黑和/或白炭黑；
所述硫化剂为硫磺，所述促进剂为促进剂M和/或促进剂DM。
2.一种权利要求1所述耐高热贴胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按质量份数称取各原料，将所述三元乙丙橡胶、液体橡胶、金属氧化物、硬脂酸、防老剂、间甲白粘合体系、粘合增进剂、耐热助剂、HVA-2、补强剂、增塑剂、促进剂和硫化剂进行混炼即可得到耐高热贴胶。
3.权利要求1所述耐高热贴胶在制备耐高热帆布输送带中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述耐高热帆布输送带的制备步骤包括：
将所述耐高热贴胶与布层在常温下压延机贴合，再与覆盖胶成型压合成一体的带坯，所述带坯经硫化得到耐高热帆布输送带。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述硫化的温度为150℃～180℃。
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