CN114016298A - 超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，按重量份计，浸胶液包括以下组分：胶乳150～170份，功能化聚乙烯10~30份，环氧树脂2~15份，水溶性封闭异氰酸酯2~15份，咪唑固化剂1~5份，双马来酰亚胺1~5份，去离子水250～300份，所述浸胶液的固含量为20%‑25%。本发明的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，该浸胶液在输送带生产过程中能够与橡胶在140℃下硫化实现粘合，从而使橡胶通过该浸胶层和超高分子量聚乙烯帆布实现粘合，真正实现超高分子量聚乙烯纤维在橡胶输送带领域应用中零的突破，使用超高分子量聚乙烯浸胶帆布生产的橡胶输送带具有伸长小、抗冲击性能好、抗撕裂、节能、强度高的特点，可用于替代钢丝绳，实现输送带骨架材料的升级换代。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶输送带技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液及其制备方法。
背景技术
橡胶输送带已经普遍用于工业散货物料的运输，比如：铁矿开采的矿石，要经过多次破碎，再运输至港口装船；煤矿从地下开采后，运输到地面后，在筛选、破碎的加工过程中的煤炭运输；钢铁厂、发电厂、水泥厂等所用的原料、燃料等等，在各个加工阶段，装运、卸运均需要通过输送带进行远距离运输，高强度橡胶输送带已经成为国民经济中的一个重要产品。
长距离输送带一般采用钢丝绳作为骨架材料，而钢丝绳输送带的缺点是自身重量过重，这将导致运行能耗较高，在室外使用，一旦橡胶层破坏，雨水等渗入输送带内部，导致钢丝绳生锈腐蚀，使输送带整体寿命降低；同时钢丝绳输送带容易撕裂，一直是钢丝绳输送带的一个薄弱点，而采用尼龙帆布、聚酯帆布等传统织物芯输送带，输送带容易伸长，无法进行远距离运输。
采用芳纶帆布作为输送带的骨架材料是一种较为理想的选择，但成本过于高昂。而超高分子量聚乙烯纤维，在相同的直径下，强度略高于钢丝绳，而且其重量仅为钢丝绳的1/8，价格仅高出钢丝绳的4倍左右，因而在同样的强度下，超高分子量聚乙烯纤维的成本仅为钢丝绳的一半；超高分子量聚乙烯纤维还具有模量高、强度高、伸长小的特点，交织成帆布后，具有极好的抗撕裂性能，由于超高分子量聚乙烯帆布的自身重量仅为钢丝绳的12.5％，因而超高分子量聚乙烯输送带具有极好的节能效果；但制约超高分子量聚乙烯纤维在橡胶输送带上的实际应用的因素就是超高分子量聚乙烯纤维存在化学性能惰性，和其他材料的反应活性极低，不能和橡胶进行粘合，因此，到目前为止没有将超高分子量聚乙烯纤维实际应用到橡胶输送带中的先例。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液及其制备方法，超高分子量聚乙烯帆布在通过本发明所述浸胶液浸胶后，超高分子量聚乙烯帆布与浸胶层之间有较好的粘合力，而浸胶层又能与橡胶产生交联反应，实现浸胶层与橡胶之间的粘合从而使橡胶通过该浸胶层和超高分子量聚乙烯帆布实现粘合，真正实现超高分子量聚乙烯纤维在橡胶输送带领域应用中零的突破。
本发明采用的技术方案是：
一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，按重量份计，所述浸胶液包括以下组分：胶乳150～170份，功能化聚乙烯10～30份，环氧树脂2～15份，水溶性封闭异氰酸酯2～15份，咪唑固化剂1～5份，双马来酰亚胺1～5份，去离子水250～300份，所述浸胶液的固含量为20％-25％。
超高分子量聚乙烯帆布具有高模量、低伸长的特性，采用超高分子量聚乙烯长丝或超高分子量聚乙烯长丝和对位芳纶长丝混并后的纱线作为纵向的受力材料，尼龙66或尼龙6为辅助经纱和纬纱相互交织的机织帆布，表面浸渍了本发明的浸胶液后，经过干燥、热固化处理后，可用于生产高强度橡胶输送带。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述胶乳选自丁苯胶乳、丁砒胶乳、丁腈胶乳、羧基丁苯胶乳和羧基丁腈胶乳的一种或几种。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述环氧树脂选自山梨醇缩水甘油醚和丙三醇缩水甘油醚的一种或两种。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述水溶性封闭异氰酸酯的解封温度为90-115℃。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述咪唑固化剂选自二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑的一种或几种；所述咪唑固化剂的活化反应温度为90-120℃。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述功能化聚乙烯选自氧化高密度聚乙烯粉、氧化聚乙烯蜡乳液、马来酸酐改性聚乙烯粉的一种或多种。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述双马来酰亚胺选自N,N'-(亚甲基二苯基)双马来酰亚胺粉和间苯撑双马来酰亚胺的一种或两种。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其中，所述浸胶液的PH值为7-9。
一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液的制备方法，其中，份数按重量份计，包括如下步骤：
S1.将150～170份胶乳用去离子水稀释至固含量为20-25％的水乳液；
S2.将环氧树脂2～15份用去离子水调配至固含量20-25％的水溶液，并和步骤S1的水乳液搅拌混合，得到混合物一；
S3.将水溶性封闭异氰酸酯2～15份用去离子水调配至固含量20-25％的水溶液后，与混合物一搅拌混合得到混合物二；
S4.将功能化聚乙烯10～30份用去离子水调配至固含量20-30％的水悬浮液，与混合物二搅拌混合得到混合物三；
S5.将双马来酰亚胺1～5份用去离子水调配至固含量为20-30％的水悬浮液，与混合物三搅拌混合得到混合物四；
S6.在使用前，将咪唑固化剂1～5份用去离子水溶解后，调配至5％-10％的水溶液，与混合物四搅拌混合，得到浸胶液，浸胶液在储存中，应保证搅拌，避免双马来酰亚胺粉出现沉淀或氧化聚乙烯粉出现悬浮。
优选的是，所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液的制备方法，其中，所述步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S3搅拌混合的温度均为25℃～30℃，搅拌时间均为5～20min，搅拌速度均为10～20R/min；所述步骤S6搅拌混合的温度为25℃～30℃，搅拌时间为0.5～1h，搅拌速度为5～10R/min。
本发明的优点在于：
本发明的用于超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，超高分子量聚乙烯帆布使用该浸胶液浸胶后，在输送带生产过程通过140℃硫化，能够实现浸胶层与橡胶的粘合，而浸胶层本身与超高分子量聚乙烯帆布有较好的粘合力，从而使橡胶通过该浸胶层和超高分子量聚乙烯帆布实现粘合，真正实现超高分子量聚乙烯纤维在橡胶输送带领域应用中零的突破，用超高分子量聚乙烯浸胶帆布生产的橡胶输送带具有伸长小、抗冲击性能好、抗撕裂、节能、强度高的特点，可用于替代钢丝绳，实现输送带骨架材料的升级换代。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
浸胶液的使用方法：在单浴的浸胶帆布的浸胶生产线上，超高分子量聚乙烯帆布浸渍浸胶液后，经过85-100℃烘干，在最高为140℃的温度下热固化，热固化时的浸胶张力为2cN/dtex，热固化的时间在10-20分钟，随后冷却卷取成卷后即可。
本发明的反应机理为：
浸胶液中所含有的功能化聚乙烯选自氧化高密度聚乙烯粉、氧化聚乙烯蜡乳液、马来酸酐改性聚乙烯粉的一种或多种，功能化聚乙烯和超高分子量聚乙烯长丝是同类的材料，均为乙烯，主要是分子量大小存在差异，在浸胶的热固化过程中，浸渍涂敷在超高分子量聚乙烯帆布表面的氧化聚乙烯或马来酸酐改性的聚乙烯会熔融，同时帆布表面的超高分子量聚乙烯也会有轻微的熔融，两者之间会有良好的相互吸附效应和互熔互溶，两者形成一定的粘合力。
浸胶液中所含有的胶乳，可在130-140℃的固化温度下，水性环氧树脂在活性温度在120℃下的咪唑固化剂、封闭异氰酸酯的作用下，与胶乳反应，使环氧树脂和胶乳粘合，同时也能使得胶乳之间相互粘合，同时环氧树脂、异氰酸酯可以与超高分子量聚乙烯帆布中混织的尼龙(聚酰胺纤维)材料之间加成反应，也就是环氧树脂、异氰酸酯可将与尼龙材料的表面反应，从而将胶乳粘合在帆布表面。
在130-140℃的温度下，浸胶液中的氧化聚乙烯的羧基和羟基同时也能和环氧树脂、异氰酸酯进行加成反应，使胶乳与氧化聚乙烯相互粘合，同时熔融的氧化聚乙烯和胶乳之间有极好的吸附作用，具有很好的粘合力。
干燥固化后的浸胶层中的氧化聚乙烯或马来酸酐改性聚乙烯熔融后粘附在超高分子量聚乙烯帆布表面，未来在生产输送带表面压延的橡胶中存在的过氧化物引发剂，在引发剂的引发下，双马来酰亚胺将和氧化聚乙烯和超高分子量聚乙烯之间产生自由基反应，从而相互接枝反应。也就是粘附在超高分子量聚乙烯表面的氧化聚乙烯可以通过双马来酰亚胺的接枝反应和超高分子量聚乙烯实现粘合。
氧化聚乙烯一方面和超高分子量聚乙烯相互接枝粘合，另一方面氧化聚乙烯和胶乳在异氰酸酯、环氧树脂的反应下，相互粘合在一起，形成超高分子量聚乙烯和胶乳之间产生一定的化学键粘合效应，改善超高分子量聚乙烯的表面粘合性能；
浸胶层中的胶乳则在输送带硫化过程中，可以通过橡胶中的间甲白粘合体系、以及橡胶与胶乳之间共硫化实现粘合。
本发明浸胶液的具体实施例如表1
表1
一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液的制备方法，其中，份数按重量份计，包括如下步骤：
S1.将150～170份胶乳用去离子水稀释至固含量为20-25％的水乳液；
S2.将环氧树脂2～15份用去离子水调配至固含量20-25％的水溶液，并和步骤S1的水乳液在25℃下以20R/min的搅拌速度搅拌混合20min，得到混合物一；
S3.将水溶性封闭异氰酸酯2～15份用去离子水调配至固含量20-25％的水溶液后，与混合物一在25℃下以10R/min的搅拌速度搅拌混合10min，得到混合物二；
S4.将功能化聚乙烯10～30份用去离子水调配至固含量20-30％的水悬浮液，与混合物二搅拌混合在25℃下以20R/min的搅拌速度搅拌混合5min，得到混合物三；
S5.将双马来酰亚胺1～5份用去离子水调配至固含量为20-30％的水悬浮液，与混合物三搅拌混合在25℃下以20R/min的搅拌速度搅拌混合5min，得到混合物四；
S6.在使用前，将咪唑固化剂1～5份用去离子水溶解后，调配至5％-10％的水溶液，与混合物四在25℃下以10R/min的搅拌速度搅拌混合，得到浸胶液，浸胶液在储存中，应保证搅拌，避免双马来酰亚胺粉出现沉淀或氧化聚乙烯粉出现悬浮。
浸胶液各组分的供应厂家、牌号如表2
表2
本发明的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，该浸胶液在输送带生产过程中能够与橡胶在140℃下硫化实现粘合，从而使橡胶通过该浸胶层和超高分子量聚乙烯帆布实现粘合，真正实现超高分子量聚乙烯纤维在橡胶输送带领域应用中零的突破，生产的橡胶输送带具有伸长小、抗冲击性能好、抗撕裂、节能、强度高的特点，可用于替代钢丝绳，实现输送带骨架材料的升级换代。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，按重量份计，所述浸胶液包括以下组分：胶乳150～170份，功能化聚乙烯10~30份，环氧树脂2~15份，水溶性封闭异氰酸酯2~15份，咪唑固化剂1~5份，双马来酰亚胺1~5份，去离子水250～300份，所述浸胶液的固含量为20%- 25%。
2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述胶乳选自丁苯胶乳、丁砒胶乳、丁腈胶乳、羧基丁苯胶乳和羧基丁腈胶乳的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述环氧树脂选自山梨醇缩水甘油醚和丙三醇缩水甘油醚的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述水溶性封闭异氰酸酯的解封温度为90 -115℃。
5.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述咪唑固化剂选自二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑的一种或几种；所述咪唑固化剂的活化反应温度为90-120℃。
6.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述功能化聚乙烯选自氧化高密度聚乙烯粉、氧化聚乙烯蜡乳液和马来酸酐改性聚乙烯粉的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述双马来酰亚胺选自N,N'-(亚甲基二苯基)双马来酰亚胺粉和间苯撑双马来酰亚胺的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液，其特征在于，所述浸胶液的PH值为7- 9。
9.一种超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液的制备方法，其特征在于，份数按重量份计，包括如下步骤：
S1.将150～170份胶乳用去离子水稀释至固含量为20-25%的水乳液；
S2.将环氧树脂2~15份用去离子水调配至固含量20-25%的水溶液，并和步骤S1的水乳液搅拌混合，得到混合物一；
S3.将水溶性封闭异氰酸酯2~15份用去离子水调配至固含量20-25%的水溶液后，与混合物一搅拌混合得到混合物二；
S4.将功能化聚乙烯10~30份用去离子水调配至固含量20-30%的水悬浮液，与混合物二搅拌混合得到混合物三；
S5.将双马来酰亚胺1~5份用去离子水调配至固含量为20-30%的水悬浮液，与混合物三搅拌混合得到混合物四；
S6.在使用前，将咪唑固化剂1~5份用去离子水溶解后，调配至5%-10%的水溶液，与混合物四搅拌混合，得到浸胶液。
10.根据权利要求9所述的超高分子量聚乙烯帆布表面处理的浸胶液的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S3搅拌混合的温度均为25℃～30℃，搅拌时间均为5～20min，搅拌速度均为10～20R/min；所述步骤S6搅拌混合的温度为25℃～30℃，搅拌时间为0.5～1h，搅拌速度为5～10R/min。
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