CN114517013B - 一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂及其制备方法。该助剂的原料包括以下重量份组分：三氧化二铝15‑20份、纳米白炭黑20‑45份、聚二甲基硅氧烷20‑30份、硅烷偶联剂5‑10份、石墨烯0.5‑1份、分散剂2‑5份。通过本发明的技术方案，在保证输送带良好的物理机械性能前提下，该助剂可显著降低阻燃输送带与滚筒间的摩擦力并提高阻燃输送带的耐磨性和导热性。加有该助剂的输送带“短时打滑安全时间”内摩擦生热慢，且长时间摩擦下，热量可快速由覆盖层传至带芯层，实现滚筒表面摩擦温度≤325℃时，带体自动断裂终止摩擦。该助剂绿色环保、易分散，可有效提高矿井下输送带作业的安全性。

Description

一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃输送带技术领域，具体而言，特别涉及一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂及其制备方法。

背景技术

阻燃输送带又称整芯阻燃输送带，广泛应用于煤矿井下运输和冶金行业。输送带过载引起输送带打滑，导致滚筒与输送带摩擦产生明火，是引起火灾事故的主要原因。输送带的阻燃性能主要通过调节胶料配方来实现，输送带滚筒摩擦试验是验证阻燃输送带安全性较直接有效的方法。滚筒摩擦试验标准规定：对于阻燃型织物芯输送带，当带体在驱动滚筒上打滑时，滚筒表面温度应≤325℃，带体磨断。

专利CN110330915A制备了一种氯化聚乙烯叠层阻燃输送带贴胶，胶料采用阻燃剂为氯化石蜡、三氧化二梯、氢氧化镁、硼酸锌，有效解决完全使用橡胶为基体的叠层阻燃带滚筒摩擦断不了的问题，滚筒摩擦试验温度为274℃。

上述专利通过调整胶料配方中阻燃体系，提高了阻燃性能，间接提高了胶料的滚筒摩擦试验性能，满足MT 830-2007《煤矿用织物叠层阻燃输送带》技术要求，但较为传统，且滚筒摩擦试验效果一般。因此，针对性关注并研究输送带与滚筒间摩擦力及其耐磨性能和导热性能，研发相关新型助剂，解决“输送带打滑摩擦不断”的问题，对于提高阻燃输送带的安全性具有重要意义。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，包括以下重量份组分：三氧化二铝15-20份、纳米白炭黑20-45份、聚二甲基硅氧烷20-30份、硅烷偶联剂5-10份、石墨烯0.5-1份、分散剂2-5份。

作为优选方案，三氧化二铝为纳米氧化铝，主含量≥98%。

作为优选方案，纳米白炭黑为高分散沉淀水合二氧化硅HD115P、HD145P、HD175P、HD200P中的一种。

作为优选方案，聚二甲基硅氧烷为羟基封端超高分子量聚二甲基硅氧烷，数均分子量≥80万。

作为优选方案，硅烷偶联剂为Si-69，KH550，KH560，KH570，KH792中的一种。

作为优选方案，石墨烯为机械剥离法或氧化-还原法石墨烯中的一种。

作为优选方案，分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁等硬脂酸类以及硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯等脂类中的至少一种。

一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂的制备方法，具体制备方法如下：

S1：取配方量的石墨烯、三氧化二铝、纳米白炭黑，放置于高速混合机内混合2~5s，得一段混合物料；

S2：取配方量的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、分散剂放置于加入高速混合机，与步骤S1得到的一段混合物料继续搅拌5~10s，得均质助剂。

本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：在保证输送带良好的物理机械性能前提下，（1）该助剂可显著降低阻燃输送带与滚筒间的摩擦力，使得输送带在“短时打滑安全时间”内摩擦生热慢；（2）该助剂可显著提高阻燃输送带的耐磨性能，与滚筒长时间摩擦时，防止带体磨损；（3）该助剂可显著提高阻燃输送带的导热性能，长时间摩擦下产生的热量可快速由覆盖层传至带芯层，实现滚筒表面摩擦温度≤325℃时，带体自动断裂终止摩擦，有效提高矿井下输送带作业的安全性；（4）该助剂分段混合，物料均匀，工艺简单、绿色环保。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提出了一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，包括以下重量份组分：三氧化二铝15-20份，三氧化二铝为纳米氧化铝，主含量≥98%。粒度分布均匀，纯度高易分散，可有效改善材料韧性和耐磨性能。

纳米白炭黑20-45份，纳米白炭黑为高分散沉淀水合二氧化硅HD115P、HD145P、HD175P、HD200P中的一种，物理形态为粉状，有较好的分散性，耐磨效果和补强效果优异。

聚二甲基硅氧烷20-30份，聚二甲基硅氧烷为羟基封端超高分子量聚二甲基硅氧烷，数均分子量≥80万，有较好的抗氧化和润滑作用，有效降低胶料与滚筒间摩擦力。

硅烷偶联剂5-10份，硅烷偶联剂为Si-69，KH550，KH560，KH570，KH792中的一种，增强助剂中白炭黑与胶料的结合力。

石墨烯0.5-1份，石墨烯为机械剥离法或氧化-还原法石墨烯中的一种，导热效果较好，可将带体表面与滚筒摩擦产生的热量，快速传递至带芯层，利于带体高温下断裂。

分散剂2-5份，分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁等硬脂酸类以及硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯等脂类中的至少一种，有效防止物料粒子之间相互聚集，便于助剂加工并提高助剂在胶料中的分散性。

一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂的制备方法，具体制备方法如下：

S1：取配方量的石墨烯、三氧化二铝、纳米白炭黑，放置于高速混合机内混合2~5s，得一段混合物料；

S2：取配方量的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、分散剂放置于加入高速混合机，与步骤S1得到的一段混合物料继续搅拌5~10s，得均质助剂。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

1）取石墨烯0.5份、三氧化二铝15份、纳米白炭黑20份，放置于高速混合机内混合3s，得一段混合物料；

2）取配方量的聚二甲基硅氧烷20份、硅烷偶联剂5份、分散剂2份放置于高速混合机，与步骤1）得到的一段混合物料继续搅拌5s，得均质助剂。

实施例2

1）取石墨烯0.5份、三氧化二铝15份、纳米白炭黑20份，放置于高速混合机内混合3s，得一段混合物料；

2）取配方量的聚二甲基硅氧烷25份、硅烷偶联剂5份、分散剂3份放置于高速混合机，与步骤1）得到的一段混合物料继续搅拌5s，得均质助剂。

实施例3

1）取石墨烯1份、三氧化二铝15份、纳米白炭黑20份，放置于高速混合机内混合3s，得一段混合物料；

2）取配方量的聚二甲基硅氧烷25份、硅烷偶联剂5份、分散剂5份放置于高速混合机，与步骤1）得到的一段混合物料继续搅拌5s，得均质助剂。

对比例1

市售的橡胶耐磨剂。

为了对比本发明效果，按重量配比天然橡胶25份，丁苯橡胶20份，硬脂酸1.5份，氧化锌3份，防老剂4010NA 2份，RD 1份，炭黑N330 20份，硫磺2份，促进剂TAIC 2份，DM 2份，CZ 1.5份。称取5组，1、2、3组分别加入实施例1-3的滚筒摩擦助剂20份，4组作为对照组不加入该滚筒摩擦助剂，5组添加对比例1中市售的橡胶耐磨剂20份。除硫磺以外，其它原料加入密炼机混合均匀得一段混炼胶；将一段混炼胶放入开炼机，加入硫磺，混炼均匀得二段混炼胶；将二段混炼胶放入压延机进行压延贴胶，得胶坯；将胶坯硫化得待测试样并停放24h。

性能对比测试：根据GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》测试试样的力学性能；根据GB/T 9867-2008《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）》进行试样的耐磨性能进行测试；根据GB/T 7986-2013《输送带滚筒摩擦试验》进行试样的滚筒摩擦试验，滚筒表面温度不应超过325℃，且不能出现明焰或炽燃迹象，测试数据如下表所示。

由上述数据可以看出，1组、2组、3组的力学性能、耐磨性能和滚筒摩擦试验性能均优于4组；5组的耐磨性能优良，但滚筒摩擦实验温度过高；3组的力学性能、耐磨性能和滚筒摩擦试验性能最佳。

本发明提供的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂在保证胶料良好的物理机械性能前提下，明显提高了胶料的滚筒摩擦性能和耐磨性能，可实现：短时间摩擦时输送带不出现明火、磨损小，长时间摩擦时输送带自动断开终止摩擦，进而提高矿井下输送带作业的安全性。本发明提供的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂可广泛应用于各种阻燃输送带的生产和加工，且制备方法简易、环保。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于,包括以下重量份组分：三氧化二铝15-20份、纳米白炭黑20-45份、聚二甲基硅氧烷20-30份、硅烷偶联剂5-10份、石墨烯0.5-1份、分散剂2-5份。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于，所述的三氧化二铝为纳米氧化铝，主含量≥98%。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于，所述的纳米白炭黑为高分散沉淀水合二氧化硅HD115P、HD145P、HD175P、HD200P中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于，所述的聚二甲基硅氧烷为羟基封端超高分子量聚二甲基硅氧烷，数均分子量≥80万。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为Si-69，KH550，KH560，KH570，KH792中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于，所述的石墨烯为机械剥离法或氧化-还原法石墨烯中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂，其特征在于，所述的分散剂为包括硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的至少一种。

8.如权利要求1-7之一所述的一种阻燃输送带用滚筒摩擦助剂的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：

S1：取配方量的石墨烯、三氧化二铝、纳米白炭黑，放置于高速混合机内混合2~5s，得一段混合物料；

S2：取配方量的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、分散剂放置于加入高速混合机，与步骤S1得到的一段混合物料继续搅拌5~10s，得均质助剂。