CN114561077A - 一种epdm橡胶同步带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及同步带技术领域，公开了一种EPDM橡胶同步带及其制备方法，包括以下步骤：（A）原料检验；（B）带状橡胶制备；（C）同步带成型；（D）硫化，得EPDM橡胶同步带；（E）切割，磨背，检验入库，其中在步骤（B）阶段选用了两种规格的EPDM橡胶胶料，分批次混炼，获得了带状橡胶，具有较高的乙烯比，同时具有较好的延压性能；具有较高的分子量，同时与填料的相容性较好，进而制得的EPDM橡胶同步带，具有耐温性优异，工作温度范围可达‑40℃~120℃，可以适应苛刻的应用环境的优势。
Description
技术领域
本发明涉及同步带技术领域，尤其涉及一种EPDM橡胶同步带及其制备方法。
背景技术
工业橡胶同步带是以玻璃纤维为强力层，外覆以CR橡胶的环形带，带的内周制成齿状，使其与齿形带轮啮合。同步带传动时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-30℃～100℃。随着我国工业的发展，出现了一些特殊行业，需要同步带在寒冷或者高温的苛刻应用环境下工作，且不能在工作环境中出现掉屑，影响设备的运行或者污染环境。EPDM同步带可以完美适应这些苛刻的应用条件，并且可以达到优异的耐久寿命。
现有技术中，行业主流的橡胶同步带是CR同步带，传动时通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98％，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑；但在工作环境较为恶劣的场所时，CR同步带因其本身材料特性受限，耐久寿命不是很高，而EPDM胶料有极宽的工作温度范围，使EPDM同步带可以适应恶劣环境，并保证足够的耐久寿命。
EPDM橡胶具有较高的乙烯比时，橡胶坯强度大，但是压延混合性差，低温特性较差，压缩形变能力差；EPDM分子量大，橡胶坯强度大，油和填料吸收量大，但是却有流动性不足，填料融入不佳的问题。
授权号CN109335475B，公开了一种耐高温耐寒同步带，包括齿面布、骨架材料和主体胶，所述齿面布为EPDM橡胶胶浆处理过的高耐磨尼龙布，所述骨架材料为EPDM橡胶胶浆处理过的玻璃纤维线，所述主体胶为EPDM橡胶；所述玻璃纤维线经过纺制得到骨架纱线，将骨架纱线缠绕在布套上得到同步带骨架，往同步带骨架中注入由所述主体胶配制的胶料，并在同步带齿面一侧复合一层所述齿面布，在165～170℃和10～12MPa的条件下进行硫化操作，得到所述的耐高温耐寒同步带。但其并没能解决上述高乙烯比，高分子量时带来的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种EPDM橡胶同步带及其制备方法。具有较高的乙烯比，同时具有较好的延压性能；具有较高的分子量，同时与填料的相容性较好；制得的同步带带体胶料为本方案制得的EPDM混炼胶，耐温性优异，工作温度范围可达-40℃～120℃，可以适应苛刻的应用环境。
本发明具体方案为：一种EPDM橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(A)原料检验；
(B)带状橡胶制备；
(C)同步带成型；
(D)硫化，得EPDM橡胶同步带；
(E)切割，磨背，检验入库；
所述步骤(B)包括以下步骤：
(1)EPDM亲水改性：将低分子量EPDM，马来酸酐和引发剂按质量比为(80-90)：(9-19)：1混合，在120-130℃条件下反应得亲水改性EPDM，随后加入与亲水改性EPDM质量比为1:0.9-1.1的炭黑，混合均匀后得粗料；
(2)一段混炼：将粗料，防老剂A，防老剂B，石蜡橡胶油，粘合树脂，硬脂酸和BIBP按质量比为1:(0.03-0.04):(0.025-0.03)：(0.2-0.25)：(0.15-0.2)：(0.015-0.02)：(0.1-0.15)的比例混炼，排胶得到一段混料；
(3)二段混料：将一段混料与高分子量EPDM和一段混料以质量比为2-3:1的比例混炼，排胶得EPDM橡胶粗产品；
(4)挤出压延成型，得带状橡胶。
本方案制备同步带主要过程为(A)原料检验；(B)带状橡胶制备；(C)同步带成型；(D)硫化，得EPDM橡胶同步带。在步骤(B)阶段，为了提高填料的相容性，本方案选用两种规格的EPDM橡胶胶料，分批次混炼，获得了一个较好的综合效果。在步骤(1)中，低分子量EPDM具有较好的流动性，与填料也具有较好的相容性，但由于EPDM本身为油性物质，增强填料炭黑本身为亲水性物质，因此本方案中首先用马来酸酐对EPDM进行了亲水改性，随后加入炭黑，并混合均匀。同样，鉴于低分子量EPDM较好的流动性和相容性，均匀混合剩余组分，得到一段混料。由于高分子量、高乙烯比的EPDM具有较高的坯料强度，为了提高EPDM橡胶的机械性能，需要提高EPDM橡胶的分子量，本方案采用最简单的方式，混入高分子量、高乙烯比的EPDM提高一段混料的平均分子量和乙烯比，熔炼混合均匀后获得EPDM橡胶粗产品，随后挤出压延成型，得带状橡胶，进而硫化得成品橡胶。
作为优选，所述低分子量EPDM的摩尔质量为100～150kg；所述的低分子量EPDM中乙烯含量为40-50％。
作为优选，所述引发剂为DCP，DCP试过氧化引发剂。
作为优选，步骤(2)中，所述一段混炼的混炼时间为6-10h，排胶温度为135-145℃。
作为优选，步骤(2)中，所述防老剂A为405，防老剂B为MB
作为优选，步骤(3)中，所述的高分子量EPDM的摩尔质量大于200kg；所述的高分子量EPDM中乙烯含量为65-75％；所述二段混炼的混炼时间为6-10h，排胶温度为145-155℃。
作为优选，步骤(4)中，挤出压延成型的方法为：将步骤(3)所得的EPDM橡胶粗产品加到辊距为0.5～1mm的开炼机中，分别薄通2次，之后调宽辊距下片，存放入恒温仓库。
作为优选，其特征在于，步骤(5)中，所述硫化过程条件为160℃～170℃和12-14MPa。
本方案还提出了一种EPDM橡胶同步带，包括背面橡胶，齿面布，齿面布包覆齿体橡胶，齿体橡胶与背面橡胶交界处设有线绳；所述齿体橡胶或背面橡胶为EPDM橡胶。
作为优选，所述齿面布为RFL溶液或EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布；所述线绳为玻纤线绳。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1.具有较高的乙烯比，同时具有较好的延压性能；具有较高的分子量，同时与填料的相容性较好；
2.制备工艺简单，操作易于实现，制得的EPDM橡胶综合性能好；
3.本方案制得的同步带，耐温性优异，工作温度范围可达-40℃～120℃，可以适应苛刻的应用环境。
附图说明
图1是本发明EPDM橡胶同步带的主要制作流程；
图2是为试验带轮布局示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。
实施例1
(A)原料检验；
(B)带状橡胶制备：
(1)EPDM亲水改性：将摩尔质量为125kg，乙烯含量为45％的低分子量EPDM，马来酸酐和引发剂按质量比为85：15：1混合，在125℃条件下反应得亲水改性EPDM，随后加入与亲水改性EPDM质量比为1:1的炭黑，混合均匀后得粗料；
(2)一段混炼：将粗料，防老剂A，防老剂B，石蜡橡胶油，粘合树脂，硬脂酸和BIBP按质量比为1:0.035:0.025：0.23：0.17：0.015：0.13的比例混炼8h，140℃条件下排胶得到一段混料；
(3)二段混料：将一段混料与摩尔质量为210kg，乙烯含量为75％的高分子量EPDM和一段混料以质量比为3:1的比例混炼8h，150℃排胶得EPDM橡胶粗产品；
(4)将步骤(3)所得的EPDM橡胶粗产品加到辊距为1mm的开炼机中，分别薄通2次，之后调宽辊距下片，存放入恒温仓库，得带状橡胶；
(C)将步骤(B)所得的带状橡胶制成同步带粗产品；
(D)在160℃和13MPa下进行硫化，得EPDM橡胶同步带；
(E)切割，磨背，检验入库；
制得的EPDM橡胶同步带，包括背面橡胶，EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布，EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布包覆齿体橡胶，齿体橡胶与背面橡胶交界处设有玻纤线绳；齿体橡胶和背面橡胶为EPDM橡胶。
实施例2
(A)原料检验；
(B)带状橡胶制备：
(1)EPDM亲水改性：将摩尔质量为150kg，乙烯含量为50％的低分子量EPDM，马来酸酐和引发剂按质量比为85：15：1混合，在125℃条件下反应得亲水改性EPDM，随后加入与亲水改性EPDM质量比为1:1的炭黑，混合均匀后得粗料；
(2)一段混炼：将粗料，防老剂A，防老剂B，石蜡橡胶油，粘合树脂，硬脂酸和BIBP按质量比为1:0.035:0.025：0.23：0.17：0.015：0.13的比例混炼8h，140℃条件下排胶得到一段混料；
(3)二段混料：将一段混料与摩尔质量为210kg，乙烯含量为75％的高分子量EPDM和一段混料以质量比为3:1的比例混炼8h，150℃排胶得EPDM橡胶粗产品；
(4)将步骤(3)所得的EPDM橡胶粗产品加到辊距为1mm的开炼机中，分别薄通2次，之后调宽辊距下片，存放入恒温仓库，得带状橡胶；
(C)将步骤(B)所得的带状橡胶制成同步带粗产品；
(D)在160℃和13MPa下进行硫化，得EPDM橡胶同步带；
(E)切割，磨背，检验入库；
制得的EPDM橡胶同步带，包括背面橡胶，EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布，EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布包覆齿体橡胶，齿体橡胶与背面橡胶交界处设有玻纤线绳；齿体橡胶和背面橡胶为EPDM橡胶。
实施例3
(A)原料检验；
(B)带状橡胶制备：
(1)EPDM亲水改性：将摩尔质量为100kg，乙烯含量为55％的低分子量EPDM，马来酸酐和引发剂按质量比为85：15：1混合，在125℃条件下反应得亲水改性EPDM，随后加入与亲水改性EPDM质量比为1:1的炭黑，混合均匀后得粗料；
(2)一段混炼：将粗料，防老剂A，防老剂B，石蜡橡胶油，粘合树脂，硬脂酸和BIBP按质量比为1:0.035:0.025：0.23：0.17：0.015：0.13的比例混炼8h，140℃条件下排胶得到一段混料；
(3)二段混料：将一段混料与摩尔质量为210kg，乙烯含量为75％的高分子量EPDM和一段混料以质量比为3:1的比例混炼8h，150℃排胶得EPDM橡胶粗产品；
(4)将步骤(3)所得的EPDM橡胶粗产品加到辊距为1mm的开炼机中，分别薄通2次，之后调宽辊距下片，存放入恒温仓库，得带状橡胶；
(C)将步骤(B)所得的带状橡胶制成同步带粗产品；
(D)在160℃和13MPa下进行硫化，得EPDM橡胶同步带；
(E)切割，磨背，检验入库；
制得的EPDM橡胶同步带，包括背面橡胶，EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布，EPDM橡胶胶浆处理的尼龙弹力布包覆齿体橡胶，齿体橡胶与背面橡胶交界处设有玻纤线绳；齿体橡胶和背面橡胶为EPDM橡胶。
对比例1
传统CR同步带。
对比例2
用EPDM制备的传统同步带。
图1所示为本发明EPDM橡胶同步带的主要制作流程。
图2所示为实验带轮布局图，试验参数：主动轮转速6000RPM，试验温度100℃，从动轮扭矩20Nm，功率6.3KW，张力184N；主动轮8M-22T，从动轮8M-44T；试验时间300h；测试本方案制备的同步带与对比例同步带的性能。
表1结果为静态物理性能比对情况。
表2结果为同步带高温疲劳耐久性能比对(参照标准GB/T18183-2017)情况。
表1
由表1可知，本方案制备的实施例1-3在硬度、抗拉强度，耐热老化测试结果均优于对比例1-2，说明本方案在带状橡胶制备时选用两种规格的EPDM，分批次混炼，能够获得一个较好的综合效果，究其原因可能是提高了炭黑等增强料的融入能力，并且展现出了不同分子量与乙烯比的EPDM橡胶的优势性能，因此在耐热老化上的性能优于传统方式制备的EPDM同步带。
表2
由表2可知，本方案制备的实施例1-3和对比例2制备的EPDM同步带在动态测试下皮带外观都能够保持完好，性能上实施例1-3略优于对比例2，对比例1相对而言性能较差，皮带甚至不能保证完好。综上可见，本方法制备的同步带具有较好的性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种EPDM橡胶同步带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（A）原料检验；
（B）带状橡胶制备；
（C）同步带成型；
（D）硫化，得EPDM橡胶同步带；
（E）切割，磨背，检验入库；
所述步骤（B）包括以下步骤：
（1）EPDM亲水改性：将低分子量EPDM，马来酸酐和引发剂按质量比为（80-90）：（9-19）：1混合，在120-130℃条件下反应得亲水改性EPDM，随后加入与亲水改性EPDM质量比为1:0.9-1.1的炭黑，混合均匀后得粗料；
（2）一段混炼：将粗料，防老剂A， 防老剂B，石蜡橡胶油，粘合树脂，硬脂酸和BIBP按质量比为1:(0.03-0.04):(0.025-0.03)：(0.2-0.25)：（0.15-0.2）：（0.015-0.02）：（0.1-0.15）的比例混炼，排胶得到一段混料；
（3）二段混料：将一段混料与高分子量EPDM和一段混料以质量比为2-3:1的比例混炼，排胶得EPDM橡胶粗产品；
（4）挤出压延成型，得带状橡胶。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述低分子量EPDM的摩尔质量为100~150 kg；所述的低分子量EPDM中乙烯含量为45-55%。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述引发剂为DCP。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述一段混炼的混炼时间为6-10h，排胶温度为135-145℃。
5.如权利要求1所述的EPDM橡胶的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述防老剂A为405，防老剂B为MB。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的高分子量EPDM的摩尔质量大于200kg；所述的高分子量EPDM中乙烯含量为65-75%；所述二段混炼的混炼时间为6-10h，排胶温度为145-155℃。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，挤出压延成型的方法为：将步骤（3）所得的EPDM橡胶粗产品加到辊距为0.5～1mm的开炼机中，分别薄通2次，之后调宽辊距下片，存放入恒温仓库。
8.如权利要求1所述的EPDM橡胶的制备方法，其特征在于，步骤（D）中，所述硫化过程条件=160℃~170℃和12-14Mpa。
9.如权利要求1-8任一所述的制备方法制备的EPDM橡胶同步带，其特征在于，包括背面橡胶，齿面布，齿面布包覆齿体橡胶，齿体橡胶与背面橡胶交界处设有线绳；所述齿体橡胶或背面橡胶为EPDM橡胶。
10.如权利要求9所述的EPDM橡胶同步带，其特征在于，所述齿面布为RFL溶液处理的尼龙弹力布；所述线绳为玻纤线绳。
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