CN116285024B - 一种管状钢丝绳芯输送带制备工艺 - Google Patents

一种管状钢丝绳芯输送带制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及覆盖在低滚动阻力钢丝绳芯输送带的钢丝绳上部的硫化胶制备工艺技术领域,具体为一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,合成一种新型大分子抗老化剂‑受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯,受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯一方面通过聚丁二烯基体与硫化胶的基础配方实现良好的相容作用,另一方面通过受阻酚基团与氨基甲酸酯基团和硫氨酯基团、以及与POSS的协同配合作用整体表现出优异的抗热氧老化性能。

Description

一种管状钢丝绳芯输送带制备工艺
技术领域
本发明涉及覆盖在低滚动阻力钢丝绳芯输送带的钢丝绳上部的硫化胶制备工艺技术领域,具体为一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺。
背景技术
管状输送带与其他形式的输送带相比:在输送物料时,物料被包围在管状胶带内输送,物料不会轻易外泄,不会散落和飞扬,既避免了因物料的散落而造成对污染的环境;管状输送带可以实现水平转弯,占用空间体积小,线路适应性强,可进行空间弯曲,布置灵活;管状输送带输送提升角度大,爬坡能力强;管状输送带输送可双向输送物料,成倍节省建设营运成本。
管状输送带是一种新型、环保节能的输送带。随着我国对于绿色、环保的要求的不断提高,管状输送带已成为未来输送带发展的趋势。
管状输送带使用的橡胶材料,一直处在弯曲的状态中,在光照及臭氧等外界环境中易发生龟裂。
发明内容
目前使用的抗老化剂,例如2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)为小分子化合物,由于分子量较低,存在热稳定性差、易迁移和不耐溶剂抽提的缺点,所以其在输送带工作面橡胶覆盖层硫化胶的加工及长期使用过程中,易发生受热挥发、或随使用时间的增加而迁移、或受接触溶剂作用而抽出基体的问题,针对上述问题,本发明合成一种新型大分子抗老化剂,其通过受阻酚基团与氨基甲酸酯基团和硫氨酯基团、并且与POSS的协同配合作用整体表现出优异的抗热氧老化性能。
一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,包括如下步骤:
步骤一,硫化胶的配方phr:天然橡胶NR,40-80;顺丁橡胶BR,30-70;炭黑N234,20-40;氧化锌,2-5;硬脂酸,1-5;促进剂CZ,0.5-2;促进剂DM,0.1-1;硫磺,1-3;石蜡,0.5-3;受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯,7-20;
步骤二,一段混炼:把天然橡胶NR塑炼胶和顺丁橡胶BR投入密炼机中,转子转速30-70rpm混炼30-90s,之后加入炭黑N234、氧化锌、硬脂酸,继续混炼120-200s,排胶温度120-160℃,制成一段混炼胶;
步骤三,二段混炼:将一段混炼胶和受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯加入密炼机中混炼,转子速度30-80rpm,混炼150-220s,排胶温度130-160℃,制成二段混炼胶;
步骤四,三段混炼:将二段混炼胶、促进剂CZ、促进剂DM、硫磺和石蜡投入密炼机中,转子速度15-40rpm,混炼150-200s,排胶温度80-120℃,得到输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶。
优选的,所述天然橡胶NR塑炼胶的制备:把天然橡胶NR加入密炼机,转子速度10-50rpm,塑炼180-220s,排胶温度120-130℃,制成天然橡胶NR塑炼胶。
优选的,所述受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的合成步骤包括:
步骤1,通过端羟基聚丁二烯的乙烯基官能团与巯基POSS的巯基官能团发生巯基-烯点击反应制备巯基POSS功能化改性聚丁二烯;
步骤2,通过巯基POSS功能化改性聚丁二烯中的巯基官能团与二异氰酸酯的氰酸酯官能团发生亲核加成反应制备氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯;
步骤3,氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的氰酸酯官能团与受阻酚抗氧化剂的酚羟基发生亲核加成反应制备受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯。
优选的,所述步骤1,巯基POSS功能化改性聚丁二烯的制备使用偶氮二异丁腈为引发剂。
优选的,所述步骤2,氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯使用的桥接剂优选为六亚甲基二异氰酸酯。
优选的,所述步骤3,受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的制备使用二月桂酸二丁基锡为催化剂。
优选的,所述步骤3,受阻酚抗氧化剂优选为2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
所述硫化胶的应用方法为:覆盖在低滚动阻力钢丝绳芯输送带的钢丝绳上部。
与现有技术相比,本发明具备以下有益的技术效果:
设计合成一种新型大分子抗老化剂-受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯:
首先以偶氮二异丁腈为引发剂,通过端羟基聚丁二烯的乙烯基官能团与巯基POSS的巯基官能团发生巯基-烯点击反应制备巯基POSS功能化改性聚丁二烯;
其次以六亚甲基二异氰酸酯为桥接剂,通过巯基POSS功能化改性聚丁二烯中的巯基官能团与六亚甲基二异氰酸酯的氰酸酯官能团发生亲核加成反应制备氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯;
最后以二月桂酸二丁基锡为催化剂,氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的氰酸酯官能团与2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)的酚羟基发生亲核加成反应制备受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯;
受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯一方面通过聚丁二烯基体与硫化胶的基础配方实现良好的相容作用,另一方面通过受阻酚基团与氨基甲酸酯基团和硫氨酯基团、以及与POSS的协同配合作用使其整体表现出优异的抗热氧老化性能,并且其在温度75℃、168h作用条件下的老化变化率仅为5.7%。
附图说明
图1-1为巯基POSS功能化改性聚丁二烯的结构式;
图1-2为图1-1中R1的巯基POSS基团的结构式;
图2-1为氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的结构式;
图2-2为图2-1中R2的氰酸酯硫氨酯POSS基团的结构式;
图2-3为图2-2中R21的氰酸酯基团的结构式;
图3-1为受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的结构式;
图3-2为图3-1中R3的受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS基团的结构式;
图3-3为图3-2中R31的受阻酚氨基甲酸酯基团的结构式。
具体实施方式
实施例1:
制备巯基POSS:量取20g(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷溶于300mL甲醇溶液,在磁力搅拌下加入35mL浓盐酸溶液,在磁力搅拌、90℃下回流反应24h,冷却后在冰水浴中静置4h,之后反应物依次采用二氯甲烷溶解、甲醇搅拌处理、冰水浴中静置,得到巯基POSS;
制备巯基POSS功能化改性聚丁二烯:以偶氮二异丁腈为引发剂,通过端羟基聚丁二烯的乙烯基官能团与巯基POSS的巯基官能团发生巯基-烯点击反应制备而成,其结构式如图1-1和图1-2所示,其具体的制备步骤为:把10g端羟基聚丁二烯(1,2-乙烯基单元的质量百分数为65%)加入到5mL四氢呋喃中,磁力搅拌10min使端羟基聚丁二烯完全溶解,在60℃且保持磁力搅拌作用下,在3h内把溶解有0.16g巯基POSS和0.2g偶氮二异丁腈的20mL四氢呋喃滴加到上述反应液中,反应结束后在40℃旋蒸得到粗产物,粗产物依次采用四氢呋喃溶解、甲醇沉淀、分液处理之后,在60℃下真空干燥至恒重,得到巯基POSS功能化改性聚丁二烯;
制备氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯:以六亚甲基二异氰酸酯为桥接剂,巯基POSS功能化改性聚丁二烯中的巯基官能团与六亚甲基二异氰酸酯的氰酸酯官能团发生亲核加成反应制备而成,其结构式如图2-1、图2-2和图2-3所示,其具体的制备步骤为:称取50gPVP和125mL乙醇加入反应器中,搅拌使其溶解形成透明均一的溶液,把0.2g六亚甲基二异氰酸酯和8g巯基POSS功能化改性聚丁二烯加入到上述溶液中,控制搅拌转速为400rpm,反应2h,待反应结束后,经醇洗、水洗,离心处理,干燥得到氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯;
制备受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯:以二月桂酸二丁基锡为催化剂,氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的氰酸酯官能团与2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)的酚羟基发生亲核加成反应制备而成,其结构式如图3-1、图3-2和图3-3所示,其具体的制备步骤为:在氮气保护下,把6.5g氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯、0.85g2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和0.2g二月桂酸二丁基锡催化剂加入到10g甲苯中,于80℃反应4h,旋蒸、甲醇振荡处理、分液处理得到粗产物,粗产物依次采用甲苯溶解、甲醇沉淀、分液处理之后,在60℃下真空干燥至恒重,得到受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯。
实施例2:
输送带的结构为:低滚动阻力钢丝绳芯输送带的抗拉层是由单层不同直径的多根纵向排列的钢丝绳按照一定的间距、分左右捻向相间排列组成,在钢丝绳上下分别覆以粘合中间胶和低滚动阻力特性覆盖胶经过硫化而成;
其中,输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶的制备工艺包括如下步骤:
步骤一,硫化胶的配方(phr)具体为:天然橡胶NR,50;顺丁橡胶BR,50;炭黑N234,30;氧化锌,5;硬脂酸,2;促进剂CZ,1;促进剂DM,0.5;硫磺,2.5份;石蜡,1;受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯,10;
步骤二,制备天然橡胶NR塑炼胶:把天然橡胶NR加入密炼机,转子速度40rpm,塑炼200s,排胶温度125℃,制成天然橡胶NR塑炼胶,停放8h后使用;
步骤三,一段混炼:把天然橡胶NR和顺丁橡胶BR投入密炼机中,转子转速50rpm混炼40s,之后加入炭黑N234、氧化锌、硬脂酸,继续混炼160s,排胶温度150℃,出片、冷却,制成一段混炼胶,停放8h后使用;
步骤四,二段混炼:将一段混炼胶和受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯加入密炼机中混炼,转子速度50rpm,混炼180s,排胶温度140℃,出片、冷却,制成二段混炼胶,停放8h后使用;
步骤五,三段混炼:将二段混炼胶、促进剂CZ、促进剂DM、硫磺和石蜡投入密炼机中,转子速度20rpm,混炼180s,排胶温度100℃,出片、冷却,制得三段混炼胶,停放8h后使用,得到输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶。
实施例3:
对实施例2中制备的输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶进行性能测定,具体的性能测试和测试结果如下:
拉伸性能按GB/T528规定进行检验,试样尺寸采用2型(狭小平行部分宽4.0±0.1mm)哑铃状裁刀裁切试样;
耐老化性能按GB/T3512规定进行测定;
耐磨性能按GB/T9867规定进行测定;
硬度按GB/T531规定进行测定;
表1 输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶性能测定
测试项目 测试指标
拉伸强度(MPa) 20.24
拉伸断裂伸长率(%) 491
磨耗量(mm3) 116
硬度(SHoA) 61
老化变化率(75℃*168h) 5.7

Claims (8)

1.一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,硫化胶的配方phr:天然橡胶NR,40-80;顺丁橡胶BR,30-70;炭黑N234,20-40;氧化锌,2-5;硬脂酸,1-5;促进剂CZ,0.5-2;促进剂DM,0.1-1;硫磺,1-3;石蜡,0.5-3;受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯,7-20;
步骤二,一段混炼:把天然橡胶NR塑炼胶和顺丁橡胶BR投入密炼机中,转子转速30-70rpm混炼30-90s,之后加入炭黑N234、氧化锌、硬脂酸,继续混炼120-200s,排胶温度120-160℃,制成一段混炼胶;
步骤三,二段混炼:将一段混炼胶和受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯加入密炼机中混炼,转子速度30-80rpm,混炼150-220s,排胶温度130-160℃,制成二段混炼胶;
步骤四,三段混炼:将二段混炼胶、促进剂CZ、促进剂DM、硫磺和石蜡投入密炼机中,转子速度15-40rpm,混炼150-200s,排胶温度80-120℃,得到输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶。
2.根据权利要求1所述的一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,所述天然橡胶NR塑炼胶的制备:把天然橡胶NR加入密炼机,转子速度10-50rpm,塑炼180-220s,排胶温度120-130℃,制成天然橡胶NR塑炼胶。
3.根据权利要求1所述的一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,所述受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的合成步骤包括:
步骤1,通过端羟基聚丁二烯的乙烯基官能团与巯基POSS的巯基官能团发生巯基-烯点击反应制备巯基POSS功能化改性聚丁二烯;
步骤2,通过巯基POSS功能化改性聚丁二烯中的巯基官能团与二异氰酸酯的氰酸酯官能团发生亲核加成反应制备氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯;
步骤3,氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的氰酸酯官能团与受阻酚抗氧化剂的酚羟基发生亲核加成反应制备受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯。
4.根据权利要求3所述的一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,所述步骤1,巯基POSS功能化改性聚丁二烯的制备使用偶氮二异丁腈为引发剂。
5.根据权利要求3所述的一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,所述步骤2,氰酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯使用的桥接剂为六亚甲基二异氰酸酯。
6.根据权利要求3所述的一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,所述步骤3,受阻酚氨基甲酸酯硫氨酯POSS功能化改性聚丁二烯的制备使用二月桂酸二丁基锡为催化剂。
7.根据权利要求3所述的一种输送带工作面橡胶覆盖层使用硫化胶制备工艺,其特征在于,所述步骤3,受阻酚抗氧化剂为2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
8.根据权利要求1-7任一项所述制备工艺制备得到的硫化胶,其特征在于,所述硫化胶的应用方法为:覆盖在低滚动阻力钢丝绳芯输送带的钢丝绳上部。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Dong Lifeng

Inventor after: Du Xinchang

Inventor after: Qi Xiaopeng

Inventor after: Du Minghua

Inventor after: Du Mingkun

Inventor after: Zhou Haojie

Inventor after: Gao Xiufeng

Inventor before: Du Xinchang

Inventor before: Qi Xiaopeng

Inventor before: Du Minghua

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GR01 Patent grant
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