一種耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料及其制備方法。所述膠料按質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括：三元乙丙橡膠50～90份、溴化丁基橡膠10～50份、改性納米凹凸棒土5～40份、炭黑20～35份、無(wú)鹵阻燃劑50～80份、硫化劑3～5.5份、防老劑3～5份、氧化鋅3～5份、硬脂酸1～3份、古馬隆5～15份。首先用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米凹凸棒土進(jìn)行改性處理，然后用三元乙丙橡膠、溴化丁基橡膠、改性納米凹凸棒土制備母膠，最后將上述母膠在雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，然后加入氧化鋅、硬脂酸、古馬隆、防老劑、阻燃劑、炭黑、硫化劑進(jìn)行混煉制得所述膠料。本發(fā)明膠料的加工性能、耐高溫性能和阻燃性能均能達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品及工藝具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，具有推廣應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橡膠產(chǎn)品【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種包括改性納米凹凸棒土 /三元乙丙橡膠/溴化丁基橡膠復(fù)合母膠、炭黑、無(wú)鹵阻燃劑等組分的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層橡膠復(fù)合材料。
技術(shù)背景
[0002]輸送帶的結(jié)構(gòu)包括上下橡膠覆蓋層、骨架層和橡膠粘合層三個(gè)主要部分，其中覆蓋層橡膠的性能是決定輸送帶使用壽命的關(guān)鍵，所以提高覆蓋層橡膠的耐熱性、阻燃性對(duì)于冶金、建材等行業(yè)顯得十分重要。特別是冶金行業(yè)許多高爐的爐渣直接放在輸送帶上，溫度很高同時(shí)帶著火星，嚴(yán)重影響輸送帶的使用壽命。
[0003]提高輸送帶的耐高溫性能主要采用耐高溫的橡膠為基體，一般在180°C以下使用的T4型耐熱輸送帶的覆蓋膠多采用EPDM或者與其他橡膠如鹵化丁基橡膠、硅橡膠、聚烯烴彈性體等組成的并用膠。所常用的補(bǔ)強(qiáng)劑采用白炭黑、煅燒陶土、層狀硅酸鹽等部分替代炭黑以提高其耐高溫性能。提高輸送帶的阻燃性能方面，主要采用無(wú)鹵阻燃劑替代鹵系阻燃劑，以減少鹵系阻燃劑燃燒時(shí)發(fā)煙量大、釋放大量有毒有害氣體的缺點(diǎn)。同時(shí)具有耐高溫、阻燃性能的輸送帶覆蓋層膠料，其添加的阻燃劑主要以無(wú)機(jī)氫氧化物為主。其優(yōu)點(diǎn)是燃燒時(shí)不揮發(fā)、發(fā)煙量少、不產(chǎn)生有毒氣體，但是無(wú)機(jī)阻燃劑的添加量過(guò)大且與高聚物基體的相容性不佳，影響輸送帶覆蓋膠的物理機(jī)械性能。
[0004]納米凹凸棒土是一種針狀硅酸鹽，具有原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。一定比例納米凹凸棒土的加入，能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐高溫性能和阻燃性能。
[0005]因此在采用無(wú)鹵阻燃劑時(shí)，降低其用量，提高阻燃劑與高聚物基體的相容性是無(wú)鹵阻燃材料研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)就是提供新型耐高溫、難燃輸送帶覆蓋層膠料，選用的耐高溫橡膠基體及與之相配伍的各種助劑能夠具有優(yōu)異的耐高溫、難燃、粘合性能，提高輸送帶的使用壽命。
[0007]本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0008]一種耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，膠料包括基體橡膠及各種助劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)膠料中各組份為:三元乙丙橡膠50~90份、溴化丁基橡膠10~50份、改性納米凹凸棒土 5~40份、炭黑20~35份、無(wú)鹵阻燃劑50~80份、硫化劑3~5.5份、防老劑3~5份、氧化鋅3~5份、硬脂酸I~3份、古馬隆5~15份。
[0009]上述改性納米凹凸棒土為硅烷偶聯(lián)劑改性納米凹凸棒土，納米凹凸棒土具有原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。一定比例納米凹凸棒土的加入，能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐高溫性能和阻燃性能。另外，納米凹凸棒土的加入也會(huì)提高復(fù)合材料的阻燃性能，納米凹凸棒土的主要成分包括二氧化硅，也會(huì)在體系表面形成含硅保護(hù)層，起到絕熱和屏蔽雙重作用。
[0010]上述炭黑為N234、N220、N330中的一種或多種混合組成，中超耐磨炭黑(N234、N220)以及高耐磨炭黑(N330)能夠保證復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和耐磨性能。
[0011]上述無(wú)鹵阻燃劑為聚磷酸銨、三異丙苯基磷酸酯、三聚氰胺、季戊四醇中的三種或四種任意重量比混合而成。采用的是經(jīng)過(guò)熱處理后的高聚合度聚磷酸銨(聚合度為1500)，其熱穩(wěn)定性好，阻燃性能持久，無(wú)毒抑煙，屬于磷系阻燃劑。三異丙苯基磷酸酯常用作聚氯乙烯的阻燃增塑劑，也適用于橡膠輸送帶膠料的阻燃增塑，屬于磷系阻燃劑。三聚氰胺是一種常用的氮系阻燃劑，含氮阻燃劑受熱放出二氧化碳、氮?dú)?、氨氣等不燃?xì)怏w，這類阻燃劑還可用作其它阻燃劑如磷系阻燃劑的協(xié)效劑，在磷-氮協(xié)同體系中作為發(fā)泡劑。季戊四醇的加入，與磷系、氮系阻燃劑可形成膨脹型阻燃劑。添加膨脹型阻燃劑的聚合物燃燒時(shí)會(huì)在表面上形成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用。
[0012]上述硫化劑為過(guò)氧化物類和樹(shù)脂類硫化劑混合而成。過(guò)氧化物類硫化劑采用的是過(guò)氧化二異丙苯(DCP)，樹(shù)脂類硫化劑用的是溴化對(duì)特辛基酚醛硫化樹(shù)脂(201樹(shù)脂)，DCP的共交聯(lián)劑用的是三烯丙基異三聚氰酸酯(TAIC)或N，N’_間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺(HVA-2)。DCP和201樹(shù)脂均能使三元乙丙橡膠和溴化丁基橡膠硫化，形成耐熱性優(yōu)良的交聯(lián)鍵。本發(fā)明采用的硫化體系能使三元乙丙橡膠和溴化丁基橡膠硫化，形成耐熱性優(yōu)良的交聯(lián)鍵。
[0013]上述防老劑為喹啉類防老劑和對(duì)苯二胺類防老劑混合而成。喹啉類防老劑為化學(xué)成分為2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體的防老劑RD和防老劑FR，相比于防老劑RD,防老劑FR的胺含量較低，對(duì)過(guò)氧化物交聯(lián)劑影響很小。對(duì)苯二胺類防老劑為N- (1，3- 二甲基)丁基-N’-苯基對(duì) 苯二胺(防老劑4020)和N，N’ -雙(1，4-二甲基戊基)對(duì)苯二胺(防老劑4030)。
[0014]上述耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0015]首先對(duì)納米凹凸棒土進(jìn)行改性處理，將硅烷偶聯(lián)劑溶在無(wú)水乙醇中制成一定濃度的溶液，加入納米凹凸棒土攪拌并加熱，充分反應(yīng)后冷卻至室溫，高速離心、洗滌、烘干，粉碎后即得改性樣品。如將硅烷偶聯(lián)劑(Si69)溶在無(wú)水乙醇中制成一定濃度的溶液，加入適量的納米凹凸棒土攪拌并加熱，充分反應(yīng)后冷卻至室溫，高速離心、洗滌、烘干，粉碎后即可得改性納米凹凸棒土。
[0016]其次進(jìn)行母膠制備，調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，加入三元乙丙橡膠和溴化丁基橡膠，混煉均勻后加上述改性凹凸棒土進(jìn)行混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm,薄通5~8次制備母膠。
[0017]最后進(jìn)行膠料制備，調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，將上述母膠在雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，然后依次加入氧化鋅、硬脂酸、古馬隆、防老劑、阻燃劑進(jìn)行混煉，隨后再加入炭黑進(jìn)行混煉，最后加入硫化劑混煉，再將輥距調(diào)至0.1mm,薄通5~8次制備三元乙丙橡膠復(fù)合材料。
[0018]上述制得的混煉膠料于160~180°C下硫化即可得到橡膠復(fù)合材料，如耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層。硫化后產(chǎn)品性能見(jiàn)實(shí)施例中表1。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明將改性納米凹凸棒土應(yīng)用在耐熱輸送帶覆蓋層中，與單純使用炭黑填料的輸送帶覆蓋層膠料相比，成本低、污染小，改性納米凹凸棒土的加入還可以提高膠料的耐高溫性能。本發(fā)明所采用的無(wú)鹵阻燃體系，總體用量較低，與橡膠基體的相容性較好，阻燃性能良好。本發(fā)明所采用的硫化體系能使三元乙丙橡膠和溴化丁基橡膠硫化，形成耐熱性優(yōu)良的交聯(lián)鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1:
[0022]將硅烷偶聯(lián)劑(Si69)溶在無(wú)水乙醇中制成5%的溶液，加入適量的納米凹凸棒土攪拌并加熱，溫度為80°C，充分反應(yīng)4小時(shí)后冷卻至室溫，高速離心、洗滌、烘干，粉碎后即可得改性納米凹凸棒土。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，加入90份(重量份，下同)三元乙丙橡膠和10份溴化丁基橡膠，混煉均勻后加入10份上述改性納米凹凸棒土再進(jìn)行混煉，最后將輥距調(diào)至
0.1mm,薄通5~8次制備得到母膠。
[0025]實(shí)施例3:
[0026]調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，將IlOg上述母膠在雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，而后加入5g氧化鋅、2g硬脂酸、IOg古馬隆、2g防老劑RD和2g防老劑4020、50g聚磷酸銨、IOg三聚氰胺、IOg季戊四醇 進(jìn)行混煉，而后加入15gN234和15gN330進(jìn)行混煉，最后加入2gDCP、
0.5gTAIC和2g201樹(shù)脂混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm,薄通5~8次制備混煉膠。
[0027]實(shí)施例4:
[0028]調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，加入75g三元乙丙橡膠和25g溴化丁基橡膠，混煉均勻后加入20g上述改性凹凸棒土再進(jìn)行混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm，薄通5~8次制備母膠。
[0029]調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，將120g母膠在雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，而后加入5g氧化鋅、2g硬脂酸、IOg古馬隆、2g防老劑RD和2g防老劑4020、40g聚磷酸銨、16g三聚氰胺、IOg季戊四醇加入混煉，而后加入15gN220和15gN330進(jìn)行混煉，最后加入2gDCP、
0.5gTAIC和2g201樹(shù)脂混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm,薄通5~8次制備混煉膠。
[0030]實(shí)施例5:
[0031 ] 調(diào)節(jié)雙棍開(kāi)煉機(jī)棍距至2mm,加入50g三元乙丙橡膠和50g溴化丁基橡膠,混煉均勻后加入20g上述改性凹凸棒土再進(jìn)行混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm，薄通5~8次制備母膠。
[0032]調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，將120g母膠在雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，而后加入5g氧化鋅、2g硬脂酸、IOg古馬隆、2g防老劑RD和2g防老劑4020、35g聚磷酸銨、16g三聚氰胺、IOg季戊四醇、5g三異丙苯基磷酸酯加入混煉，而后加入15gN234和15gN330進(jìn)行混煉，最后加入2gDCP、0.5gTAIC和3g201樹(shù)脂混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm,薄通5~8次制備混煉膠。
[0033]實(shí)施例6:
[0034]將上述實(shí)施例3-5得到的混煉膠在170°C下硫化，得到橡膠復(fù)合材料并進(jìn)行老化試驗(yàn)檢測(cè)，其老化前后性能的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。[0035]表1耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，膠料包括基體橡膠及各種助劑，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)膠料中各組份為:三元乙丙橡膠50~90份、溴化丁基橡膠10~50份、改性納米凹凸棒土 5~40份、炭黑20~35份、無(wú)鹵阻燃劑50~80份、硫化劑3~5.5份、防老劑3~5份、氧化鋅3~5份、硬脂酸I~3份、古馬隆5~15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，其特征在于所述改性納米凹凸棒土為硅烷偶聯(lián)劑改性納米凹凸棒土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，其特征在于所述的炭黑為N234、N220、N330中的一種或多種混合組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，其特征在于所述的無(wú)鹵阻燃劑為聚磷酸銨、三異丙苯基磷酸酯、三聚氰胺、季戊四醇中的任三種或四種以其任意重量比混合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，其特征在于所述的聚磷酸銨是經(jīng)過(guò)熱處理后的高聚合度聚磷酸銨，所述聚磷酸銨的聚合度為1500。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，所述的的硫化劑為過(guò)氧化物類和樹(shù)脂類硫化劑任意重量比混合而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，所述過(guò)氧化物類硫化劑為過(guò)氧化二異丙苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，所述樹(shù)脂類硫化劑為溴化對(duì)特辛基酚醛硫化樹(shù)脂 。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料，所述的的防老劑為喹啉類防老劑和對(duì)苯二胺類防老劑任意重量比混合而成。
10.一種制備權(quán)利要求1所述的耐高溫、難燃的輸送帶覆蓋層膠料的方法，其特征在于包括以下步驟: 首先對(duì)納米凹凸棒土進(jìn)行改性處理，將硅烷偶聯(lián)劑溶在無(wú)水乙醇中制成5%的溶液，加入納米凹凸棒土攪拌并加熱至80°C，充分反應(yīng)4小時(shí)后冷卻至室溫，高速離心、洗滌、烘干，粉碎后即得改性樣品； 其次進(jìn)行母膠制備，調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，加入三元乙丙橡膠和溴化丁基橡膠，混煉均勻后加上述改性納米凹凸棒土進(jìn)行混煉，最后將輥距調(diào)至0.1mm，薄通5~8次制備母膠； 最后進(jìn)行膠料制備，調(diào)節(jié)雙輥開(kāi)煉機(jī)輥距至2mm，將上述母膠在雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行塑煉，然后依次加入氧化鋅、硬脂酸、古馬隆、防老劑、阻燃劑進(jìn)行混煉，隨后再加入炭黑進(jìn)行混煉，最后加入硫化劑混煉，再將輥距調(diào)至0.1mm,薄通5~8次制備三元乙丙橡膠復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C08L23/16GK103980620SQ201410197043
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月10日
【發(fā)明者】臧亞南, 王艷秋, 劉瓊瓊 申請(qǐng)人:徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院