本發(fā)明屬于輸送帶，尤其涉及一種抗沖擊型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)煤礦工業(yè)的發(fā)展，其機(jī)械自動(dòng)化水平不斷提高，同時(shí)由于其輸送作業(yè)環(huán)境的要求，特別是在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，物料不僅大小不均勻，而且落差較大，物料對(duì)輸送帶的沖擊能量非常大，因此，對(duì)輸送帶的抗沖擊性能提出了更高的要求。目前生產(chǎn)的鋼絲繩芯阻燃輸送帶阻燃抗靜電性能較好，但是覆蓋膠的力學(xué)性能較低，突出的表現(xiàn)是耐磨性能和抗沖擊能力差，使用壽命短。此外，現(xiàn)有鋼絲繩芯阻燃輸送帶在使用過(guò)程中的滾動(dòng)阻力大，能源消耗高。由于輸送帶的使用壽命、能源消耗均與覆蓋膠密切相關(guān)，因此，有必要研發(fā)一種新型抗沖擊型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠。

2、公開(kāi)號(hào)為cn104910472a的中國(guó)專利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種煤礦用高強(qiáng)力耐磨阻燃輸送帶覆蓋膠及其制備方法，其取氯丁橡膠、順丁橡膠于開(kāi)煉機(jī)上塑煉，然后投入密煉機(jī)中密煉；繼續(xù)加入補(bǔ)強(qiáng)填料、硫化活性劑、增塑劑、防老劑和阻燃劑密煉，經(jīng)翻煉、出片、常溫風(fēng)機(jī)冷卻制得一段混煉膠；取制得的一段混煉膠、硫化劑和硫化促進(jìn)劑投入密煉機(jī)中混煉經(jīng)翻煉、出片、常溫風(fēng)機(jī)冷卻，即得產(chǎn)品。此方法制得的覆蓋膠具有良好的力學(xué)性能和耐磨性能，但是其滾動(dòng)阻力較大。

3、公開(kāi)號(hào)為cn115710389a的中國(guó)專利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種低滾阻高耐磨鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠及其制備方法，選用sio2、adp、ap、納米si3n4共混，首先通過(guò)gma對(duì)其進(jìn)行生物基單體改性制備sio2/adp雜化阻燃增強(qiáng)材料，然后通過(guò)csm進(jìn)行大分子改性處理，制備sio2/adp/csm雜化改性母煉膠，再與70%氯化石蠟、三氧化二銻、紅磷組成阻燃增強(qiáng)體系與ssbr/enr共混，制備低滾阻高耐磨鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠。此方法制得的覆蓋膠具有較低的滾動(dòng)阻力，但是其抗沖擊性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決相關(guān)技術(shù)中存在的覆蓋膠的滾動(dòng)阻力大、抗沖擊性能和耐磨性能差等技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的為提供一種抗沖擊型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠及其制備方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、抗沖擊型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠，包括以下組分及其重量份數(shù)：

4、丁苯橡膠60-65份、天然橡膠30-40份、補(bǔ)強(qiáng)劑40-45份、阻燃劑15-20份、防老劑10-15份、促進(jìn)劑tmtd5-8份、促進(jìn)劑cz5-8份、硫磺5-10份；

5、所述補(bǔ)強(qiáng)劑由改性納米白炭黑、改性芳綸纖維、氧化鋅按照質(zhì)量比為11-14:4-7:2-5組成。

6、本發(fā)明中選用丁苯橡膠和天然橡膠作為橡膠主體，丁苯橡膠平均分子量較低，分子主鏈上引入了龐大的苯基側(cè)基，并存在丁二烯-1,2結(jié)構(gòu)形成的乙烯側(cè)基，空間位阻大，分子結(jié)構(gòu)緊密，具有更優(yōu)異的抗沖擊性能；天然橡膠機(jī)械性能好，具有較好的耐屈撓疲勞性能，撕裂強(qiáng)度高，耐磨性和耐寒性良好。本發(fā)明中選用改性納米白炭黑、改性芳綸纖維和氧化鋅按照一定的質(zhì)量比共同組成補(bǔ)強(qiáng)劑加入到橡膠基體中，有效提高了覆蓋膠的力學(xué)性能，并降低了覆蓋膠的滾動(dòng)阻力，氧化鋅還可以促進(jìn)橡膠基體的硫化過(guò)程。

7、所述改性納米白炭黑的制備方法為：向納米白炭黑漿液中加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴霧干燥，得到粉體，將粉體在200-250℃下加熱1.8-2.2h，冷卻后與乙醇水溶液混合，加入ph調(diào)節(jié)劑，升溫至80-85℃后超聲震蕩，加入雙-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物，充分反應(yīng)，陳化，抽濾，洗滌，得到改性納米白炭黑。

8、白炭黑表面含有大量的硅羥基，這使得其在橡膠基體中形成團(tuán)聚物，影響覆蓋膠的性能。本發(fā)明中采用γ-氨丙基三甲氧基硅烷和雙-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物對(duì)納米白炭黑進(jìn)行復(fù)合改性，降低白炭黑表面的硅羥基數(shù)量，使得白炭黑的表面極性減弱，有機(jī)成分增加，避免因白炭黑的團(tuán)聚現(xiàn)象引起的應(yīng)力集中，阻礙裂紋的萌生與擴(kuò)展。其中γ-氨丙基三甲氧基硅烷可以在白炭黑表面引入氨基基團(tuán)，氨基基團(tuán)作為活性位點(diǎn)，通過(guò)進(jìn)一步的雙-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物改性，在白炭黑表面引入長(zhǎng)鏈分子，從而促進(jìn)白炭黑與橡膠基體之間的纏繞和交聯(lián)，從而提高覆蓋膠的力學(xué)性能。此外，研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，γ-氨丙基三甲氧基硅烷和雙-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物還能夠改變橡膠鏈的空間位阻，能夠有效降低覆蓋膠的滾動(dòng)阻力。

9、進(jìn)一步的，改性納米白炭黑的制備方法中所述納米白炭黑漿液為納米白炭黑與去離子水的混合物，納米白炭黑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%-13%；所述納米白炭黑、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和雙-[γ-（三乙氧基硅）丙基]四硫化物的質(zhì)量比為23-27:7-10:2-5。

10、進(jìn)一步的，改性納米白炭黑的制備方法中所述乙醇水溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為85%-90%，乙醇水溶液的用量為粉體質(zhì)量的3-5倍；所述ph調(diào)節(jié)劑為冰醋酸或檸檬酸，ph調(diào)節(jié)劑加入至體系中的ph值為4-5。

11、進(jìn)一步的，所述改性芳綸纖維的制備方法為：向鹽酸多巴胺水溶液中加入三羥甲基氨基甲烷至ph值為8.0-8.5，加入芳綸纖維，攪拌加熱至30-35℃，保溫反應(yīng)1-2h，然后在攪拌狀態(tài)下加入n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，充分反應(yīng)，離心分離，洗滌并烘干，得到改性芳綸纖維。

12、芳綸纖維具有優(yōu)異的比強(qiáng)度、彈性模量和韌性，并且高溫下可成炭，是一種有阻燃特性的高性能補(bǔ)強(qiáng)纖維，但是芳綸纖維表面光滑且具有化學(xué)惰性，因此降低了其與橡膠基體材料的界面粘合性能。本發(fā)明中將芳綸纖維放入到鹽酸多巴胺水溶液中，在堿性條件下，多巴胺發(fā)生自聚合反應(yīng)，通過(guò)范德華力、氫鍵、π-π堆積作用黏附在芳綸纖維表面形成聚多巴胺涂層，然后加入n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅，使其接枝到聚多巴胺表面，從而在芳綸纖維表面引入有機(jī)長(zhǎng)鏈分子，促進(jìn)芳綸纖維與橡膠基體之間的纏繞和交聯(lián)，從而提高覆蓋膠的力學(xué)性能。此外，芳綸纖維在橡膠基體材料中形成纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠有效提高覆蓋膠的抗沖擊性能。

13、進(jìn)一步的，改性芳綸纖維的制備方法中所述芳綸纖維、鹽酸多巴胺和n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的質(zhì)量比為17-21:10-13:5-9。

14、進(jìn)一步的，改性芳綸纖維的制備方法中所述鹽酸多巴胺水溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%-10%。

15、進(jìn)一步的，所述阻燃劑為硼酸鋅、氫氧化鋁、聚磷酸銨、紅磷中的一種或幾種。

16、進(jìn)一步的，所述防老劑為防老劑rd、防老劑4020、防老劑4010na、微晶石蠟中的一種或幾種。

17、本發(fā)明還提供了所述抗沖擊型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠的制備方法，包括以下步驟：

18、s1：將丁苯橡膠、天然橡膠加入到開(kāi)煉機(jī)中混合均勻后，加入補(bǔ)強(qiáng)劑、阻燃劑和防老劑，割膠至膠料混煉均勻，然后加入到密煉機(jī)中，升溫至85-90℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80-85rpm，進(jìn)行塑練，得到膠料；

19、s2：將步驟s1制得的膠料自然冷卻，然后加入促進(jìn)劑tmtd、促進(jìn)劑cz和硫磺，置于雙棍開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行八字割膠至混煉均勻，打四次三角包后出片，得到混煉膠；

20、s3：將步驟s2制得的混煉膠使用平板硫化儀測(cè)試其硫化時(shí)間，并對(duì)膠料進(jìn)行硫化處理，硫化溫度為145-150℃，得到抗沖擊型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶覆蓋膠。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的抗沖擊型煤礦用鋼絲繩阻燃輸送帶覆蓋膠及其制備方法具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

22、（1）本發(fā)明中選用改性納米白炭黑、改性芳綸纖維和氧化鋅按照一定的質(zhì)量比共同組成補(bǔ)強(qiáng)劑加入到橡膠基體中，有效提高了覆蓋膠的力學(xué)性能，并降低了覆蓋膠的滾動(dòng)阻力，氧化鋅還可以促進(jìn)橡膠基體的硫化過(guò)程；

23、（2）本發(fā)明利用多巴胺自聚、硅烷偶聯(lián)劑的接枝反應(yīng)對(duì)芳綸長(zhǎng)纖維進(jìn)行化學(xué)修飾，提高了芳綸長(zhǎng)纖維的表面活性以及與橡膠基體之間的粘合性能，促進(jìn)芳綸纖維與橡膠基體之間的纏繞和交聯(lián)，從而提高覆蓋膠的力學(xué)性能；此外，芳綸纖維在橡膠基體材料中形成纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠有效提高覆蓋膠的抗沖擊性能；

24、（3）本發(fā)明中選用丁苯橡膠和天然橡膠作為橡膠主體，丁苯橡膠，空間位阻大，分子結(jié)構(gòu)緊密，具有更優(yōu)異的抗沖擊性能；天然橡膠機(jī)械性能好，具有較好的耐屈撓疲勞性能，撕裂強(qiáng)度高，耐磨性和耐寒性良好。