CN116374492B - 一种芳纶绳输送带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶制品技术领域,提供了一种芳纶绳输送带及其制备方法,解决了输送带层间剥离脱落的问题。该输送带由上至下依次为盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶和盖胶。本发明将三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后进行加成反应得到粘合剂,将粘合剂添加进贴胶中,显著的提高了橡胶的粘合力;在盖胶和骨架材料之间加入了贴胶,能有效的防止橡胶和骨架材料的脱离,从而提高了输送带的使用寿命,降低了输送带的重量。本发明的芳纶绳输送带具有轻量化、高强力、阻燃性优越的特点。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶制品技术领域,尤其涉及一种芳纶绳输送带及其制备方法。
背景技术
输送带在短距离的运输中起到了重要的作用,输送带的使用在极大解放劳动力的同时还使工作效率得到大幅度提高,所以在各个场所均能看到输送带的使用。最为突出的一个使用场景是矿井中,矿井中输送带是输送矿质的主要工具,随着各种资源的需求量增大,矿井输送带的工作量也在加大,在使用过程中输送带的问题凸显出来;其中突出的问题是输送带的脱落和突发燃烧。运送货物的重量加剧,输送带的表面和中间的骨架材料会出现位移,时间一长输送带表面的橡胶和中心骨架材料就会出现分离,从而造成整条输送带的报废和成本的增加。而输送带的燃烧则是因为使用环境导致的,矿井中空间受限会聚集大量的可燃气体,在这种情况下很容易发生燃烧;而输送带是贯通矿井的主要可燃物,在空间受限和高风速的情况下很容易全部燃烧。因此如何避免上述情况的出现成为了输送带领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的缺陷,提供一种芳纶绳输送带及其制备方法。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种芳纶绳输送带,由上至下依次为盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶,所述盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的厚度比为3~50:1~2:2~5:1~2:3~50。
作为优选,所述贴胶由包含下列质量份的原料制备得到:氯丁橡胶30~40份,丁苯橡胶10~20份、聚烯烃橡胶10~15份、天然橡胶10~15份、增塑剂5~8份、氧化锌1~5份、促进剂1~2份、增强剂30~60份、防老剂2~3份、硫磺1~8份、阻燃剂10~50份、白炭黑10~11份、粘合剂10~12份。
作为优选,所述增塑剂包含硬脂酸、甘油和古马隆树脂中的一种或几种;
所述促进剂包含2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一种或几种;
所述增强剂包含炭黑N220、炭黑N330和炭黑N660中的一种或几种;
所述防老剂包含4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺或2-巯基苯并咪唑;
所述阻燃剂包含微胶囊红磷和三聚氰胺;
所述微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比为0.4~0.6:0.8~0.9。
作为优选,所述粘合剂的制备方法,包含下列步骤:
将三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后进行加成反应,即得所述粘合剂。
作为优选,所述三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:1.1~1.2;
所述氯铂酸异丙醇溶液中氯铂酸和异丙醇的质量体积比为1g:20~25mL;
所述氯铂酸异丙醇溶液与三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯质量和的质量比为1:10000~15000;
所述三乙氧基硅烷和二甲苯的体积比为1:6~8。
作为优选,所述加成反应的温度为60~75℃,时间为6~8h。
作为优选,所述贴胶的制备方法包含下列步骤:将氯丁橡胶、丁苯橡胶、聚烯烃橡胶和天然橡胶进行初步混炼,然后加入增塑剂、氧化锌、增强剂、防老剂、白炭黑、阻燃剂和粘合剂进行二次混炼,最后加入促进剂和硫磺顺次进行三次混炼和压延,即得所述贴胶。
作为优选,所述初步混炼的转速为20~50rpm,温度为90~130℃,时间为1~2min;
所述二次混炼的转速为30~40rpm,温度为90~130℃,时间为2~3min;
所述三次混炼的转速为30~50rpm,温度为80~85℃,时间为1~2min;
所述压延的温度为80~125℃。
本发明还提供了所述芳纶绳输送带的制备方法,包含下列步骤:按照盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的顺序层叠后顺次进行热贴合和硫化,即得所述芳纶绳输送带。
作为优选,所述热贴合的温度为80~90℃,压力为0.2~0.3MPa,时间为45~60s;
所述硫化的温度为145~155℃,时间为20~50min,压力为1.0~2.5MPa。
本发明提供了一种芳纶绳输送带,由上至下依次为盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶和盖胶。本发明将三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后进行加成反应得到粘合剂,将粘合剂添加进贴胶中,显著的提高了橡胶的粘合力;在盖胶和骨架材料之间加入了贴胶,能有效的防止橡胶和骨架材料的脱离。本发明使用微胶囊红磷和三聚氰胺的复配使用,提高了阻燃效果,有效的延缓了燃烧时间,可以做到迅速扑灭明火。从而提高了输送带的使用寿命,降低了工业成本。
具体实施方式
本发明提供了一种芳纶绳输送带,由上至下依次为盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶,所述盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的厚度比为3~50:1~2:2~5:1~2:3~50。
在本发明中,所述盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的厚度比优选为10~40:1.2~1.8:3~4:1.2~1.8:10~40,进一步优选为20~30:1.3~1.7:3.2~3.8:1.3~1.7:20~30,更优选为24~26:1.4~1.6:3.4~3.6:1.4~1.6:24~26。
在本发明中,所述贴胶由包含下列质量份的原料制备得到:氯丁橡胶30~40份,丁苯橡胶10~20份、聚烯烃橡胶10~15份、天然橡胶10~15份、增塑剂5~8份、氧化锌1~5份、促进剂1~2份、增强剂30~60份、防老剂2~3份、硫磺1~8份、阻燃剂10~50份、白炭黑10~11份、粘合剂10~12份。
在本发明中,所述氯丁橡胶的质量份优选为32~38份,进一步优选为33~37份,更优选为34~36份。
在本发明中,所述丁苯橡胶的质量份优选为12~18份,进一步优选为13~17份,更优选为14~16份。
在本发明中,所述聚烯烃橡胶的质量份优选为11~14份,进一步优选为12~13份,更优选为12.4~12.6份。
在本发明中,所述天然橡胶的质量份优选为11~14份,进一步优选为12~13份,更优选为12.4~12.6份。
在本发明中,所述增塑剂的质量份优选为5.5~7.5份,进一步优选为6~7份,更优选为6.4~6.6份。
在本发明中,所述增塑剂优选包含硬脂酸、甘油和古马隆树脂中的一种或几种。
在本发明中,所述氧化锌的质量份优选为2~4份,进一步优选为2.5~3.5份,更优选为2.8~3.2份。
在本发明中,所述促进剂的质量份优选为1.2~1.8份,进一步优选为1.3~1.7份,更优选为1.4~1.6份。
在本发明中,所述促进剂优选包含2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一种或几种。
在本发明中,所述增强剂的质量份优选为35~55份,进一步优选为40~50份,更优选为44~46份。
在本发明中,所述增强剂优选包含炭黑N220、炭黑N330和炭黑N660中的一种或几种。
在本发明中,所述防老剂的质量份优选为2.1~2.9份,进一步优选为2.2~2.8份,更优选为2.4~2.6份。
在本发明中,所述防老剂优选包含4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺或2-巯基苯并咪唑。
在本发明中,所述硫磺的质量份优选为2~7份,进一步优选为3~6份,更优选为4~5份。
在本发明中,所述阻燃剂的质量份优选为15~45份,进一步优选为20~40份,更优选为25~35份。
在本发明中,所述阻燃剂优选包含微胶囊红磷和三聚氰胺。
在本发明中,所述微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比优选为0.4~0.6:0.8~0.9,进一步优选为0.42~0.58:0.82~0.88,更优选为0.46~0.54:0.84~0.86。
在本发明中,所述白炭黑的质量份优选为10.2~10.8份,进一步优选为10.3~10.7份,更优选为10.4~10.6份。
在本发明中,所述粘合剂的质量份优选为10.5~11.5份,进一步优选为10.6~11.4份,更优选为10.8~11.2份。
在本发明中,所述粘合剂的制备方法,包含下列步骤:
将三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后进行加成反应,即得所述粘合剂。
在本发明中,所述三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比优选为1:1.1~1.2,进一步优选为1:1.12~1.18,更优选为1:1.14~1.16。
在本发明中,所述氯铂酸异丙醇溶液中氯铂酸和异丙醇的质量体积比优选为1g:20~25mL,进一步优选为1g:21~24mL,更优选为1g:22~23mL。
在本发明中,所述氯铂酸异丙醇溶液与三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯质量和的质量比优选为1:10000~15000,进一步优选为1:11000~14000,更优选为1:12000~13000。
在本发明中,所述三乙氧基硅烷和二甲苯的体积比优选为1:6~8,进一步优选为1:6.5~7.5,更优选为1:6.8~7.2。
在本发明中,将三乙氧基硅烷、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后,滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯,全部滴加完毕后进行加成反应,所述滴加的时间优选15~20min,进一步优选为16~19min,更优选为17~18min。
在本发明中,所述加成反应的温度优选为60~75℃,进一步优选为65~70℃,更优选为66~68℃;时间优选为6~8h,进一步优选为6.5~7.5h,更优选为6.8~7.2h。
在本发明中,加成反应结束后抽真空减压蒸馏即获得所述粘合剂。
在本发明中,所述贴胶的制备方法包含下列步骤:将氯丁橡胶、丁苯橡胶、聚烯烃橡胶和天然橡胶进行初步混炼,然后加入增塑剂、氧化锌、增强剂、防老剂、白炭黑、阻燃剂和粘合剂进行二次混炼,最后加入促进剂和硫磺顺次进行三次混炼和压延,即得所述贴胶。
在本发明中,所述初步混炼的转速优选为20~50rpm,进一步优选为25~45rpm,更优选为30~40rpm;温度优选为90~130℃,进一步优选为100~120℃,更优选为105~115℃;时间优选为1~2min,进一步优选为1.2~1.8min,更优选为1.4~1.6min。
在本发明中,所述二次混炼的转速优选为30~40rpm,进一步优选为32~38rpm,更优选为34~36rpm;温度优选为90~130℃,进一步优选为100~120℃,更优选为105~110℃;时间优选为2~3min,进一步优选为2.2~2.8min,更优选为2.4~2.6min。
在本发明中,所述三次混炼的转速优选为30~50rpm,进一步优选为35~45rpm,更优选为38~42rpm;温度优选为80~85℃,进一步优选为81~84℃,更优选为82~83℃;时间优选为1~2min,进一步优选为1.2~1.8min,更优选为1.4~1.6min。
在本发明中,所述压延的温度优选为80~125℃,进一步优选为90~120℃,更优选为100~110℃。
在本发明中,通过压延得到片状贴胶,便于输送带的制备。
本发明还提供了所述芳纶绳输送带的制备方法,包含下列步骤:按照盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的顺序层叠后顺次进行热贴合和硫化,即得所述芳纶绳输送带。
在本发明中,所述热贴合的温度优选为80~90℃,进一步优选为82~88℃,更优选为84~86℃;压力优选为0.2~0.3MPa,进一步优选为0.22~0.28MPa,更优选为0.24~0.26MPa;时间优选为45~60s,进一步优选为50~55s,更优选为51~54s。
在本发明中,所述硫化的温度优选为145~155℃,进一步优选为146~150℃,更优选为148~149℃;时间优选为20~50min,进一步优选为25~45min,更优选为30~40min,压力优选为1.0~2.5MPa,进一步优选为1.5~2MPa,更优选为1.6~1.8MPa。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将三乙氧基硅烷、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后,滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯,其中,三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:1.2,氯铂酸和异丙醇的比例为1g:23mL,氯铂酸异丙醇溶液和三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯质量和的质量比为1:13000,三乙氧基硅烷和二甲苯的体积比为1:7,滴加时间为20min,然后在70℃下反应7.5h,经过抽真空减压蒸馏获得粘合剂。
将35份氯丁橡胶、15份丁苯橡胶、10份聚烯烃橡胶和12份天然橡胶在30rpm、100℃条件下混炼2min,然后加入6份硬脂酸、4份氧化锌、45份炭黑N220、2.3份4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺、10.5份白炭黑、30份阻燃剂(微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比为0.5:0.8)和11份粘合剂在40rpm、110℃条件下混炼3min,最后加入1.5份2-硫醇基苯并噻唑和5份硫磺在50rpm、85℃条件下混炼2min后,以100℃压延出片得到贴胶。
以本领域常用的材料作为盖胶,按照盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的结构进行层叠,厚度比为20:1.5:3:1.5:20,在85℃、0.2MPa条件下热贴合50s,然后在150℃、2.3MPa条件下硫化30min,即得芳纶绳输送带。
对比例1和实施例1的区别在于,贴胶中不添加粘合剂;
对比例2和实施例1的区别在于,贴胶中粘合剂的质量份为16份;
对比例3和实施例1的区别在于,贴胶中粘合剂的质量份为6份。
将实施例1和对比例1、2和3的输送带按照MT668-2008进行性能测试,结果记录在表1中。
表1不同粘合剂含量输送带的测试结果
从表1可以看出,粘合剂对于贴胶的力学性能起到了关键的作用,能有效的提升贴胶的层间结合强度,而且粘合剂的用量是制约贴胶性能的零一因素,原因在于,粘合剂过量会导致原料间无法及时粘结,粘合剂过少会导致粘结效果降低,需要将粘合剂控制在一个合适的范围。
实施例2
将三乙氧基硅烷、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后,滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯,其中,三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:1.1,氯铂酸和异丙醇的比例为1g:20mL,氯铂酸异丙醇溶液和三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯质量和的质量比为1:15000,三乙氧基硅烷和二甲苯的体积比为1:6.2,滴加时间为15min,然后在60℃下反应8h,经过抽真空减压蒸馏获得粘合剂。
将40份氯丁橡胶、10份丁苯橡胶、10份聚烯烃橡胶和12份天然橡胶在30rpm、110℃条件下混炼1min,然后加入7.5份古马隆树脂、4份氧化锌、50份炭黑N330、3份2-巯基苯并咪唑、10份白炭黑、40份阻燃剂(微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比为0.4:0.85)和10.5份粘合剂在35rpm、90℃条件下混炼2min,最后加入1.2份二硫化二苯并噻唑和4份硫磺在40rpm、80℃条件下混炼1min后,以105℃压延出片得到贴胶。
以本领域常用的材料作为盖胶,按照盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的结构进行层叠,厚度比为45:2:2:2:45,在80℃、0.3MPa条件下热贴合60s,然后在145℃、1.9MPa条件下硫化30min,即得芳纶绳输送带。
对比例4和实施例2的区别在于,贴胶中白炭黑的用量为3份;
对比例5和实施例2的区别在于,贴胶中不加天然橡胶;
对比例6和实施例2的区别在于,贴胶中增塑剂的用量为0.5份;
对比例7和实施例2的区别在于,不使用阻燃剂;
对比例8和实施例2的区别在于,阻燃剂使用氯化石蜡;
对比例9和实施例2的区别在于,阻燃剂中微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比为0.1:1.5。
将实施例2和对比例4~9的输送带进行性能测试,结果记录在表2中。
表2不同输送带的测试结果
从表2可以看出,白炭黑对贴胶的层间结合强度也起到了一定的帮助,天然橡胶能有效的提高力学性能,增塑剂用量减少后对于层间粘合强度有很大的影响,微胶囊红磷和三聚氰胺需要在一定的范围内才能达到配合的效果,三聚氰胺过多后,燃烧级别反而会降低;在特定范围内使用的微胶囊红磷和三聚氰胺的阻燃效果显著优于单一阻燃剂。
实施例3
将三乙氧基硅烷、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后,滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯,其中,三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:1.2,氯铂酸和异丙醇的比例为1g:25mL,氯铂酸异丙醇溶液和三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯质量和的质量比为1:11000,三乙氧基硅烷和二甲苯的体积比为1:7.6,滴加时间为20min,然后在75℃下反应6.5h,经过抽真空减压蒸馏获得粘合剂。
将32份氯丁橡胶、17份丁苯橡胶、11份聚烯烃橡胶和14份天然橡胶在50rpm、95℃条件下混炼1min,然后加入7.5份甘油、4份氧化锌、35份炭黑N660、2.5份2-巯基苯并咪唑、10.5份白炭黑、20份阻燃剂(微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比为0.5:0.9)和11.4份粘合剂在40rpm、120℃条件下混炼3min,最后加入1.2份N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和7份硫磺在30rpm、83℃条件下混炼1min后,以120℃压延出片得到贴胶。
以本领域常用的材料作为盖胶,按照盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的结构进行层叠,厚度比为40:1:3:1:40,在90℃、0.3MPa条件下热贴合50s,然后在153℃、2.4MPa条件下硫化40min,即得芳纶绳输送带。
将实施例3的芳纶绳输送带进行性能测试,结果记录在表3中。
表3芳纶绳输送带测试结果
由以上实施例可知,本发明提供了一种芳纶绳输送带,显著的提高了层间结合强度,拉伸强度和拉断伸长率也得到了提高。从实施例中可以看出,粘合剂的用量对输送带的力学性能起到了关键性的作用,天然橡胶、白炭黑和增塑剂的添加也使输送带的性能受到影响;微胶囊红磷和三聚氰胺在特定范围内的配和使用显著的提高了输送带的阻燃性。本发明中每种原料和用量相互作用,共同影响输送带的性能。本发明的芳纶绳输送带磨耗量低至101mm3,是一种综合性能优异的输送带。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种芳纶绳输送带,由上至下依次为盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶,其特征在于,所述盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的厚度比为3~50:1~2:2~5:1~2:3~50;
所述贴胶由包含下列质量份的原料制备得到:氯丁橡胶30~40份,丁苯橡胶10~20份、聚烯烃橡胶10~15份、天然橡胶10~15份、增塑剂5~8份、氧化锌1~5份、促进剂1~2份、增强剂30~60份、防老剂2~3份、硫磺1~8份、阻燃剂10~50份、白炭黑10~11份、粘合剂10~12份;
所述粘合剂的制备方法,包含下列步骤:
将三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、氯铂酸异丙醇溶液和二甲苯混合后进行加成反应,即得所述粘合剂;
所述三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:1.1~1.2;
所述氯铂酸异丙醇溶液中氯铂酸和异丙醇的质量体积比为1g:20~25mL;
所述氯铂酸异丙醇溶液与三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸缩水甘油酯质量和的质量比为1:10000~15000;
所述三乙氧基硅烷和二甲苯的体积比为1:6~8;
所述加成反应的温度为60~75℃,时间为6~8h。
2.如权利要求1所述的芳纶绳输送带,其特征在于,所述增塑剂包含硬脂酸、甘油和古马隆树脂中的一种或几种;
所述促进剂包含2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一种或几种;
所述增强剂包含炭黑N220、炭黑N330和炭黑N660中的一种或几种;
所述防老剂包含4,4’-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺或2-巯基苯并咪唑;
所述阻燃剂包含微胶囊红磷和三聚氰胺;
所述微胶囊红磷和三聚氰胺的质量比为0.4~0.6:0.8~0.9。
3.如权利要求2所述的芳纶绳输送带,其特征在于,所述贴胶的制备方法包含下列步骤:将氯丁橡胶、丁苯橡胶、聚烯烃橡胶和天然橡胶进行初步混炼,然后加入增塑剂、氧化锌、增强剂、防老剂、白炭黑、阻燃剂和粘合剂进行二次混炼,最后加入促进剂和硫磺顺次进行三次混炼和压延,即得所述贴胶。
4.如权利要求3所述的芳纶绳输送带,其特征在于,所述初步混炼的转速为20~50rpm,温度为90~130℃,时间为1~2min;
所述二次混炼的转速为30~40rpm,温度为90~130℃,时间为2~3min;
所述三次混炼的转速为30~50rpm,温度为80~85℃,时间为1~2min;
所述压延的温度为80~125℃。
5.权利要求1~4任意一项所述芳纶绳输送带的制备方法,其特征在于,包含下列步骤:按照盖胶、贴胶、芳纶绳、贴胶、盖胶的顺序层叠后顺次进行热贴合和硫化,即得所述芳纶绳输送带。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述热贴合的温度为80~90℃,压力为0.2~0.3MPa,时间为45~60s;
所述硫化的温度为145~155℃,时间为20~50min,压力为1.0~2.5MPa。
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