一种传送带用高性能橡胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及橡胶制备技术领域，具体涉及一种传送带用高性能橡胶及其制备方法。


背景技术：

2.橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一，不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶，单一成分的橡胶性能仅能满足部分要求，不能适应复杂苛刻的环境，因此往往需要通过复合配方来达到目的。
3.橡胶输送带被广泛应用于各行各业运输中，通过牵引力完成物品的运送任务。特别是在冶金、焦化、建材等高温作业环境中，其运输的物料有时温度很高，若橡胶输送带耐高温耐热性能不足，会导致其使用寿命大大缩减。此外，输送带同时还要具备高强度、耐疲劳、耐老化、抗撕裂、耐磨性、阻燃性等性能。目前市面上橡胶传送带大多采用三元乙丙橡胶制备，三元乙丙橡胶具有耐老化、耐腐蚀、耐水蒸气性能、耐热水性能和低密度高填充性的特点；但三元乙丙橡胶不耐油、与其他材料的粘合性差、硫化速度慢、耐高温和耐热性能不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中传送带用橡胶存在的上述不足，提供一种传送带用高性能橡胶的制备方法，以硅橡胶、氟橡胶为主料，通过添加改进剂，塑炼、混炼等方式制备得到兼具耐高温、耐热、耐老化、耐磨等优良性能的高性能橡胶。
5.为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种传送带用高性能橡胶，制备原料包括如下重量份数的各组分：硅橡胶80
‑
120份、氟橡胶60
‑
90份、丁苯橡胶20
‑
30份、高饱和型苯乙烯热塑性弹性体10
‑
20份、柠檬酸三丁酯5
‑
10份、偶联剂3
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8份、白炭黑20
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30份、纳米氧化镁2
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5份、纳米氧化锌3
‑
6份、硅铝微珠1
‑
5份、三聚氰胺聚磷酸盐3
‑
8份、碱式硫酸镁晶须5
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10份、氟烯烃2
‑
6份、乙烯基硅烷3
‑
7份、乙烯基醚4
‑
6份、硫磺2
‑
5份、微晶蜡1
‑
3份、2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮3
‑
5份。
6.优选的，所述硅橡胶95份、氟橡胶75份、丁苯橡胶25份、高饱和型苯乙烯热塑性弹性体12份、柠檬酸三丁酯8份、偶联剂6份、白炭黑26份、纳米氧化镁3份、纳米氧化锌4份、硅铝微珠3份、三聚氰胺聚磷酸盐6份、碱式硫酸镁晶须8份、氟烯烃4份、乙烯基硅烷5份、乙烯基醚5份、硫磺3份、微晶蜡2份、2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮4份。
7.优选的，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基乙烯基硅橡胶；所述偶联剂为甲氧基硅烷或甲氧基乙氧基硅烷。
8.上述任意传送带用高性能橡胶的制备方法，包括如下步骤：s1：将开炼机加热至30
‑
40℃，辊距设为0.3
‑
0.9mm，按比例将硅橡胶、氟橡胶、丁苯
橡胶同时加入开炼机中塑炼15
‑
25min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放2
‑
4h得到一次塑炼胶；s2：将开炼机加热至35
‑
45℃，辊距设为0.4
‑
0.6mm，将s1中得到的一次塑炼胶、高饱和型苯乙烯热塑性弹性体和柠檬酸三丁酯加入开炼机塑炼10
‑
20min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3
‑
5h得到二次塑炼胶；s3：将密炼机升温至80
‑
95℃，辊距设为0.5
‑
1mm，加入s2所述的二次塑炼胶、偶联剂混炼2
‑
5min；将密炼机升温至100
‑
120℃，辊距调整为3
‑
8mm，依次加入白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化锌、硅铝微珠混炼2
‑
5min；s4：将密炼机温度升至120
‑
135℃，加入三聚氰胺聚磷酸盐、碱式硫酸镁晶须混炼1
‑
3min；然后依次加入氟烯烃、乙烯基硅烷、乙烯基醚混炼2
‑
5min；s5：将密炼机温度升至135
‑
145℃，加入硫磺、微晶蜡、2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮，混炼2
‑
5min，温度为100
‑
110℃时排料，得到终炼胶；s6：将步骤s5终炼胶成型后送入硫化机，在温度160
‑
170℃下的抽真空硫化机中进行硫化10
‑
20min，得传送带用高性能橡胶。
9.优选的，步骤s1所述将开炼机加热至35℃，辊距设为0.6mm，按比例将硅橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶同时加入开炼机中塑炼18min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3h得到一次塑炼胶。
10.优选的，步骤s2所述将开炼机加热至40℃，辊距设为0.5mm，将s1中得到的一次塑炼胶、高饱和型苯乙烯热塑性弹性体和柠檬酸三丁酯加入开炼机塑炼15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3.5h得到二次塑炼胶。
11.优选的，步骤s3所述将密炼机升温至85℃，辊距设为0.7mm，加入s2所述的二次塑炼胶、偶联剂混炼4min；将密炼机升温至110℃，辊距调整为6mm，依次加入白炭黑、纳米氧化镁、纳米氧化锌、硅铝微珠混炼3.5min。
12.优选的，步骤s4中所述将密炼机温度升至126℃，加入三聚氰胺聚磷酸盐、碱式硫酸镁晶须混炼2min；然后依次加入氟烯烃、乙烯基硅烷、乙烯基醚混炼3min。
13.优选的，步骤s5中所述将密炼机温度升至138℃，加入硫磺、微晶蜡、2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮，混炼4min，温度为104℃时排料，得到终炼胶。
14.优选的，步骤s6中所述在温度164℃下的抽真空硫化机中进行硫化16min，得传送带用高性能橡胶。
15.有益效果：1. 本发明以硅橡胶、氟橡胶和丁苯橡胶为主料共混，其本身具有一定的耐高温和耐热性能，在2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮中的碳氧不饱和键和二烯类的丁苯橡胶diels
‑
alder反应作用下，形成了较多的环状、交联状等三维网络互穿结构，同时加入的氟烯烃、乙烯基硅烷和乙烯基醚耐热组合物嵌入其中，彼此相互交织协同，使产品的耐高温、耐热性能得到显著提高，利用该橡胶制备的传送带，能够长时间满足运送350
‑
400℃高温物料的作业要求，扩大了橡胶材料的应用范围。
16.2. 为进一步提高其阻燃性能，本发明加入三聚氰胺聚磷酸盐和碱式硫酸镁晶须，在两者的共同作用下，容易形成稳定的炭层，隔绝了外部氧气，实现了良好的阻燃效果；同时由于碱式硫酸镁晶须自身形成网格，将氧化镁包覆其中，氧化镁是镁的氧化物，常温下为
一种白色固体，氧化镁有高度耐火绝缘性能。经1000℃以上高温灼烧可转变为晶体，进而更好的提高阻燃性能，避免滴落且燃烧时无烟气。
17.3. 硅铝微珠主要成分是二氧化硅和三氧化二铝经过1400℃高温烧制分选而成直径在5
‑
1000微米之间的中空微球，其直径越大，空心率越高；白炭黑、纳米氧化锌填充于硅铝微珠的孔隙中，在偶联剂的进一步作用下，加入的纳米氧化锌、氧化镁、硅铝微珠协同均匀的分布于二次塑炼胶的内部，从而提高了产品的拉伸强度、弯曲强度、改善抗焦烧、耐老化和耐磨等性能，同时提高了反应活性；通过采用两步塑炼法，降低硅橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶的分子量和粘度，在柠檬酸三丁酯的协同作用下，大幅提升其可塑性，以满足混炼和成型进一步加工的需要；通过加入高饱和型苯乙烯热塑性弹性体，提升产品的耐老化性能。
具体实施方式
18.以下结合下述实施方式进一步说明本发明，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
19.实施例1s1：将开炼机加热至30℃，辊距设为0.3mm，80g硅橡胶、60g氟橡胶、20g丁苯橡胶同时加入开炼机中塑炼15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放2h得到一次塑炼胶；s2：将开炼机加热至35℃，辊距设为0.4mm，将s1中得到的一次塑炼胶、10g高饱和型苯乙烯热塑性弹性体和5g柠檬酸三丁酯加入开炼机塑炼10min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3h得到二次塑炼胶；s3：将密炼机升温至80℃，辊距设为0.5mm，加入s2所述的二次塑炼胶、3g偶联剂混炼2min；将密炼机升温至100℃，辊距调整为3mm，依次加入20g白炭黑、2g纳米氧化镁、3g纳米氧化锌、1g硅铝微珠混炼2min；s4：将密炼机温度升至120℃，加入3g三聚氰胺聚磷酸盐、5g碱式硫酸镁晶须混炼1min；然后依次加入2g氟烯烃、3g乙烯基硅烷、4g乙烯基醚混炼2min；s5：将密炼机温度升至135℃，加入2g硫磺、1g微晶蜡、3g2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮，混炼2min，温度为100℃时排料，得到终炼胶；s6：将步骤s5终炼胶成型后送入硫化机，在温度160℃下的抽真空硫化机中进行硫化10min，得传送带用高性能橡胶。
20.实施例2s1：将开炼机加热至40℃，辊距设为0.9mm，120g硅橡胶、90g氟橡胶、30g丁苯橡胶同时加入开炼机中塑炼25min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放4h得到一次塑炼胶；s2：将开炼机加热至45℃，辊距设为0.6mm，将s1中得到的一次塑炼胶、20g高饱和型苯乙烯热塑性弹性体和10g柠檬酸三丁酯加入开炼机塑炼20min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放5h得到二次塑炼胶；s3：将密炼机升温至95℃，辊距设为1mm，加入s2所述的二次塑炼胶、8g偶联剂混炼5min；将密炼机升温至120℃，辊距调整为8mm，依次加入30g白炭黑、5g纳米氧化镁、6g纳米氧化锌、5g硅铝微珠混炼5min；
s4：将密炼机温度升至135℃，加入8g三聚氰胺聚磷酸盐、10g碱式硫酸镁晶须混炼3min；然后依次加入6g氟烯烃、7g乙烯基硅烷、6g乙烯基醚混炼5min；s5：将密炼机温度升至145℃，加入5g硫磺、3g微晶蜡、5g2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮，混炼5min，温度为110℃时排料，得到终炼胶；s6：将步骤s5终炼胶成型后送入硫化机，在温度170℃下的抽真空硫化机中进行硫化20min，得传送带用高性能橡胶。
21.实施例3s1：将开炼机加热至35℃，辊距设为0.6mm，95g硅橡胶、75g氟橡胶、25g丁苯橡胶同时加入开炼机中塑炼18min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3h得到一次塑炼胶；s2：将开炼机加热至40℃，辊距设为0.5mm，将s1中得到的一次塑炼胶、12g高饱和型苯乙烯热塑性弹性体和8g柠檬酸三丁酯加入开炼机塑炼15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3.5h得到二次塑炼胶；s3：将密炼机升温至85℃，辊距设为0.7mm，加入s2所述的二次塑炼胶、6g偶联剂混炼4min；将密炼机升温至110℃，辊距调整为6mm，依次加入26g白炭黑、3g纳米氧化镁、4g纳米氧化锌、3g硅铝微珠混炼3.5min；s4：将密炼机温度升至126℃，加入6g三聚氰胺聚磷酸盐、8g碱式硫酸镁晶须混炼2min；然后依次加入4g氟烯烃、5g乙烯基硅烷、5g乙烯基醚混炼3min；s5：将密炼机温度升至138℃，加入3g硫磺、2g微晶蜡、4g2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮，混炼4min，温度为104℃时排料，得到终炼胶；s6：将步骤s5终炼胶成型后送入硫化机，在温度164℃下的抽真空硫化机中进行硫化16min，得传送带用高性能橡胶。
22.对比例1与实施例1的区别在于，步骤s1中采用三元乙丙橡胶代替硅橡胶、氟橡胶，其他步骤和条件不变。
23.比照对比例1和实施例1可知，以三元乙丙橡胶为主料的制得产品在耐高温、耐热、耐磨等方面下降，在运送350
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400℃高温物料中，传送带出现脱胶、开裂等现象。
24.对比例2与实施例1的区别在于，步骤s1中不加入丁苯橡胶，其他步骤和条件不变。
25.比照对比例2和实施例1可知，由于缺少丁苯橡胶，未能与2,3,4
‑
三羟基二苯甲酮中的不饱和键发生diels
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alder反应，多环状、三维联结结构未充分形成，产品的耐高温、耐热、耐磨、抗撕裂等性能下降。
26.对比例3与实施例1的区别在于，不采用分两步塑胶，直接一步塑胶，其他步骤和条件不变。
27.比照对比例3和实施例1可知，硅橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶的分子量和粘度下降有限，可塑性下降，影响后续混炼、成型等进一步加工，造成产品的耐高温、耐磨、抗撕裂等性能下降。
28.对比例4与实施例1的区别在于，步骤s3缺少纳米氧化镁、硅铝微珠，其他步骤和条件不变。
29.比照对比例4和实施例1可知，由于硅铝微珠由金属氧化物组成，其熔点高、高温下不分解，缺少纳米氧化镁、硅铝微珠，产品的耐高温、阻燃性、耐老化、耐磨等性能明显下降。
30.对比例5与实施例1的区别在于，步骤s4缺少氟烯烃、乙烯基硅烷和乙烯基醚组合物，其他步骤和条件不变。
31.比照对比例5和实施例1可知，缺少氟烯烃、乙烯基硅烷和乙烯基醚组合物耐热助剂，产品的耐高温、耐热性能下降。
32.对比例6与实施例1的区别在于，步骤s4缺少碱式硫酸镁晶须，其他步骤和条件不变。
33.比照对比例6和实施例1可知，缺少碱式硫酸镁晶须，未依靠碱式硫酸镁晶须自身形成网格给聚合物依附，燃烧时易出现滴落；且未形成协同作用，阻燃性能下降。
34.性能测试方法：硬度按照gb/t531.1
‑
2008；拉伸强度、拉断伸长率按照gb/t528
‑
2009；冲击强度按照hg/t3845
‑
2008；摩擦系数按照hg/t2729
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2012；耐臭氧按照gb/t7762
‑
2014；耐高温强度按照gb/t20991
‑
2007；耐老化测试：100
±
2℃
×
168h；燃烧性能按照gb/t 2408
‑
2008 。
35.对上述各实施例和对比例进行测试，结果如下：以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。