CN103113641A - 低硬度、高耐疲劳抽出性阻燃钢丝绳芯输送带芯胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，包括以下原料组分：10-20重量份天然橡胶，10-20重量份顺丁橡胶，60-80重量份氯丁橡胶CR3222，10-30重量份补强剂，10-20重量份粘合剂，40-80重量份阻燃剂，1-5重量份防老剂，1-4重量份硫磺、0-4重量份的硫化剂，2-4重量份氧化锌，2-3重量份氧化镁，1-2重量份促进剂，2-3重量份活化剂。本发明还提供了所述芯胶的制备方法。本发明在不增大芯胶中炭黑填充量的前提下，通过调整芯胶中的硫化体系，提高了阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的模量，从而使阻燃钢丝绳芯输送带芯胶不仅具有良好的加工性能，而且疲劳抽出性能得到提高。

Description

低硬度、高耐疲劳抽出性阻燃钢丝绳芯输送带芯胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以氯丁橡胶为主体胶料的低硬度、高耐疲劳抽出性阻燃输送带钢丝绳芯胶及其制备方法，采用该芯胶制备的输送带可与各类大运量、长距离输送机配套使用，主要应用于煤矿业等行业。

背景技术

钢丝绳芯输送带是以纵向定间距、等张力排列的高性能镀锌钢丝绳为骨架材料，上下和两边外覆不同性能、不同厚度的芯胶、覆盖胶经成型、硫化而成。钢丝绳芯输送带具有强度高、伸长低、成槽性好、接头可靠等优点，且安全性能(包括阻燃和抗静电性能)比织物芯输送带好很多，可实现大运输量、超长距离和不利地形条件下的经济运输，因而得到了广泛的应用。

钢丝绳芯输送带按用途分，除普通型外，还有阻燃、耐寒、耐臭氧、耐热等类型。钢丝绳芯阻燃输送带的粘合性和阻燃性能对于其使用是非常重要的，其主要组成部分除优质镀锌钢丝绳外，其粘合胶和覆盖胶的主要原料组成为：NR(天然橡胶)，SBR(丁苯橡胶)，CR322(氯丁橡胶)，氧化锌，硫磺，氯化石蜡70，十溴二苯醚，氧化锑，氢氧化铝，硼酸锌，氧化镁和阻燃剂MB-202以及防老剂、粘合剂、促进剂等。

由于输送带的芯胶模量比钢丝绳低很多，在受到同样力的情况下，芯胶变形比钢丝绳大很多，所以在钢丝绳芯输送带的使用及运载过程中，因芯胶与钢丝绳之间变形不一致引起的疲劳破坏是输送带疲劳破坏的主要原因之一。国标把钢丝绳芯输送带的钢丝疲劳抽出性能作为钢丝绳芯输送带的一项检测标准，所以在今后的输送带结构及配方设计的过程中，我们应该更加重视钢丝绳的疲劳抽出性能。

若要降低芯胶与钢丝绳之间的相对变形量，则需提高芯胶的模量，传统的方法是增大炭黑填充量，但增加炭黑填充量会导致加工过程中填料分散不均；并且高填充量的混炼胶硬度高，十分不利于输送带的冷压成型；填充量高也会使输送带成品在使用过程中生热大，一方面不利于节能，另一方面持续不断地累积热量会使输送带的使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的不足，提供一种低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其不仅具有良好的加工性能，而且疲劳抽出性能也得到提高。

本发明的另一个目的是提供所述阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法。

按照本发明提供的技术方案：低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：包括以下原料组分：10-20重量份天然橡胶，10-20重量份顺丁橡胶，60-80重量份氯丁橡胶CR3222，10-30重量份补强剂，10-20重量份粘合剂，40-80重量份阻燃剂，1-5重量份防老剂，1-4重量份硫磺、0-4重量份的硫化剂，2-4重量份氧化锌，2-3重量份氧化镁，1-2重量份促进剂，2-3重量份活化剂。

所述天然橡胶是采用乳液絮凝法制备的。天然橡胶具有自增强性，拥有较高的力学强度，同时具有良好的加工性能，综合性能较之其他橡胶更为优异。

所述氯丁橡胶3222为合成橡胶，由于氯丁橡胶中含氯，在燃烧时可分解出氯化氢使火熄灭，可产生一定的阻燃效果，且氯丁橡胶具有良好的粘合性能，可与覆盖胶及钢丝绳达到很好的粘合。本发明中使用的氯丁橡胶CR3222是以硫磺和二硫化二异丙基磺原酸酯混合调节的氯丁二烯聚合物，阻燃稳定性好，门尼粘度适中，因此是阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的理想胶种。 

所述顺丁橡胶为合成橡胶，顺丁橡胶具有滞后损失少，生热低，耐疲劳性能好等优点，在芯胶中使用可提高钢丝绳芯胶的疲劳抽出性能，并且氯丁橡胶加工过程中易粘辊，并入适量的顺丁橡胶可明显改善氯丁橡胶粘辊性，使生产得以顺利进行。

所述补强剂为炭黑N550。

所述活化剂为硬脂酸。

所述硫化剂为DTDM。

所述防老剂为防老剂BLE（丙酮与二苯胺高温缩合物）。它使制品有良好的抗氧、耐热老化及优越的耐屈挠性能，并且能提高橡胶制品与金属的粘合力，并能改善胶料的流动性，硫化胶在动态疲劳期间生热较低，所以防老剂BLE是阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的理想选择。

所述粘合剂为硼酰化钴和白炭黑中的一种或几种的混合物。最早使用的粘合剂一般为硬脂酸钴、环烷酸钴等，这类钴盐初始粘合力较高，但老化后粘合力下降很快。由于硼酰化钴极易释放出活性钴，同时也生成硼酰基，而硼酰基既有利于胶料的耐热性，又有利于胶料的耐腐蚀性。因此使用硼酰化钴可改善橡胶与钢丝在热、氧、蒸汽、湿气、酸、碱等老化条件下的粘合性能，进而提高钢丝绳在芯胶中的疲劳抽出性能。

所述促进剂为促进剂NS（TBBS，N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺），选择并采用合适的硫化体系，确保混炼胶具有良好的焦烧性能，利于后期进行复合加工，同时，获得良好的交联结构，确保硫化胶具有良好的耐疲劳性。

所述阻燃剂为70#氯化石蜡、三氧化二锑和硼酸锌中的一种或几种的混合物。

低硬度、高耐疲劳性阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法，其特征在于：包括以下工序步骤：

（1）塑炼：在双辊开炼机上，加入60-80重量份的氯丁橡胶CR3222进行塑炼，到可塑度达到0.4以上时，加入10-20重量份的顺丁橡胶及塑炼好的10-20重量份的天然橡胶共同塑炼为混炼胶料，塑炼时间为25~35分钟，塑炼温度为60℃以内；

（2）混炼：向所述混炼胶料中依次加入2-3重量份活化剂，1-5重量份的防老剂，10-20重量份的粘合剂，2-3重量份的氧化镁，10-30重量份的补强剂，40-80重量份的阻燃剂，进行一段混炼；停放10~12小时后，加入1-4重量份的硫磺，0-4重量份的硫化剂，1-2重量份的促进剂，2-4重量份的氧化锌，在开炼机上混合均匀得到二段混炼胶；

（3）将获得的二段混炼胶停放7~9小时以上后，在挤出机上进行挤出出片，得到输送带芯胶胶片，挤出压力为0.5-0.6MPa，挤出温度为60-80℃。

在常温下，分别将上覆盖胶与芯胶、下覆盖胶与芯胶在成型台上贴合成型，然后将上覆盖胶与芯胶、下覆盖胶与芯胶与ST1600钢丝绳冷压成型，将成型后的带胚在平板硫化机上进行硫化，硫化温度范围在140~170℃，硫化压力在10~15MPa；硫化后的带胚经过冷定型后，便可得到低硬度、高耐疲劳抽出性阻燃钢丝绳芯输送带。

本发明与现有技术相比，优点在于：

（1）本发明在不增大芯胶中炭黑填充量的前提下，通过调整阻燃钢丝绳芯输送带芯胶中的硫化体系，提高了阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的模量，从而使阻燃钢丝绳芯输送带芯胶不仅具有良好的加工性能，而且疲劳抽出性能得到提高。

（2）本发明采用的硫化体系使芯胶混炼胶的焦烧时间延长，从而提升了加工安全性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下实施例中所用的原料均为市场购买。

实施例1

（1）塑炼：在双辊开炼机上，加入75重量份的氯丁橡胶CR3222进行塑炼，到可塑度达到0.4以上时，加入15重量份的顺丁橡胶及塑炼好的10重量份的天然橡胶共同塑炼为混炼胶料，塑炼时间为25分钟，塑炼温度为60℃以内；

（2）混炼：向所述混炼胶料中依次加入2重量份的硬脂酸，1.4重量份的防老剂BLE，2重量份的硼酰化钴，15重量份的白炭黑，2重量份的氧化镁，22重量份的炭黑N550，45重量份的70#氯化石蜡，进行一段混炼；停放12小时后，加入1重量份的硫磺，1.3重量份的N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，2重量份的氧化锌，在开炼机上混合均匀得到二段混炼胶；

（3）将获得的二段混炼胶停放9小时以上后，在挤出机上进行挤出出片，得到输送带芯胶胶片，挤出压力为0.5-0.6MPa，挤出温度为60-80℃。

将所述输送带芯胶胶片在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃，硫化压力为10MPa。其性能见表1。

实施例2

（1）塑炼：在双辊开炼机上，加入75重量份的氯丁橡胶CR3222进行塑炼，到可塑度达到0.4以上时，加入15重量份的顺丁橡胶及塑炼好的10重量份的天然橡胶共同塑炼为混炼胶料，塑炼时间为25分钟，塑炼温度为60℃以内；

（2）混炼：向所述混炼胶料中依次加入2重量份的硬脂酸，1.4重量份的防老剂BLE，2重量份的硼酰化钴，15重量份的白炭黑，2重量份的氧化镁，22重量份的炭黑N550，45重量份的70#氯化石蜡，进行一段混炼；停放12小时后，加入1重量份的硫磺，1重量份的DTDM，1.3重量份的N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，2重量份的氧化锌，在开炼机上混合均匀得到二段混炼胶；

（3）将获得的二段混炼胶停放9小时以上后，在挤出机上进行挤出出片，得到输送带芯胶胶片，挤出压力为0.5-0.6MPa，挤出温度为60-80℃。

将所述输送带芯胶胶片在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃，硫化压力为10MPa。芯胶性能见表1。

实施例3

（1）塑炼：在双辊开炼机上，加入75重量份的氯丁橡胶CR3222进行塑炼，到可塑度达到0.4以上时，加入15重量份的顺丁橡胶及塑炼好的10重量份的天然橡胶共同塑炼为混炼胶料，塑炼时间为25分钟，塑炼温度为60℃以内；

（2）混炼：向所述混炼胶料中依次加入2重量份的硬脂酸，1.4重量份的防老剂BLE，2重量份的硼酰化钴，15重量份的白炭黑，2重量份的氧化镁，22重量份的炭黑N550，45重量份的70#氯化石蜡，进行一段混炼；停放12小时后，加入2重量份的硫磺，2重量份的DTDM，1.3重量份的N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，2重量份的氧化锌，在开炼机上混合均匀得到二段混炼胶；

（3）将获得的二段混炼胶停放9小时以上后，在挤出机上进行挤出出片，得到输送带芯胶胶片，挤出压力为0.5-0.6MPa，挤出温度为60-80℃。

将所述输送带芯胶胶片在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃，硫化压力为10MPa。芯胶性能见表1。

 

表1：本发明对比例、实施例的性能比较

性能	实施例 1	实施例 2	实施例 3
				拉伸强度/MPa	19.3	17.5	16.7
100%定伸应力/MPa	3.2	4.5	5.6
				300%定伸应力/MPa	10.5	12.3	14.8
断裂伸长率/%	564	494	465
				永久变形/%	30	25	25
邵A硬度	68	68	70
				抽出/N. mm-1	140	156	168
疲劳抽出/次	3780	13500	24800
				焦烧时间	3:21	4:31	5:02

输送带芯胶的物理机械性能测试方法按ASTMD412标准来测试复合材料的力学性能。拉伸实验一律采用4.00mm宽裁刀制哑铃片，拉伸速度为500mm/min，测试温度为25℃。钢丝绳抽出及疲劳抽出性能所用的钢丝绳为ST1600。其他性能测试均按照ASTM标准来完成。

通过实施例1~3的性能比较可以看出：硫化体系（硫磺和DTDM）调整后的输送带芯胶的拉伸强度虽有所降低，但硬度变化不大，这可保证芯胶在冷压成型过程中良好的加工性能；调整后的输送带芯胶的钢丝绳疲劳抽出力升高，这说明硫化体系调整后的芯胶与钢丝绳的粘合得到了提升；100%定伸应力与300%定伸应力均升高，因此钢丝绳疲劳抽出次数升高；调整后的输送带芯胶的焦烧时间延长。本发明中芯胶混炼胶具有良好的加工性能，同时使输送带芯胶的疲劳抽出性能得到很大的提高。

Claims (10)

1.低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：包括以下原料组分：10-20重量份天然橡胶，10-20重量份顺丁橡胶，60-80重量份氯丁橡胶CR3222，10-30重量份补强剂，10-20重量份粘合剂，40-80重量份阻燃剂，1-5重量份防老剂，1-4重量份硫磺、0-4重量份的硫化剂，2-4重量份氧化锌，2-3重量份氧化镁，1-2重量份促进剂，2-3重量份活化剂。

2.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述天然橡胶是采用乳液絮凝法制备的。

3.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述氯丁橡胶3222是以硫磺和二硫化二异丙基磺原酸酯混合调节的氯丁二烯聚合物。

4.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述补强剂为炭黑N550。

5.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述粘合剂为硼酰化钴和白炭黑中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述阻燃剂为70#氯化石蜡、三氧化二锑和硼酸锌中的一种或几种的混合物。

7.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述防老剂为防老剂BLE，所述硫化剂为DTDM。

8.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述促进剂为促进剂NS。

9.如权利要求1所述的低硬度、高耐疲劳抽出性能的阻燃钢丝绳芯输送带芯胶，其特征在于：所述活化剂为硬脂酸。

10.低硬度、高耐疲劳性阻燃钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法，其特征在于：包括以下工序步骤：

（1）塑炼：在双辊开炼机上，加入60-80重量份的氯丁橡胶CR3222进行塑炼，到可塑度达到0.4以上时，加入10-20重量份的顺丁橡胶及塑炼好的10-20重量份的天然橡胶共同塑炼为混炼胶料，塑炼时间为25~35分钟，塑炼温度为60℃以内；

（2）混炼：向所述混炼胶料中依次加入2-3重量份活化剂，1-5重量份的防老剂，10-20重量份的粘合剂，2-3重量份的氧化镁，10-30重量份的补强剂，40-80重量份的阻燃剂，进行一段混炼；停放10~12小时后，加入1-4重量份的硫磺，0-4重量份的硫化剂，1-2重量份的促进剂，2-4重量份的氧化锌，在开炼机上混合均匀得到二段混炼胶；

（3）将获得的二段混炼胶停放7~9小时以上后，在挤出机上进行挤出出片，得到输送带芯胶胶片，挤出压力为0.5-0.6MPa，挤出温度为60-80℃。