CN108192155A - 用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料及其制备方法。用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料，以石墨烯、层状硅酸盐、白炭黑、天然胶乳为原料，采用湿法混炼技术制备得到；然后将石墨烯天然橡胶复合材料塑炼，依次添加氧化锌、硬脂酸、防老剂、硅烷偶联剂、补强剂、芳烃油后一次混炼；再添加硫磺、促进剂后二次混炼，得到本产品。本发明采用石墨烯天然橡胶复合材料做输送带覆盖胶，提高了胶料的力学性能和耐磨性，从而延长了输送带的使用寿命。而且，石墨烯天然橡胶复合材料的应用还减少了环境污染、节能降耗。

Description

用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶输送带，尤其是一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
输送带用于承载和运送各种固体块状和粉料状物料或成件物品，广泛应用于水泥、焦化、冶金、化工、钢铁等行业中。在使用过程中，由于物料与输送带长期接触、冲击、磨擦以及刮板等对覆盖层的磨损，造成输送带覆盖胶耐磨性能下降、易脱落，进而缩短输送带的寿命。提高输送带覆盖胶胶料性能，延长输送带使用期限，一直是企业和科研工作者研究的方向。
为改善输送带覆盖胶胶料的拉伸强度、耐磨性能、抗撕裂性能等，一般采用以下两种方法：（1）添加耐磨填料如粒径较小、比表面积较大的中超耐磨炉黑和超耐磨炉黑；（2）并用合成橡胶如丁苯橡胶、聚氨酯橡胶等，均可以改善胶料的耐磨性能。但是混炼过程中大量炭黑的加入，不仅能耗较大，并且污染环境；而并用合成橡胶如聚氨酯橡胶等，则增加了产品成本。在中国专利CN101875731B中，采用两段干法混炼，25~35份的天然橡胶并用65~75份的顺丁橡胶，尽管提高了胶料的强度和耐磨性能，但增加了产品成本及能耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料及其制备方法，其包括橡胶基体及相应的添加助剂。以高耐磨、高力学性能、高比表面积（极限值可达2630m2/g）的石墨烯与价格低廉的层状硅酸盐、抗撕裂性能好的白炭黑、天然胶乳为原料，采用湿法制备成复合材料，提高了填料在橡胶基体中的分散性，赋予了覆盖胶高力学性能、高耐磨性能、高抗撕裂性能等，从而提高输送带的使用寿命，并降低成本，减少环境污染。
本发明所采用的技术方案：一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料，以100份石墨烯天然橡胶复合材料为橡胶基体，依次添加3-10份氧化锌、1-5份硬脂酸、2-6份防老剂、2-7份硅烷偶联剂、0-30份补强剂、6-10份芳烃油得到一段混炼胶，再加入1.5-2.5份硫磺、1-2份促进剂得到二段混炼胶，即得产品。
一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料的制备方法，步骤为：
（1）石墨烯天然橡胶复合材料的制备：在反应器中分别加入石墨烯、层状硅酸盐、白炭黑，质量比为1～5：1～10：10～30，水、分散剂，进行高速搅拌，制备成分散均一的浆液；按填料20～70份将浆液加入到干胶含量为100份的天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合，经酸凝固、洗涤、干燥，得到石墨烯天然橡胶复合材料；
（2）一段混炼：在密炼机内加入石墨烯天然橡胶复合材料100份，再依次加入氧化锌3-10份、硬脂酸1-5份、防老剂2-6份、硅烷偶联剂2-7份、补强剂0-30份、芳烃油6-10份，混炼4-7min，得到一段混炼胶；
（3）二段混炼：在开炼机上加入一段混炼胶，再加入硫磺1.5-2.5份、促进剂1-2份，混炼3-5min后得到二段混炼胶，即为用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料。
所述石墨烯为单层石墨烯或多层石墨烯或改性石墨烯。
所述层状硅酸盐为滑石、叶腊石、云母、高岭石、蛭石、蒙脱石、蛇纹石、海泡石、坡缕石中的一种。
所述浆液中的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠的任意一种或混合物，占填料干料质量的0.01～0.5%。
本发明的有益效果为：石墨烯天然橡胶复合材料作为输送带覆盖胶，采用湿法共混的方式制备，提高了填料在天然橡胶中的分散性和均匀性；石墨烯因其本身独特的性能，使得复合材料具有高耐磨性和高力学性能；层状硅酸盐，价格较低，弥补了石墨烯价格高的缺点；白炭黑提高了覆盖层抗撕裂性能。总之，湿法制备的石墨烯天然橡胶复合材料延长了输送带的使用寿命，节能降耗，也减少了对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件。
实施例1
在密炼机内加入石墨烯天然橡胶复合材料130份进行塑炼，其中含石墨烯1份、叶腊石9份、白炭黑20份，然后依次加入氧化锌5份，硬脂酸3份，防老剂RD 1份，防老剂4020 1.5份，硅烷偶联剂3份，N220 30份，芳烃油8份，混炼5min，得到一段混炼胶；在开炼机上加入一段混炼胶，再加入硫磺2份，促进剂NS 1份、促进剂TMTD 1份，混炼5min后得到二段混炼胶；在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃。其覆盖胶的物理机械性能见表1。
实施例2
在密炼机内加入石墨烯天然橡胶复合材料130份进行塑炼，其中含石墨烯5份、叶腊石10份、白炭黑25份，然后依次加入氧化锌5份，硬脂酸3份，防老剂RD 1份，防老剂4020 1.5份，硅烷偶联剂4份，N220 20份，芳烃油8份，混炼5min，得到一段混炼胶；在开炼机上加入一段混炼胶，再加入硫磺2份，促进剂NS 1份、促进剂TMTD 1份，混炼5min后得到二段混炼胶；在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃。其覆盖胶的物理机械性能见表1。
实施例3
在密炼机内加入石墨烯天然橡胶复合材料130份进行塑炼，其中含石墨烯3份、叶腊石7份、白炭黑30份，然后依次加入氧化锌5份，硬脂酸3份，防老剂RD 1份，防老剂4020 1.5份，硅烷偶联剂4份，N220 20份，芳烃油8份，混炼5min，得到一段混炼胶；在开炼机上加入一段混炼胶，再加入硫磺2份，促进剂NS 1份、促进剂TMTD 1份，混炼5min后得到二段混炼胶；在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃。其覆盖胶的物理机械性能见表1。
对比例1
在密炼机内加入天然橡胶标胶100份进行塑炼，然后依次加入氧化锌5份，硬脂酸3份，防老剂RD 1份，防老剂4020 1.5份， N220 60份，芳烃油8份，混炼5min，得到一段混炼胶；在开炼机上加入一段混炼胶，再加入硫磺2份，促进剂NS 1份、促进剂TMTD 1份，混炼5min后得到二段混炼胶；在平板硫化机上进行硫化，硫化温度150℃。其覆盖胶的物理机械性能见表1。
表1 本发明实施例及对比例的性能比较
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
硬度/邵尔A 65 60 62 70
拉伸强度/MPa 23.5 27.6 25.3 22.1
扯断伸长率/% 525 567 530 490
撕裂强度/KN/m 107 118 110 90
滚筒磨耗量/mm3 70 50 65 120

Claims (4)

1.一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）石墨烯天然橡胶复合材料的制备：在反应器中分别加入石墨烯、层状硅酸盐、白炭黑，质量比为1～5：1～10：10～30，水、分散剂，进行高速搅拌，制备成分散均一的浆液；按填料20～70份将浆液加入到干胶含量为100份的天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合，经酸凝固、洗涤、干燥，得到石墨烯天然橡胶复合材料；
（2）一段混炼：在密炼机内加入石墨烯天然橡胶复合材料100份，再依次加入氧化锌3-10份、硬脂酸1-5份、防老剂2-6份、硅烷偶联剂2-7份、补强剂0-30份、芳烃油6-10份，混炼4-7min，得到一段混炼胶；
（3）二段混炼：在开炼机上加入一段混炼胶，再加入硫磺1.5-2.5份、促进剂1-2份，混炼3-5min后得到二段混炼胶，即为用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯为单层石墨烯或多层石墨烯或改性石墨烯。
3.根据权利要求1所述的一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述层状硅酸盐为滑石、叶腊石、云母、高岭石、蛭石、蒙脱石、蛇纹石、海泡石、坡缕石中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于输送带覆盖胶的石墨烯天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：所述浆液中的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠的任意一种或混合物，占填料干料质量的0.01～0.5%。
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