CN113547656B - 一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于筛板技术领域，尤其是一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，本发明并未使用以往氟橡胶的吸酸剂、缚酸剂，而是利用氟橡胶在硫化过程中释放的卤化氢，利用活泼氢在苯并噁嗪树脂树脂固化过程交联发生反应形成化学键而达到同步交联的目的，而改善苯并噁嗪树脂的脆性，增加复合材料的力学强度，提高固化速率，从而有利于降低筛板模压成型难度，通过氟橡胶压延层叠堆积制备筛板，具有强度高的玄武岩骨架，具有优良的附着力、坚韧致密，抗渗透力强、能耐多种化学品腐蚀，耐水和耐酸碱腐蚀性能极佳，且具有模量高，使用寿命长，耐高温，耐腐蚀，机械性能好，安全可靠。

Description

一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法

技术领域

本发明属于筛板技术领域，尤其是一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法。

背景技术

由于筛板使用条件十分苛刻，不仅要求耐磨耗、耐磨蚀、耐老化，而且使用中必须保持精确的筛孔、缝尺寸，以往主要以不锈钢来制作筛板（网），但是由于金属筛板耐磨性、弹性、耐腐蚀性较差，且噪声大、加工成本高、寿命短，多数场合正被聚氨酯筛板取代。和金属筛板相比，聚氨醋筛板充分发挥了聚氨酯高耐磨、高弹性、吸音、减振等方面的特点，具有成型加工方便、耐磨性好、使用寿命长、筛分质量高、自洁能力强、透筛性能好、降低噪声、改善操作环境、适用范围广（干料、湿料、原矿、破碎矿等不同粒度的物料）等优点，故采用聚氨酯筛板替代金属筛板或普通橡胶筛板前景看好。但无论是聚氨酯筛板还是金属筛板其耐腐蚀性能较差，不能满足腐蚀性矿物的筛选应用。中国专利CN207327738U公开了一种使用寿命长的复合聚氨酯条缝筛板通过设置环氧树脂防腐层、耐磨层、陶瓷耐磨层，通过设置涂层提高耐腐蚀性，但筛网目的是利用聚氨酯的耐磨性，当耐磨性较差的防腐涂层破损后，仍然起不到防腐作用，聚氨酯筛网的本质性能也没有得到发挥，应用效果并不好。实际上因为氟橡胶极性所在，与金属等其他骨架粘合要比一般橡胶困难，是故目前市场上还现有耐腐蚀筛板的相关产品以及生产方法，因为筛板要兼顾其本身要求的使用强度和耐腐蚀特性。本领域技术人员，亟待开发出一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，包括以下步骤：第一、将氟橡胶混合胶料在开炼过程中加入苯并噁嗪，开炼完成后，进行混炼，得橡塑预混物；返炼过程中加入硫化剂，得压延橡胶片，压延基布为玄武岩基布；压出与压延氟橡胶胶料压出较困难，胶料在压出前要充分返炼，机塑化的片状物料，通过压料装置压入挤出机螺杆内，螺杆不断地将物料往前输送，经机头过滤除去杂质挤出片状物料，由传送带送入压延机，为防止金属混入物料内而损伤辊筒表面，在进入压延机之前片状物料要经过金属探测仪。螺杆直径250mm、长径比L/D是6∶1、压缩比2、机筒温度50~60℃、机颈温度50~60℃、机头温度50~60℃，压延压力2.5~3MPa，压延时下辊40~50℃，中辊温度应控制在50~60℃，上辊温度应控制在70~80℃；第三、将压延橡胶片裁切条状，按照筛板模具均匀堆叠填充后，模压成型、硫化、后熟化，即得耐腐蚀橡胶模压筛板。

进一步的，所述步骤一的氟橡胶混合混炼胶料按重量份数计，氟橡胶88~99phr、促进剂0.5~1phr、微晶石墨粉13.5~14.8phr、氟化石墨烯0.7~0.98phr依次称量即得，所述的促进剂为促进剂DZ、促进剂CZ的其中一种。

而氟橡胶胶料中的促进剂可以使胶料有足够的流动性，以利于向玄武岩织物孔眼渗透，优选为促进剂DZ、促进剂CZ。

微晶石墨指由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体，亦称土状石墨或无定形石墨，微晶石墨有石墨粒、石墨粉。本发明选择微晶石墨粉，具滑感，易染手，化学性能稳定，耐高温，耐酸碱，耐腐蚀，抗氧化。由于其晶体细小，可塑性强，粘附力良好。

其中，微晶石墨粉，有较好的混炼、压出和模压性能，氟化石墨烯可以降低氟橡胶的摩擦系数，提高耐磨性，可明显降低摩擦升温，具有耐腐蚀性，适合制作高振动频率耐腐蚀筛网。

进一步的，所述步骤一的混炼工艺为四棱转子的速比为1∶1.15~1∶1.18、转速40~80rpm、顶栓对物料的单位压力0.2~0.45MPa、填充系数0.55~0.80、密炼时间10~15min，开炼工艺为加料顺序氟橡胶、氟化石墨烯、微晶石墨粉、促进剂，炼匀后加入氟橡胶质量25~30%的苯并噁嗪，前辊转速27.5~28.5rpm、前后辊速比1:1.15~1.28、蒸汽压力0.4~0.5MPa、辊筒间隙2~3mm、前辊50~55℃、后辊45~50℃、薄通8~10次，开炼时间10~15min，下料冷却。进一步的，所述硫化剂为氟橡胶质量的0.5%~1的N,N-双肉桂叉-1,6-己二胺或己二胺碳酸盐中的其中一种。硫化体系：本发明氟橡胶的硫化体系含有只含有硫化剂一种组分，而无其他成分，也无需其他成分，成分简单。

其中，己二胺碳酸盐是一种有机合成中间体，几乎只应用于六亚甲某二异氰酸酯等氰酸酯的制备。进一步的，所述步骤二的玄武岩基布为经酚类活化剂和胺类交联剂质量比1∶1.15的混合物浸渍的四轴向经编玄武岩织物，其中浸渍含量8~10%，纱线束的铺层结构是90°/-45°/0°/45°，纱线束为玄武岩纤维无捻粗纱，其中玄武岩纤维原丝的直径是9~13μm，其中的酚类活化剂为粘合剂RS或粘合剂RE中的其中一种或多种，胺类交联剂由六甲氧基甲基蜜胺或粘合剂H-80中的其中一种或多种。

酚类活化剂和胺类交联剂浸渍可以改进橡胶与玄武岩织物的压延结合，经过浸渍处理体系的酚类活化剂和胺类交联剂能同时并存于玄武岩织物中，发生缩聚而奠定粘合基础，例如间苯二酚、六次甲基四胺的相互作用使橡胶与玄武岩织物形成化学键合，进而提高结合强度，而采用裁条堆积模压方法简便，适合橡胶模压制备具有玄武岩骨架的筛板。

进一步的，其中所述步骤一的苯并噁嗪为B-m双酚A苯并噁嗪树脂。苯并噁嗪可以改善胶料初期的混炼工艺性，进而提高强度，氟橡胶耐热性好，苯并噁嗪固化温度较高，其固化并不硬性氟橡胶，而氟橡胶硫化过程中的卤化氢，可以催化苯并噁嗪交联，与苯并噁嗪并用，可以提高硫化氟橡胶的撕裂强度。

进一步的，所述步骤二的返炼工艺为前辊转速27.5~28.5rpm、前后辊速比1:1.15~1.28、蒸汽压力0.4~0.5MPa、辊筒间隙1~2mm、前辊55~60℃、后辊50~55℃、薄通10~12次，下料冷却，硫化工艺为15~20MPa下平板硫化150~160℃下50~60min，所述的后熟化工艺为烘箱中180~205℃下12~16h，硫化：氟橡胶硫化分两个阶段进行，第一阶段定型硫化积第二阶段补充后熟化。

苯并噁嗪固化过程中不仅中和硫化过程中氟橡胶析出的氟化氢和氯化氢，促进硫化过程，而且还可提高交联密度，使硫化胶有较好的热稳定性。

本发明的有益效果：

首先，本发明并未使用以往氟橡胶的吸酸剂，包括氧化镁等，而是利用氟橡胶在硫化过程中释放的卤化氢，利用活泼氢在苯并噁嗪树脂树脂固化过程交联发生反应形成化学键而达到同步交联的目的，而改善苯并噁嗪树脂的脆性，增加复合材料的力学强度，提高固化速率从而有利于降低筛板模压成型难度，提高了苯并噁嗪树脂的冲击韧性和黏结性，并改善了并并噁嗪树脂的流动性，仍保持苯并噁嗪树脂的优点，而且耐热性和模量高，引入苯并噁嗪树脂中能够提高基体筛板的韧性和强度，当筛板受到外力作用后，尤其是投料冲击和震荡跳汰冲击，发生形变，并在其内部产生许多细微的裂缝，而橡胶颗粒因横跨在强度高的苯并噁嗪裂缝上，可减缓裂缝的继续扩张，橡胶粒子本身也要发生形变，也消耗能量，能抵抗更大的冲击，材料得到了增韧增强；而橡塑增韧机理是在体系中橡胶相，连续贯穿于热固性树脂苯并噁嗪网络中，在进行橡胶增韧后，以苯并噁嗪基体的增韧体系，对外界冲击能主要靠形成的银纹来吸收，交联网络中既保持了良好的韧性、低吸水率，同时又保持了良好的强度，苯并噁嗪也具有较好的耐腐蚀性，其引入并未引起耐腐蚀性的大幅度下降。

相比现有技术本发明具有如下优点：

首先，本发明并未使用以往氟橡胶的吸酸剂，包括氧化镁等，而是利用氟橡胶在硫化过程中释放的卤化氢，利用活泼氢在苯并噁嗪树脂树脂固化过程交联发生反应形成化学键而达到同步交联的目的，而改善苯并噁嗪树脂的脆性，增加复合材料的力学强度，提高固化速率从而有利于降低筛板模压成型难度，通过氟橡胶压延层叠堆积制备筛板，具有强度高的玄武岩骨架，具有优良的表面性能、坚韧致密，抗渗透力强、能耐多种化学品腐蚀，耐水和耐酸碱腐蚀性能极佳，且具有模量高，强度好，耐热高，低收缩，以及较好的加工使用性能，生产的筛板具有很高的强度、刚度和承载能力，结构坚固，抗震抗拉能力强，便于加工，有效筛分面积大，用于多种介质的过滤和筛选，适应细度范围广，维修简便。可负重强度大，耐高温，耐腐蚀，机械性能好，安全可靠，腐蚀矿物以及腐蚀环境下，使用耐久度高。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

其中，玄武岩织物DZXB-WFPM600石金，氟含量60%、粒径D5050μm、平均片层厚度5nm的氟化石墨烯、氟橡胶VitonA401C、微晶石墨粉WT95-45。

首先、氟橡胶混合混炼胶料按重量份数计，氟橡胶88phr、促进剂DZ0.5phr、微晶石墨粉13.5phr、氟化石墨烯0.7phr依次称量即得，将氟橡胶混合胶料在开炼过程中加入B-m双酚A苯并噁嗪树脂，开炼完成后，进行混炼，混炼工艺为四棱转子的速比为1∶1.15、转速40rpm、顶栓对物料的单位压力0.2MPa、填充系数0.55、密炼时间10min，开炼工艺为加料顺序氟橡胶、氟化石墨烯、微晶石墨粉、促进剂，炼匀后加入氟橡胶质量25%的苯并噁嗪AIBZ321，前辊转速27.5rpm、前后辊速比1:1.15、蒸汽压力0.4MPa、辊筒间隙2mm、前辊50℃、后辊45℃、薄通8次，开炼时间10min，下料冷却至25℃，得橡塑预混物；其次、返炼工艺为前辊转速27.5rpm、前后辊速比1:1.15、蒸汽压力0.4MPa、辊筒间隙1mm、前辊55℃、后辊50℃、薄通10次，下料冷却，硫化工艺为15MPa下平板硫化150℃下50min，所述的后熟化工艺为烘箱中180℃下12h，将橡塑预混物返炼后，通过压料装置压入挤出机螺杆内，螺杆不断地将物料往前输送，经机头过滤除去杂质挤出片状物料，由传送带送入压延机。为防止金属混入物料内而损伤辊筒表面，在进入压延机之前片状物料要经过金属探测仪。螺杆直径250mm、长径比L/D是6∶1、压缩比2、机筒温度50℃、机颈温度50℃、机头温度50℃，压延压力3MPa。压延时下辊50℃，中辊温度应控制在60℃，上辊温度应控制在80℃，双面挤出压延成片，返炼过程中加入硫化剂，硫化剂为氟橡胶质量0.5%的N,N-双肉桂叉-1,6-己二胺，得压延橡胶片，压延基布为玄武岩基布，玄武岩基布为经酚类活化剂和胺类交联剂质量比1∶1.15的混合物浸渍的四轴向经编玄武岩织物，其中浸渍含量8%，纱线束的铺层结构是90°/-45°/0°/45°，纱线束为玄武岩纤维无捻粗纱，其中玄武岩纤维原丝的直径是13μm，其中的酚类活化剂为粘合剂RS，胺类交联剂由六甲氧基甲基蜜胺；然后、将压延橡胶片裁切条状，按照筛板模具均匀堆叠填充后，织物2层，模压成型、硫化、后熟化，筛孔尺寸（12mm×12mm），外形尺寸（2000mm×1200mm×20mm），即得耐腐蚀橡胶模压筛板。

其中产品胶料的拉伸强度为42.27MPa、硬度82.6邵氏A、延伸率281.5%；浸泡腐蚀性36.5%盐酸70℃144h拉强保持率85.8%、体积膨胀率3.2%，36.5%盐酸35℃365d拉强保持率73.6%、体积膨胀率4.4%，质量分数45%氢氧化钠144h拉强保持率77.5%、体积膨胀率2.0%，泰伯（Taber）磨耗量，0.102g（100g，H-22，1000转）。

实施例2

其中，氟橡胶VitonA402C、玄武岩织物DZXB-WFPM600石金，氟含量60%、粒径D5060μm、平均片层厚度10nm的氟化石墨烯、微晶石墨粉WT92-75。

第一、氟橡胶混合混炼胶料按重量份数计，氟橡胶99phr、促进剂CZ1phr、微晶石墨粉14.8phr、氟化石墨烯0.98phr依次称量即得，将氟橡胶混合胶料在开炼过程中加入B-m双酚A苯并噁嗪树脂AIBZ321，开炼完成后，进行混炼，混炼工艺为四棱转子的速比为1∶1.18、转速80rpm、顶栓对物料的单位压力0.45MPa、填充系数0.80、密炼时间15min，开炼工艺为加料顺序氟橡胶、氟化石墨烯、微晶石墨粉、促进剂，炼匀后加入氟橡胶质量30%的苯并噁嗪，前辊转速28.5rpm、前后辊速比1.28、蒸汽压力0.5MPa、辊筒间隙3mm、前辊55℃、后辊50℃、薄通10次，开炼时间15min，下料冷却至30℃，得橡塑预混物；第二、返炼工艺为前辊转速28.5rpm、前后辊速比1.28、蒸汽压力0.5MPa、辊筒间隙2mm、前辊60℃、后辊55℃、薄通12次，下料冷却，硫化工艺为20MPa下平板硫化160℃下60min，所述的后熟化工艺为烘箱中205℃下16h，将橡塑预混物返炼后双面挤出压延成片，返炼过程中加入硫化剂-氟橡胶质量1%的己二胺碳酸盐，通过压料装置压入挤出机螺杆内，螺杆不断地将物料往前输送，经机头过滤除去杂质挤出片状物料，由传送带送入压延机。为防止金属混入物料内而损伤辊筒表面，在进入压延机之前金属探测仪探测，其中挤压机螺杆直径250mm、长径比L/D6∶1、压缩比2、机筒温度60℃、机颈温度60℃、机头温度60℃，压延压力3MPa。压延时下辊50℃，中辊温度应控制在60℃，上辊温度应控制在80℃，得压延橡胶片，压延基布为玄武岩基布，玄武岩基布为经酚类活化剂和胺类交联剂质量比1∶1.15的混合物浸渍的四轴向经编玄武岩织物，其中浸渍含量10%，纱线束的铺层结构是90°/-45°/0°/45°，纱线束为玄武岩纤维无捻粗纱，其中玄武岩纤维原丝的直径是9μm，其中的酚类活化剂为粘合剂RE，胺类交联剂是粘合剂H-80；第三、将压延橡胶片裁切条状，按照筛板模具均匀堆叠填充后，织物2层，模压成型、硫化、后熟化，筛孔尺寸（12mm×12mm），外形尺寸（2000mm×1200mm×20mm），即得耐腐蚀橡胶模压筛板。

其中产品胶料的拉伸强度为45.63MPa、硬度86.3邵氏A、延伸率273.4%；浸泡腐蚀性36.5%盐酸70℃144h拉强保持率85.6%、体积膨胀率3.3%，36.5%盐酸35℃365d拉强保持率73.8%、体积膨胀率4.5%，质量分数45%氢氧化钠144h拉强保持率77.6%、体积膨胀率1.9%，泰伯（Taber）磨耗量，0.101g（100g，H-22，1000转）。

其次，筛网需要具有一定的机械强度才能作为筛网使用，通过设计正交实验L₉（3⁴）来分析在不同因素影响的情况下橡胶强度差异，以寻找具有较好强度的筛板配比并且具有良好的耐腐蚀性能，氟橡胶占比最多，故因素A为氟橡胶，对应水平依次为10份、11份、12份；因素B为苯并噁嗪，对应水平依次为1份、2份、3份；因素C为微晶石墨粉，对应水平依次为0.5份、1份、1.5份；因素D为氟化石墨烯，对应依次分别为0.1份、0.15份、0.2份；按照实施例2的的工艺方法制备,只是耐腐蚀筛板胶料组分配比不同，结果见表1。

表1参考实施例2方法的耐腐蚀筛板胶料的正交试验性能测试结果

序号	氟橡胶	苯并噁嗪	微晶石墨粉	氟化石墨烯	拉伸强度MPa
						1	10	1	0.5	0.1	38.86
2	10	1	0.5	0.1	36.37
						3	10	1	0.5	0.1	43.02
4	11	2	1	0.15	34.72
						5	11	2	1	0.15	37.06
6	11	2	1	0.15	38.49
						7	12	3	1.5	0.2	36.39
8	12	3	1.5	0.2	33.04
						9	12	3	1.5	0.2	44.12
K<sub>1</sub>	118.257	109.978	110.391	120.048	-
						K<sub>2</sub>	110.277	106.471	115.216	111.255	-
K<sub>3</sub>	113.551	125.636	116.478	110.781	-
						k<sub>1</sub>	39.419	36.659	36.797	40.016	-
k<sub>2</sub>	36.759	35.490	38.405	37.085	-
						k<sub>3</sub>	37.850	41.879	38.826	36.927	-
R	2.660	5.219	0.421	0.158	-

可见，B＞A＞D＞C，较好配方是A₁B₃C₃D₁，实施例2的步骤三的氟橡胶混合混炼胶料比例与其相近，而实施例2的拉伸强度45.63MPa，能够满足聚氨酯筛板的强度要求。

注：参考GB/T33091-2016聚氨酯筛板中的胶料性能要求进行检测。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：第一、将氟橡胶混合胶料在开炼过程中加入苯并噁嗪，开炼完成后，进行混炼，得橡塑预混物；第二、将橡塑预混物返炼后双面挤出压延成片，返炼过程中加入硫化剂，得压延橡胶片，压延基布为玄武岩基布；第三、将压延橡胶片裁切条状，按照筛板模具均匀堆叠填充后，模压成型、硫化、后熟化，即得耐腐蚀橡胶模压筛板。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，其特征在于，其中所述步骤一苯并噁嗪为B-m双酚A苯并噁嗪树脂。

3.根据权利要求1所述的耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，其特征在于，所述步骤一的氟橡胶混合混炼胶料按重量份数计，氟橡胶88~99phr、促进剂0.5~1phr、微晶石墨粉13.5~14.8phr、氟化石墨烯0.7~0.98phr依次称量即得，所述的促进剂为促进剂DZ、促进剂CZ的其中一种。

4.根据权利要求1所述的耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，其特征在于，所述步骤一的混炼工艺为四棱转子的速比为1∶1.15~1∶1.18、转速40~80rpm、顶栓对物料的单位压力0.2~0.45MPa、填充系数0.55~0.80、密炼时间10~15min，开炼工艺为加料顺序氟橡胶、氟化石墨烯、微晶石墨粉、促进剂，炼匀后加入氟橡胶质量25~30%的苯并噁嗪，前辊转速27.5~28.5rpm、前后辊速比1:1.15~1.28、蒸汽压力0.4~0.5MPa、辊筒间隙2~3mm、前辊50~55℃、后辊45~50℃、薄通8~10次，开炼时间10~15min，下料冷却。

5.根据权利要求1所述的耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，其特征在于，所述步骤二的玄武岩基布为经酚类活化剂和胺类交联剂质量比1∶1.15的混合物浸渍的四轴向经编玄武岩织物，其中浸渍含量8~10%，纱线束的铺层结构是90°/-45°/0°/45°，纱线束为玄武岩纤维无捻粗纱，其中玄武岩纤维原丝的直径是9~13μm，其中的酚类活化剂为粘合剂RS或粘合剂RE中的其中一种或多种，胺类交联剂由六甲氧基甲基蜜胺或粘合剂H-80中的其中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的耐腐蚀橡胶模压筛板的生产方法，其特征在于，所述步骤二的返炼工艺为前辊转速27.5~28.5rpm、前后辊速比1:1.15~1.28、蒸汽压力0.4~0.5MPa、辊筒间隙1~2mm、前辊55~60℃、后辊50~55℃、薄通10~12次，下料冷却，硫化工艺为15~20MPa下平板硫化150~160℃下50~60min，所述步骤三的后熟化工艺为烘箱中180~205℃下12~16h，所述硫化剂为氟橡胶质量的0.5%~1的N,N-双肉桂叉-1,6-己二胺或己二胺碳酸盐中的其中一种。