CN113583305A - 熔融与化学改性联合收割机履带材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种熔融与化学改性联合收割机履带材料及其制备方法，所述材料以天然橡胶NR‑SCRWF、溶聚丁苯橡胶SSBR‑2557TH、塑料型氯化聚乙烯和人造杜仲橡胶TPI为主要原料，并添加了DCPC改性树脂、抗撕裂树脂、增粘树脂，同时复合了多种功能性助剂对材料进行改性。本发明材料具有优异的拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性能等，将其制成联合收割机履带，综合性能较为理想、使用寿命长，适宜大规模推广应用。

Description

熔融与化学改性联合收割机履带材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及农用联合收割机用的橡塑改性材料，具体涉及一种熔融与化学改性联合收割机履带材料及其制备方法。
背景技术
履带是组成稻/麦联合收割机的基本单元，传统履带采用金属制成，行走时很不平稳、易断裂、维修困难，在硬化的水泥道路上行驶振动大，机架容易磨损变形，又易破坏路面。为减轻金属履带对路面的破坏，减轻土地的地面压缩比，提高乘坐舒适度，提高履带的物理性能和防化功能，减小震动和噪声，提高耐磨性能，提高履带转向的撕裂强度，橡胶履带越来越受到欢迎，然而，目前的橡胶材料作为联合收割机履带，各方面性能不太理想，因此，急需研制一种复合改性的橡胶履带材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种熔融与化学改性联合收割机履带材料及其制备方法，以解决现有金属履带弊端较多，现有橡胶材料性能不理想的问题。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：一种熔融与化学改性联合收割机履带材料，按重量份计，所述材料包含如下组分：
天然橡胶NR-SCRWF：85-95份、溶聚丁苯橡胶SSBR-2557TH：18-22份、塑料型氯化聚乙烯：8-12份、人造杜仲橡胶TPI：4-6份、分散剂PL-90：0.1-0.3份、光亮剂TM-80：0.2-0.4份、DCPC树脂：1-3份、抗撕裂树脂：2-4份、增粘树脂：1-3份、抗返原剂SR-534：1-2.5份、抗返原剂CSP-808：0.1-0.6份、氧化锌：4-6份、硬脂酸S.A：1-3份、防老剂ODA：1-2份、防老剂NAPM：1-2份、聚乙二醇PEG-4000：2-4份、白炭黑：9-11份、硅烷偶联剂Si-69：1-3份、滑石粉：7-9份、炭黑：48-52份、耐寒增塑剂DOS：8-10份、加工助剂WB-212：1-3份、促进剂NS：0.5-0.7份、促进剂CZ：0.3-0.5份、硫化剂PAS-80：1-2份、改性剂IDH：0.4-0.6份、改性剂HVA-2：0.5-1.5份。
所述塑料型氯化聚乙烯为CPE-150，抗撕裂树脂为抗撕裂树脂SL-509，增粘树脂为增粘树脂SL-1801。
所述白炭黑为高分散白炭黑，所述滑石粉为超细滑石粉，所述炭黑为炭黑N234。
本发明配方所用材料特性如下：
(1)主体材料造用(NR)天然橡胶，(SSBR)溶聚丁苯橡胶，(CPE)塑料型氯化聚乙烯，(TPI)人造杜仲橡胶(为减震阻尼剂)，极大地提高其阻尼性能，增强其材料域内装钢丝绳网状结构骨架的粘结性能。
(2)增塑剂使用了耐寒操作油DOS(癸二酸二辛脂)极大的改善了耐寒性能。
(3)使用了化学降解分散剂PL-90与抑霜剂TM-80并用，对具原生胶原材料进行打散再聚合，使其新聚合物密度再增密实度，大大提高耐溶剂性能。
(4)大剂量的使用了键合型防老剂ODA，NAPM，使耐寒增塑剂DOS(癸二酸二辛酯)环氧大豆油(稳定剂)的协同效应，与交联改性剂交联成网状，牢牢的交织在一起，使其没有被抽出的余地。
(5)使用了改性树脂DCPD，DCPC树脂是全新的二烯类交联型热固性树脂，其软化点较高，增粘效果好，稳定性强，具有耐冲击。刚性、优异的耐酸碱和极佳的耐低温性质，对橡胶的撕裂强度、磨耗性能、拉伸性能均有一定效应。DCPC树脂含有一定双键在硫化过程中产生交联反应，与补体系强共同对胶料理化产生影响效应。
(6)使用了抗撕树脂SL-509与增粘树脂SL-1801发生协效应，致使胶料反应的新聚合物撕裂强度翻倍增加。
(7)大剂量的使用了抗硫化返原剂SR534与CSP8008并用，产生的协同效应，致使新聚合履带的使用寿命在不断延长再延长。
(8)使用并对高分散白炭黑进行硅烷偶联处理，使之与生胶牢牢的接合在一起，使之降低生热，传导生热对新聚合物的聚合度得到改善。
(9)使用了多种操作助剂，如TM-80、PL-90、WB-212、PEG-4000等，在专业专用机械设备内，贯穿混炼的全过程。来保证特殊性能在设定范围内形成。
(10)使用了新型功能性助剂IDH，能与NR分子末端醛基发生化学反应，致使损耗因子tanδ明显能降低，能显著降低橡胶的动态生热，降低能量损耗，提高使用寿命，提高胶料回弹性。
(11)使用新型硫化剂PAS-80，PAS-80是一种有机聚合物加成结构的无毒、无臭硫给予体，具有不喷硫，不喷霜硫化特性。与橡胶的相容性良好，且能提高橡胶与骨架材料(钢丝或纤维)在热或高温的条件下粘合性能。
(12)多功能化学改性剂HVA-2，在专用专业机械的控制下，使特种多种特殊功能助剂的协同效应，反应效应，将原聚合物改性为原聚合物不曾有过的新聚合物功能─无限延长的履带使用寿命。
上述材质的制备方法包括以下步骤：
(a)预备：
(1)将加热式高、低双速搅拌机升温至62-68℃，待用；
(2)将加热式开炼机升温至78-82℃，待用；
(3)将加热、加压、正反转、调速密炼机升温108-112℃，待用；
(4)按配方准确称好原料备用；
(b)白炭黑与滑石粉偶联处理：
在加好温待用的搅拌机中加入白炭黑和滑石粉低速开车，在加料口滴加硅烷偶联剂si-69，滴加完毕立即转入高速搅拌，当温度到达105-110℃时，停车，用低速开车排料，出料后堆放1-3h，待用；
(c)在加好温待用的开炼机中加入人造杜仲橡胶TPI、塑料型氯化聚乙烯塑炼、PL-90，塑炼均匀，塑炼至接近透明时出片，待用；
(d)在开炼机中加入溶聚丁苯橡胶SSBR-2557TH、天然橡胶NR-SCRWF、TM-80塑炼、塑合，塑炼均匀，塑炼至透明时出片，待用；
(e)密炼机改性密炼：
在加好温待用的密炼机内加入步骤(c)所得的母胶、步骤(d)所得的母胶、步骤(b)处理好的白炭黑和滑石粉，落下上顶栓，密炼0.5-1.5min；提起上顶栓，加入DCPC改性树脂、抗撕裂树脂、增粘树脂，然后落下上顶栓，塑炼1.5-2.5min；二次提栓，加入抗硫化返原剂SR-534、抗硫化返原剂csp-8008，落栓混炼0.5-3min；再次提栓，加入防老剂ODA、NAPM、硬脂酸、PEG-4000，落下上顶栓，混炼1-2min；第四次提栓，再加入炭黑、加入加工助剂WB-212，落栓混炼，加压混炼2-4min，最后提栓，加入耐寒增塑剂DOS，落栓混炼，1.5-2.5min，停车、倒车、再混炼1.5-2.5min，转为正转混炼，当温度到达155℃出料，出料后强迫降至室温，停放3-5h，待用；
(f)开炼机加入硫化剂、改性剂：
在降温式开炼机上加入步骤(e)密炼好的母胶，待包辊后加入氧化锌，均匀后打卷一次，再加入促进剂NS、CZ，打卷一次，打三角包一次；再加入硫化剂PAS-80，混炼，混合均匀，打两角两卷，随着加入改性剂IDH、改性剂HVA-2，混炼，薄通，打三角包六次，打卷四次，均匀后下片，晾干，停放22-26h，即得所述材料。
一、本发明材料具有以下技术效果：
(1)具有极强性的抗返原性能；
(2)100％定伸应力和300％定伸应力不降反升，表现出旺盛的生命力；
(3)具有极高的拉伸性能；
(4)硬度的不降反升，表现出极高的交联密度，极大地提高耐溶剂性能；
(5)高倍地提高了抗撕裂性能；
(6)显著的提高了耐磨性能；
(7)较好的提高与改善了回弹性能；
(8)极好的改善了履带的减震性能；
(9)极大地延长了材料的寿命，使复合改性的履带的使用寿命—再延长。
二、本发明制备方法具有以下技术效果：
(1)确定了制备工作性能要求，主要性能以及这些性能的性能范围。
(2)确定了适应生产设备和制备工艺所必需的胶料的工艺性能及这些性能配比。
(3)选择性能达到胶料和硫化胶指定性能的主体材料，并确定其用量配比。
(4)为了达到复合改性天然橡胶的联合收割机履带及履带的高撕裂性能、高耐磨性能，及为了履带的使用超长寿命的要求，使用了常规材料以外的特殊用途的助剂材料，使用了特殊的工艺措施。
(5)选择了专用设备来保证材料特殊性能的形成。
(6)具有特定的工艺温度和加料顺序，且易于实施。
综上所述，本发明熔融与化学复合改性NR/SSBR/CPE/TPI复合材料制备的超长寿命的稻/麦两用联合收割机履带，属于首创，各方面性能都较为理想，适宜大规模推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，下述实施例仅作为说明，并不以任何方式限制本发明的保护范围。
本发明实施例中：
NR(天然橡胶)牌号SCRWF,海南天然橡胶产业集团股份有限公司；SSBR(溶聚丁苯橡胶)牌号2557TH，充油37.5份，中石油化工研究院产品；CPE(塑料型氯化聚乙烯)CPE-150，河北精细化工集团公司产品；多功能性DCPD树脂，德固萨化学有限公司；抗硫化返原剂，牌号SR534，美国沙多玛公司；CSP8008，广州坤橡材料科技有限公司；TPI，青岛第派新材料有限公司；HVA-2(多功能改性剂)，山西晋城精细化工有限公司；硫化剂(新型)PAS-80，上海京海化工有限公司；其他均为橡胶原材料市场常规市售产品。
实施例1
熔融与化学改性联合收割机履带材料的配方如表1所示：
表1(按重量份计)
材料 份 材料 份 材料 份
NR-SCRWF 90 ZnO/S.A 5/2 CZ 0.4
SSBR-2557TH 20 (防)ODA/NAPM 1.5/1.5 PAS-80 1.5
CPE-150 10 PEG-4000 3 IDH 0.5
TPI 5 高分散白炭黑 10 HVA-2 1.0
TM-80/PL-90 0.3/0.2 Si-69(偶联剂) 2 合计 232.5
DCPC树脂 2 超细滑石粉 8 含 47.1％
抗撕裂树脂 3 炭黑N234 50
增粘树脂SL-1801 2 增塑剂DOS 9
抗返原剂SL-534 1.5 WB-212 2
抗返原剂CSP-8008 0.5 NS 0.6
材料的制备方法如下：
<1>预备：
(1)将加热式高、低双速搅拌机升温至65℃，待用；
(2)将加热式开炼机升温至80℃，待用；
(3)将加热、加压、正反转、调速密炼机升温110℃，待用；
(4)按配方标准称好原料备用。
<2>白炭黑与滑石粉偶联处理：
在加好温待用的搅拌机中加入白炭黑和滑石粉低速开车，在加料口滴加硅烷偶联剂si-69，滴加完毕立即转入高速搅拌，视温度表显示出108℃时，停车，用低速开车排料，出料后，堆放2h后待用。
<3>在加好温待用的开炼机上，加入TPI、CPE-150塑炼，塑炼均匀，至似透明而非透明时，出片自然松散，待用。
<4>随后在开炼机上加入SSBR-2557TH，加入NR-SCRWF塑炼、塑合，塑炼均匀，塑炼至透明时出片，待用。
<5>密炼机改性密炼：
在加好温待用的密炼机内加入步骤(c)所得的母胶、步骤(d)所得的母胶、步骤(b)处理好的白炭黑和滑石粉，落下上顶栓，密炼1min；提起上顶栓，加入DCPC改性树脂、抗撕裂树脂、增粘树脂，然后落下上顶栓，塑炼2min；二次提栓，加入抗硫化返原剂SR-534、抗硫化返原剂csp-8008，落栓混炼2min；再次提栓，加入防老剂ODA、NAPM、硬脂酸、PEG-4000，落下上顶栓，混炼1.5min；第四次提栓，再加入炭黑、加入加工助剂WB-212，落栓混炼，加压混炼3min，最后提栓，加入耐寒增塑剂DOS，落栓混炼2min，停车、倒车、再混炼2min，转为正转混炼，当温度到达155℃出料，出料后强迫降至室温，停放4h，待用；
<6>开炼机加入硫化剂、改性剂：
在降温式开炼机上加入步骤(e)密炼好的母胶，待包辊后加入氧化锌，均匀后打卷一次，再加入促进剂NS、CZ，打卷一次，打三角包一次；再加入硫化剂PAS-80，混炼，混合均匀，打两角两卷，随着加入改性剂IDH、改性剂HVA-2，混炼，薄通，打三角包六次，打卷四次，均匀后下片，晾干，停放24h，即得所述材料。
实施例2性能检测
依据相关国家标准对实施例1的试样进行测试。测试结果见表2和表3所示。
表2：材料的物理性能(150℃×10mpa×t90)
Figure BDA0003190003560000061
从上表可以看出：优质配方的各项性能均十分优异，完全满足水稻/大麦两用联合收割机履带的使用要求。
随后我们又对该改性材料进行了过硫化试验(即破坏性实验)，复合改性材料制备的履带的寿命长短，取决于胶料的寿命长短。
正硫化点150℃×t90(28min)与150℃×120min过硫化试验对比结果如表3所示：
表3：
Figure BDA0003190003560000062
Figure BDA0003190003560000071
以上表对比测试结果可以看出：过硫化试验即(破坏性试验)非常理想，甚至优于正硫化实验结果，说明熔融加专用机械加化学复合改性的新聚合物非常成功，产生意想不到的技术效果。从上面150℃×120min过硫化试验还可以看出，复合改性的NR/SSBR/CPE/TPI复合改性材料具有以下性能：
(1)抗硫化返原性能非常好，表现在100％定伸应力及300％定伸应力不但不降低，反而在增长。表明新聚合物的链煅在交联—断裂—交联—断裂—再交联—再断裂—再交联。表征是其生命力在延长，表明复合改性后新聚合物的履带的使用寿命在延长、再延长。
(2)邵A硬度不但不下降，反而在增加，表明耐溶剂性能得到极大的提高。
(3)撕裂性能显明提高，撕裂性能显示出翻倍的提高。
(4)耐磨性能明显提高。
(5)回弹性能显著提高。
(6)减震性能明显改善。
(7)粘合性能明显改善。
(8)具有极高的拉伸性能，拉伸强度表示坚挺，不但没有被破坏掉，反而仅仅只有微微降低。伸长率表明少量降低，充分的表明复合改性的橡/塑稻/麦两用联合收割机履带的使用寿命延长，表现出了超长的使用寿命。

Claims (4)

1.一种熔融与化学改性联合收割机履带材料，其特征在于，按重量份计，所述材料包含如下组分：
天然橡胶NR-SCRWF：85-95份、溶聚丁苯橡胶SSBR-2557TH：18-22份、塑料型氯化聚乙烯：8-12份、人造杜仲橡胶TPI：4-6份、分散剂PL-90：0.1-0.3份、光亮剂TM-80：0.2-0.4份、DCPC树脂：1-3份、抗撕裂树脂：2-4份、增粘树脂：1-3份、抗返原剂SR-534：1-2.5份、抗返原剂CSP-808：0.1-0.6份、氧化锌：4-6份、硬脂酸S.A：1-3份、防老剂 ODA：1-2份、防老剂NAPM：1-2份、聚乙二醇PEG-4000：2-4份、白炭黑：9-11份、硅烷偶联剂Si-69：1-3份、滑石粉：7-9份、炭黑：48-52份、耐寒增塑剂DOS：8-10份、加工助剂WB-212：1-3份、促进剂NS：0.5-0.7份、促进剂CZ：0.3-0.5份、硫化剂PAS-80：1-2份、改性剂IDH：0.4-0.6份、改性剂HVA-2：0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的熔融与化学改性联合收割机履带材料，其特征在于，所述塑料型氯化聚乙烯为CPE-150，抗撕裂树脂为抗撕裂树脂SL-509，增粘树脂为增粘树脂SL-1801。
3.根据权利要求1所述的熔融与化学改性联合收割机履带材料，其特征在于，所述白炭黑为高分散白炭黑，所述滑石粉为超细滑石粉，所述炭黑为炭黑N234。
4.权利要求1-3任一所述材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）预备：
（1）将加热式高、低双速搅拌机升温至62-68℃，待用；
（2）将加热式开炼机升温至78-82℃，待用；
（3）将加热、加压、正反转、调速密炼机升温108-112℃，待用；
（4）按配方准确称好原料备用；
（b）白炭黑与滑石粉偶联处理：
在加好温待用的搅拌机中加入白炭黑和滑石粉低速开车，在加料口滴加硅烷偶联剂si-69，滴加完毕立即转入高速搅拌，当温度到达105-110℃时，停车，用低速开车排料，出料后堆放1-3h，待用；
（c）在加好温待用的开炼机中加入人造杜仲橡胶TPI、塑料型氯化聚乙烯塑炼，PL-90塑炼均匀，塑炼至接近透明时出片，待用；
（d）在开炼机中加入溶聚丁苯橡胶SSBR-2557TH、天然橡胶NR-SCRWF、TM-80塑炼、塑合，塑炼均匀，塑炼至透明时出片，待用；
（e）密炼机改性密炼：
在加好温待用的密炼机内加入步骤（c）所得的母胶、步骤（d）所得的母胶、步骤（b）处理好的白炭黑和滑石粉，落下上顶栓，密炼0.5-1.5min；提起上顶栓，加入DCPC改性树脂、抗撕裂树脂、增粘树脂，然后落下上顶栓，塑炼1.5-2.5min；二次提栓，加入抗硫化返原剂SR-534、抗硫化返原剂csp-8008，落栓混炼0.5-3min；再次提栓，加入防老剂 ODA、NAPM、硬脂酸、PEG-4000，落下上顶栓，混炼1-2min；第四次提栓，再加入炭黑、加入加工助剂WB-212，落栓混炼，加压混炼2-4min，最后提栓，加入耐寒增塑剂DOS，落栓混炼1.5-2.5min，停车、倒车、再混炼1.5-2.5min，转为正转混炼，当温度到达155℃出料，出料后强迫降至室温，停放3-5h，待用；
（f）开炼机加入硫化剂、改性剂：
在降温式开炼机上加入步骤（e）密炼好的母胶，待包辊后加入氧化锌，均匀后打卷一次，再加入促进剂NS、CZ，打卷一次，打三角包一次；再加入硫化剂PAS-80，混炼，混合均匀，打两角两卷，随着加入改性剂IDH、改性剂HVA-2，混炼，薄通，打三角包六次，打卷四次，均匀后下片，晾干，停放22-26h，即得所述材料。
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