專利名稱：低硬度、高耐疲勞抽出性阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種以氯丁橡膠為主體膠料的低硬度、高耐疲勞抽出性阻燃輸送帶鋼絲繩芯膠及其制備方法，采用該芯膠制備的輸送帶可與各類大運量、長距離輸送機配套使用，主要應用于煤礦業等行業。
背景技術：
鋼絲繩芯輸送帶是以縱向定間距、等張力排列的高性能鍍鋅鋼絲繩為骨架材料，上下和兩邊外覆不同性能、不同厚度的芯膠、覆蓋膠經成型、硫化而成。鋼絲繩芯輸送帶具有強度高、伸長低、成槽性好、接頭可靠等優點，且安全性能(包括阻燃和抗靜電性能)比織物芯輸送帶好很多，可實現大運輸量、超長距離和不利地形條件下的經濟運輸，因而得到了廣泛的應用。鋼絲繩芯輸送帶按用途分，除普通型外，還有阻燃、耐寒、耐臭氧、耐熱等類型。鋼絲繩芯阻燃輸送帶的粘合性和阻燃性能對于其使用是非常重要的，其主要組成部分除優質鍍鋅鋼絲繩外，其粘合膠和覆蓋膠的主要原料組成為:NR(天然橡膠)，SBR(丁苯橡膠)，CR322 (氯丁橡膠)，氧化鋅，硫磺，氯化石蠟70，十溴二苯醚，氧化銻，氫氧化鋁，硼酸鋅，氧化鎂和阻燃劑MB-202以及防老劑、粘合劑、促進劑等。由于輸送帶的芯膠模量比鋼絲繩低很多，在受到同樣力的情況下，芯膠變形比鋼絲繩大很多，所以在鋼絲繩芯輸送帶的使用及運載過程中，因芯膠與鋼絲繩之間變形不一致引起的疲勞破壞是輸送帶疲勞破壞的主要原因之一。國標把鋼絲繩芯輸送帶的鋼絲疲勞抽出性能作為鋼絲繩芯輸送帶的一項檢測標準，所以在今后的輸送帶結構及配方設計的過程中，我們應該更加重視鋼絲繩的疲勞抽出性能。
若要降低芯膠與鋼絲繩之間的相對變形量，則需提高芯膠的模量，傳統的方法是增大炭黑填充量，但增加炭黑填充量會導致加工過程中填料分散不均；并且高填充量的混煉膠硬度高，十分不利于輸送帶的冷壓成型；填充量高也會使輸送帶成品在使用過程中生熱大，一方面不利于節能，另一方面持續不斷地累積熱量會使輸送帶的使用壽命降低。
發明內容
本發明的目的之一在于克服現有技術中存在的不足，提供一種低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其不僅具有良好的加工性能，而且疲勞抽出性能也得到提聞。本發明的另一個目的是提供所述阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的制備方法。按照本發明提供的技術方案:低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:包括以下原料組分:10-20重量份天然橡膠，10-20重量份順丁橡膠，60-80重量份氯丁橡膠CR3222，10-30重量份補強劑，10-20重量份粘合劑，40-80重量份阻燃劑，1-5重量份防老劑，1-4重量份硫磺、0-4重量份的硫化劑，2-4重量份氧化鋅，2-3重量份氧化鎂，1-2重量份促進劑，2-3重量份活化劑。所述天然橡膠是采用乳液絮凝法制備的。天然橡膠具有自增強性，擁有較高的力學強度，同時具有良好的加工性能，綜合性能較之其他橡膠更為優異。所述氯丁橡膠3222為合成橡膠，由于氯丁橡膠中含氯，在燃燒時可分解出氯化氫使火熄滅，可產生一定的阻燃效果，且氯丁橡膠具有良好的粘合性能，可與覆蓋膠及鋼絲繩達到很好的粘合。本發明中使用的氯丁橡膠CR3222是以硫磺和二硫化二異丙基磺原酸酯混合調節的氯丁二烯聚合物，阻燃穩定性好，門尼粘度適中，因此是阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的理想膠種。所述順丁橡膠為合成橡膠，順丁橡膠具有滯后損失少，生熱低，耐疲勞性能好等優點，在芯膠中使用可提高鋼絲繩芯膠的疲勞抽出性能，并且氯丁橡膠加工過程中易粘輥，并入適量的順丁橡膠可明顯改善氯丁橡膠粘輥性，使生產得以順利進行。所述補強劑為炭黑N550。所述活化劑為硬脂酸。所述硫化劑為DTDM。所述防老劑為防老劑BLE (丙酮與二苯胺高溫縮合物)。它使制品有良好的抗氧、耐熱老化及優越的耐屈撓性能，并且能提高橡膠制品與金屬的粘合力，并能改善膠料的流動性，硫化膠在動態疲勞期間生熱較低，所以防老劑BLE是阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的理想選擇。所述粘合劑為硼酰化鈷和白炭黑中的一種或幾種的混合物。最早使用的粘合劑一般為硬脂酸鈷、環烷酸鈷等，這類鈷`鹽初始粘合力較高，但老化后粘合力下降很快。由于硼酰化鈷極易釋放出活性鈷，同時也生成硼酰基，而硼酰基既有利于膠料的耐熱性，又有利于膠料的耐腐蝕性。因此使用硼酰化鈷可改善橡膠與鋼絲在熱、氧、蒸汽、濕氣、酸、堿等老化條件下的粘合性能，進而提高鋼絲繩在芯膠中的疲勞抽出性能。所述促進劑為促進劑NS (TBBS7N-叔丁基_2_苯并噻唑次磺酰胺)，選擇并采用合適的硫化體系，確保混煉膠具有良好的焦燒性能，利于后期進行復合加工，同時，獲得良好的交聯結構，確保硫化膠具有良好的耐疲勞性。所述阻燃劑為70#氯化石蠟、三氧化二銻和硼酸鋅中的一種或幾種的混合物。低硬度、高耐疲勞性阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的制備方法，其特征在于:包括以下工序步驟:
(1)塑煉:在雙輥開煉機上，加入60-80重量份的氯丁橡膠CR3222進行塑煉，到可塑度達到0.4以上時，加入10-20重量份的順丁橡膠及塑煉好的10-20重量份的天然橡膠共同塑煉為混煉膠料，塑煉時間為25 35分鐘，塑煉溫度為60°C以內；
(2)混煉:向所述混煉膠料中依次加入2-3重量份活化劑，1-5重量份的防老劑，10-20重量份的粘合劑，2-3重量份的氧化鎂，10-30重量份的補強劑，40-80重量份的阻燃劑，進行一段混煉；停放1(Γ12小時后，加入1-4重量份的硫磺，0-4重量份的硫化劑，1-2重量份的促進劑，2-4重量份的氧化鋅，在開煉機上混合均勻得到二段混煉膠；
(3)將獲得的二段混煉膠停放7、小時以上后，在擠出機上進行擠出出片，得到輸送帶芯膠膠片，擠出壓力為0.5-0.6MPa，擠出溫度為60_80°C。在常溫下，分別將上覆蓋膠與芯膠、下覆蓋膠與芯膠在成型臺上貼合成型，然后將上覆蓋膠與芯膠、下覆蓋膠與芯膠與ST1600鋼絲繩冷壓成型，將成型后的帶胚在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度范圍在14(Tl7(TC，硫化壓力在l(Tl5MPa ;硫化后的帶胚經過冷定型后，便可得到低硬度、高耐疲勞抽出性阻燃鋼絲繩芯輸送帶。本發明與現有技術相比，優點在于:
(1)本發明在不增大芯膠中炭黑填充量的前提下，通過調整阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠中的硫化體系，提高了阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的模量，從而使阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠不僅具有良好的加工性能，而且疲勞抽出性能得到提高。(2)本發明采用的硫化體系使芯膠混煉膠的焦燒時間延長，從而提升了加工安全性。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。以下實施例中所用的原料均為市場購買。實施例1
(O塑煉:在雙輥開煉機上，加入75重量份的氯丁橡膠CR3222進行塑煉，到可塑度達到0.4以上時，加入15重量份的順丁橡膠及塑煉好的10重量份的天然橡膠共同塑煉為混煉膠料，塑煉時間為25分鐘，塑煉溫度為60°C以內； (2)混煉:向所述混煉膠料中依次加入2重量份的硬脂酸，1.4重量份的防老劑BLE，
2重量份的硼酰化鈷，15重量份的白炭黑，2重量份的氧化鎂，22重量份的炭黑N550，45重量份的70#氯化石蠟，進行一段混煉；停放12小時后，加入I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重量份的氧化鋅，在開煉機上混合均勻得到二段混煉膠；
(3)將獲得的二段混煉膠停放9小時以上后，在擠出機上進行擠出出片，得到輸送帶芯膠膠片，擠出壓力為0.5-0.6MPa，擠出溫度為60_80°C。將所述輸送帶芯膠膠片在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度150°C，硫化壓力為IOMPa0其性能見表I。實施例2
(O塑煉:在雙輥開煉機上，加入75重量份的氯丁橡膠CR3222進行塑煉，到可塑度達到0.4以上時，加入15重量份的順丁橡膠及塑煉好的10重量份的天然橡膠共同塑煉為混煉膠料，塑煉時間為25分鐘，塑煉溫度為60°C以內；
(2)混煉:向所述混煉膠料中依次加入2重量份的硬脂酸，1.4重量份的防老劑BLE，2重量份的硼酰化鈷，15重量份的白炭黑，2重量份的氧化鎂，22重量份的炭黑N550，45重量份的70#氯化石蠟，進行一段混煉；停放12小時后，加入I重量份的硫磺，I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重量份的氧化鋅，在開煉機上混合均勻得到二段混煉膠；
(3)將獲得的二段混煉膠停放9小時以上后，在擠出機上進行擠出出片，得到輸送帶芯膠膠片，擠出壓力為0.5-0.6MPa，擠出溫度為60_80°C。將所述輸送帶芯膠膠片在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度150°C，硫化壓力為IOMPa0芯膠性能見表I。
實施例3
(O塑煉:在雙輥開煉機上，加入75重量份的氯丁橡膠CR3222進行塑煉，到可塑度達到0.4以上時，加入15重量份的順丁橡膠及塑煉好的10重量份的天然橡膠共同塑煉為混煉膠料，塑煉時間為25分鐘，塑煉溫度為60°C以內；
(2)混煉:向所述混煉膠料中依次加入2重量份的硬脂酸，1.4重量份的防老劑BLE，2重量份的硼酰化鈷，15重量份的白炭黑，2重量份的氧化鎂，22重量份的炭黑N550，45重量份的70#氯化石蠟，進行一段混煉；停放12小時后，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重量份的氧化鋅，在開煉機上混合均勻得到二段混煉膠；
(3)將獲得的二段混煉膠停放9小時以上后，在擠出機上進行擠出出片，得到輸送帶芯膠膠片，擠出壓力為0.5-0.6MPa，擠出溫度為60_80°C。將所述輸送帶芯膠膠片在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度150°C，硫化壓力為IOMPa0芯膠性能見表I。
表1:本發明對比例、實施例的性能比較
權利要求
1.低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:包括以下原料組分:10-20重量份天然橡膠，10-20重量份順丁橡膠，60-80重量份氯丁橡膠CR3222，10-30重量份補強劑，10-20重量份粘合劑，40-80重量份阻燃劑，1-5重量份防老劑，1-4重量份硫磺、0-4重量份的硫化劑，2-4重量份氧化鋅，2-3重量份氧化鎂，1-2重量份促進劑，2-3重量份活化劑。
2.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述天然橡膠是采用乳液絮凝法制備的。
3.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述氯丁橡膠3222是以硫磺和二硫化二異丙基磺原酸酯混合調節的氯丁二烯聚合物。
4.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述補強劑為炭黑N550。
5.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述粘合劑為硼酰化鈷和白炭黑中的一種或幾種的混合物。
6.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述阻燃劑為70#氯化石蠟、三氧化二銻和硼酸鋅中的一種或幾種的混合物。
7.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述防老劑為防老劑BLE，所述硫化劑為DTDM。
8.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述促進劑為促進劑NS。
9.如權利要求1所述的低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，其特征在于:所述活化劑為硬脂酸。
10.低硬度、高耐疲勞性阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的制備方法，其特征在于:包括以下工序步驟: (1)塑煉:在雙輥開煉機上，加入60-80重量份的氯丁橡膠CR3222進行塑煉，到可塑度達到0.4以上時，加入10-20重量份的順丁橡膠及塑煉好的10-20重量份的天然橡膠共同塑煉為混煉膠料，塑煉時間為25 35分鐘，塑煉溫度為60°C以內； (2)混煉:向所述混煉膠料中依次加入2-3重量份活化劑，1-5重量份的防老劑，10-20重量份的粘合劑，2-3重量份的氧化鎂，10-30重量份的補強劑，40-80重量份的阻燃劑，進行一段混煉；停放1(Γ12小時后，加入1-4重量份的硫磺，0-4重量份的硫化劑，1-2重量份的促進劑，2-4重量份的氧化鋅，在開煉機上混合均勻得到二段混煉膠； (3)將獲得的二段混煉膠停放7、小時以上后，在擠出機上進行擠出出片，得到輸送帶芯膠膠片，擠出壓力為0.5-0.6MPa，擠出溫度為60-80°C。
全文摘要
本發明涉及低硬度、高耐疲勞抽出性能的阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠，包括以下原料組分10-20重量份天然橡膠，10-20重量份順丁橡膠，60-80重量份氯丁橡膠CR3222，10-30重量份補強劑，10-20重量份粘合劑，40-80重量份阻燃劑，1-5重量份防老劑，1-4重量份硫磺、0-4重量份的硫化劑，2-4重量份氧化鋅，2-3重量份氧化鎂，1-2重量份促進劑，2-3重量份活化劑。本發明還提供了所述芯膠的制備方法。本發明在不增大芯膠中炭黑填充量的前提下，通過調整芯膠中的硫化體系，提高了阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠的模量，從而使阻燃鋼絲繩芯輸送帶芯膠不僅具有良好的加工性能，而且疲勞抽出性能得到提高。
文檔編號C08K5/09GK103113641SQ201310041389
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者王娜, 吳建國, 孫業斌, 曲成東, 張琦, 薩日娜, 范旭夢, 袁佳春, 張忠義, 許文波, 闞世交, 丁峰, 陳宇輝 申請人:無錫寶通帶業股份有限公司