專利名稱：一種輕質(zhì)高強橡膠輸送帶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)高強橡膠輸送帶及其制備方法，特別適用于煤礦、冶金、礦山等行業(yè)的長距離物料輸送。
背景技術(shù)：
橡膠輸送帶在各行業(yè)，尤其是重型的運輸業(yè)中發(fā)揮著極其重要的作用。隨著橡膠輸送帶向著長距離、高速度、大寬度、大輸送量發(fā)展，輸送帶的動力能耗面臨著巨大挑戰(zhàn)。鋼絲繩芯橡膠輸送帶，目前廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電廠、港口等行業(yè)，是大運量、長距離物料輸送最常用的輸送帶。從使用壽命上看，國產(chǎn)鋼絲繩輸送帶使用壽命一般為8 10年，而發(fā)達國家鋼絲繩輸送帶的使用壽命為15年以上。然而鋼絲繩輸送帶的最大缺點是帶體重量大，運送及使用中動力能耗較大，因此解決長距離輸送帶的節(jié)能，控制輸送帶動力能耗， 降低生產(chǎn)及運作成本，是非常必要的。長距離輸送帶的能耗，其主要影響因素是輸送帶帶體的自重。影響帶體自重，有兩個重要方面。第一，輸送帶骨架材料；第二，輸送帶橡膠材料的填充體系。為了降低帶體自重，根據(jù)輸送帶性能的要求，首先從骨架材料的選材著手。當(dāng)今可選用的骨架材料主要有鋼絲、錦綸、滌綸、高強力人造絲和各種短纖維。從減輕帶體自重的角度考慮，盡量選用比重小的骨架材料，有機合成纖維比金屬材料的比重小得多，可優(yōu)先考慮采用化纖。然而，由于強度和成本問題，目前長距離輸送帶的骨架材料仍以鋼絲繩芯為主。芳綸纖維，既有鋼絲的強度，又有傳統(tǒng)合成纖維的柔性。日本普利司通公司(JP 2008105847A)報道了芳綸作為骨架材料的橡膠輸送帶，它具有優(yōu)良的耐磨、抗切割和耐火特性。日本普利司通公司和橫濱公司已實現(xiàn)芳綸骨架大型輸送帶的工業(yè)化生產(chǎn)。與傳統(tǒng)鋼絲輸送帶相比，芳綸輸送帶在保持帶體強度不下降的情況下，質(zhì)量減少30% 60%，由于采用了有機纖維，帶芯也不再受電磁干擾，同時還提高了耐磨性，因此非常適用于礦山和港口等現(xiàn)場的長距離物料輸送。但芳綸纖維的昂貴價格限制了其廣泛應(yīng)用。超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)是上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的高性能纖維，由于分子量極高，主鏈結(jié)合好，取向度、結(jié)晶度高，密度小(0. 97g/mm3)，具有突出的抗沖擊、抗切割韌性、電絕緣性和耐磨性，其強度與芳綸纖維相近。超高分子量聚乙烯纖維的模量、抗紫外線能力、耐各類化學(xué)物品腐蝕性和加工性能均比芳綸纖維要好，而且密度僅為芳綸纖維的 2/3，高模碳纖維的1/2，價格比芳綸纖維低30% 50%。目前，UHMWPE纖維的主要用途是制作軟質(zhì)防彈服、防刺衣、輕質(zhì)防彈頭盔、防彈裝甲及艦艇、船舶等。我國是世界上四個可生產(chǎn)UHMWPE纖維的國家(荷蘭、美國、日本及中國)之一，已具備年產(chǎn)300噸的生產(chǎn)能力。但是，超高分子量聚乙烯纖維在橡膠行業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用至今還未見報道。超高分子量聚乙烯纖維是輕質(zhì)高強橡膠輸送帶使用的一種潛在新型骨架材料。然而，超高分子量聚乙烯纖維由于其高度的取向和高結(jié)晶性能，使得其表面光滑近乎完美，從而帶來自粘與互粘性差的缺點。超高分子量聚乙烯纖維的熔點低(145°C)，其加工溫度一般小于(135°C)，無法承受一般橡膠制品的硫化溫度(150°C左右)，也帶來其耐熱性能差的弱點。由于其低熔點和低耐熱性，無法滿足一般橡膠制品的成型工藝條件，因而阻礙了超高分子量聚乙烯纖維在橡膠行業(yè)中的應(yīng)用。為了改善UHMWPE纖維的表面活性，研究者用各種方法對UHMWPE纖維加以改性，主要有等離子體處理、化學(xué)氧化法、化學(xué)接枝法、壓延法及涂層法等。西北大學(xué)王永科等用過氧化氫酶催化的方法對UHMWPE進行氧化刻蝕，增大了聚乙烯的表面粗糙度，提高了其表面能[過氧化氫酶催化聚乙烯表面改性的研究，西北大學(xué)學(xué)報，2007，37 ) :55-57.]。王結(jié)良在[Studies onsurface modification of UHMWPE fibers via UV initiated grafting, AppliedSurface Science, 2006，253 :668-673.]中報道了采用UV輻射接枝的方法對超高分子量聚乙烯纖維進行表面改性，用高能紫外光照之后接枝活性較高的丙烯酰胺，可以提高超高分子量聚乙烯纖維和環(huán)氧樹脂的界面粘合。總體而言，以上的表面改性方法僅針對于超高分子量聚乙烯與樹脂的粘合性能， 但未見提高與橡膠粘合性能的報道，而且以上改性方法步驟繁瑣，成本高，處理過程中產(chǎn)生毒性物質(zhì)，不僅對環(huán)境造成污染，還對超高分子量聚乙烯本身易造成強度損傷，不宜工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)高強橡膠輸送帶及其制備方法，采用經(jīng)等離子體表面處理的超高分子量聚乙烯與聚酯的混編帆布為骨架材料，經(jīng)過含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液進行浸膠處理，并在低溫硫化的條件下將覆蓋膠、粘合膠與骨架層進行共硫化，使得到的輸送帶輕質(zhì)高強耐用，采用這種輸送帶可以大大節(jié)省輸送能耗。本發(fā)明的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶由骨架層、粘合膠和上、下覆蓋膠疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中骨架層為超高分子量聚乙烯帆布，是一種超高分子量聚乙烯纖維與聚酯纖維或尼龍纖維的混編帆布，徑向為超高分子量聚乙烯纖維，緯向為聚酯纖維或尼龍纖維。本發(fā)明采用的骨架層的徑向斷裂強度> 400N/mm，緯向斷裂強度> 200N/mm。骨架層的層數(shù)為單層或多層， 通常優(yōu)選1-5層，每層骨架層均經(jīng)含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液進行浸膠處理。骨架層在輸送帶中起承載重量的作用。粘合膠的作用是使得骨架材料層間以及骨架材料與覆蓋膠之間具有良好的粘合強度。覆蓋膠的作用是保護骨架材料，傳遞動力和輸送物料。含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液的基本組成和質(zhì)量含量為(1)間苯二酚 3% ；(2)甲醛0· 3% 2% ；(3)膠乳30% 50% ；(4)氫氧化鈉:0· 01% ；(5)硅烷偶聯(lián)劑1 % 10 % ；(6)其余為水，與其它組份合計100%。所述的膠乳可為下列膠乳中的一種或它們的混合物氯磺化聚乙烯膠乳、氯丁膠乳、丁腈膠乳或氫化丁腈膠乳。本發(fā)明所選擇的膠乳具有較高的極性，可以改善與表面活性較低的超高分子量聚乙烯的粘合效果。所述的硅烷偶聯(lián)劑最好為水溶性的硅烷偶聯(lián)劑，可以采用通式為foiSiX(4_n)的硅烷偶聯(lián)劑，式中η的范圍是1-3，R為可與高分子聚合物結(jié)合的有機官能團，如氨基、縮水甘油醚環(huán)氧丙基、環(huán)氧基、巰基、丙烯酰氧基等；X為可水解的基團，如烷氧基、芳氧基、酰基、氯
基等ο等離子體處理過的超高分子量聚乙烯帆布，表面有一定的羥基和羧基，在浸膠過程中，可與硅烷偶聯(lián)劑的親水基團形成氫鍵和化學(xué)鍵，使含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液附著在帆布表面。浸膠過程浸膠時間不易過長，否則會使帆布變硬。粘合膠的基本組成及質(zhì)量份數(shù)為(1)天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體(其中天然橡膠與合成橡膠的質(zhì)量比優(yōu)選為 20/80 80/20) 100 份；(2)硫化劑:0· 5 5份;(3)促進劑:0· 2 4. 0 份;(4)增粘劑1 10份;(5)補強劑30 70份;(6)防老劑1 5份;(7)活性劑1 10份;(8)增塑劑:5 20份。覆蓋膠的基本組成及質(zhì)量份數(shù)為(1)天然橡膠與丁苯橡膠混合橡膠基體(其中天然橡膠與合成橡膠的質(zhì)量比優(yōu)選為 20/80 80/20) 100 份；(2)硫化劑:0· 5 5份;(3)促進劑:0· 2 4. 0 份;(4)補強劑40 70份；(5)防老劑1 5份;(6)活性劑1 10份;(7)增塑劑5 20份。所述的粘合膠、覆蓋膠中的合成橡膠可以選自下列橡膠中的一種或它們的混合物丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠。所述的粘合膠、覆蓋膠硫化劑均可以采用硫磺、N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺或三烯
丙基三聚氰酸酯。所述的粘合膠、覆蓋膠促進劑均可以采用下列物質(zhì)中的一種或它們的混合物二甲基二硫代氨基甲酸鋅(PZ)、二乙基二硫代氨基甲酸鋅(ZDC)、N-乙基-苯基二硫代氨基甲酸鋅(PX)、二丁基二硫代氨基甲酸鋅GBEC)、二芐基二硫代氨基甲酸鋅(DBEC)、二異丁基二硫代氨基甲酸鋅(IZ)。促進劑的使用可以縮短硫化時間。所述粘合膠的增粘劑可以采用下列物質(zhì)中的一種或它們的混合物石油系樹脂 (如C5石油樹脂)、萜烯樹脂(如GR-10)、松香脂(如松香、氫化松香樹脂)等。增粘劑的作用是提高粘合膠與骨架層的粘合性能。粘合膠所用的補強劑為炭黑、白炭黑或兩者的混合物。炭黑優(yōu)選粒徑< 50nm的炭黑，如N550、N330、N220或N115，白炭黑優(yōu)選為氣相法白炭黑。覆蓋膠所用的補強劑為炭黑，優(yōu)選粒徑< 50nm的炭黑，如N550、N330、N220或附15，其作用是提高強度和耐磨性能。本發(fā)明對粘合膠、覆蓋膠所用的防老劑、活性劑、增塑劑，沒有特別要求，均為橡膠領(lǐng)域通常采用的制劑。本發(fā)明還提供了一種上述輕質(zhì)高強橡膠輸送帶的制備方法，具體步驟和條件為(1)骨架層的浸膠處理配制含硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液將水、間苯二酚、甲醛、氫氧化鈉在20 60°C下攪拌反應(yīng)2 10h，得到酚醛(RF)樹脂溶液。另將膠乳與硅烷偶聯(lián)劑攪拌混合均勻后，再與酚醛樹脂溶液混合，攪拌均勻后，常溫放置8 30小時。骨架層的浸膠處理將等離子體處理的超高分子量聚乙烯帆布(市售產(chǎn)品)在浸膠液中浸漬1 5min后，在100 150°C溫度下放置1 15min，使含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液附著在帆布表面。骨架層在浸膠液中浸漬后，在一定的溫度下熱處理，熱處理時間太短則導(dǎo)致浸膠液與帆布表面反應(yīng)不完全；熱處理時間過長則使得浸膠液中與橡膠反應(yīng)的活性基團減少。(2)粘合膠的制備將天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體、增粘劑、補強劑、防老劑、活性劑、增塑劑等組分按比例混合均勻得到混煉膠，再加入硫化劑和促進劑進行二段混煉，將二段混煉后的膠料制成片狀的粘合膠。(3)覆蓋膠的制備將天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體、補強劑、防老劑、活性劑、增塑劑等組分按比例混合均勻得到混煉膠，再加入硫化劑和促進劑進行二段混煉，將二段混煉后的膠料制成片狀的覆蓋膠。(4)輸送帶帶坯的制備將步驟(1)的經(jīng)浸膠處理的骨架層與粘合膠和覆蓋膠疊放在一起形成完整的輸送帶帶坯。(5)輸送帶的硫化將輸送帶帶坯進行硫化，硫化溫度為90 120°C，硫化壓力為5 20MPa，硫化時間為10 60分鐘。硫化完成后經(jīng)冷卻定型，即可得到輕質(zhì)高強橡膠輸送帶。本發(fā)明所述的粘合膠和覆蓋膠均為天然橡膠與合成橡膠的混合橡膠基體，其雙鍵含量較多，可以在低溫(90-120°C)下進行共硫化，不會對超高分子量聚乙烯纖維造成熔融損傷。在硫化過程中，硅烷偶聯(lián)劑中的有機基團，可與粘合膠發(fā)生共交聯(lián)，形成橡膠網(wǎng)絡(luò)，提供良好的粘合作用。本發(fā)明的效果(1)骨架層采用輕質(zhì)高強度的超高分子量聚乙烯纖維和聚酯混編帆布替代傳統(tǒng)的鋼絲繩，在相同強度規(guī)格下，具有優(yōu)良的抗沖擊疲勞、抗切割韌性和耐腐蝕性，重量減輕 75%左右，明顯降低輸送能耗；(2)輸送帶采用織物芯的疊層結(jié)構(gòu)來替代原來的鋼絲繩芯輸送帶，不僅省去了鋼絲繩輸送帶的成型設(shè)備，大大降低了生產(chǎn)成本，還具有厚度薄，韌性好，易卷曲等優(yōu)點；(3)所采用的低溫硫化技術(shù)有效避免了橡膠硫化過程對超高分子量聚乙烯纖維造成的熔融損傷，開拓了超高分子量聚乙烯纖維在橡膠制品中的應(yīng)用領(lǐng)域；
(4)采用含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液對超高分子量聚乙烯帆布進行浸膠處理，提高了超高分子量聚乙烯與橡膠的粘合性能，工藝簡單，成本低，易于工業(yè)化。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的描述，但不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。
具體實施例方式實施例1 (1)骨架層的浸膠處理浸膠液的制備在攪拌槽中加入水、間苯二酚、甲醛、氫氧化鈉攪拌均勻后，在 40°C下反應(yīng)4h，得到酚醛樹脂溶液。在另外的攪拌槽中將氯磺化聚乙烯膠乳、硅烷偶聯(lián)劑KH560[342，3-環(huán)氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷]攪拌均勻，得到含有硅烷偶聯(lián)劑的膠乳。將酚醛樹脂溶液緩慢加入到含有硅烷偶聯(lián)劑的膠乳中，攪拌均勻。常溫放置16小時，得到浸膠液。加入的各組份的質(zhì)量百分含量為水54. 19%、間苯二酚1. 86%、甲醛1 %、 氫氧化鈉0. 05%、氯磺化聚乙烯膠乳41. 20%、硅烷偶聯(lián)劑KH5601. 7%。帆布的浸膠處理等離子體處理過的超高分子量聚乙烯帆布(寧波大成新材料股份有限公司提供，型號為DC-80)，在浸膠液中浸漬;3min后，在135°C下放置8min。(2)粘合膠的制備取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份30，丁苯橡膠(SBR150》質(zhì)量份70在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份5，硬脂酸質(zhì)量份2 ；防老劑4010NA質(zhì)量份1，RD 質(zhì)量份1 ；增粘劑RA質(zhì)量份1，BN-I質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N330質(zhì)量份20，氣相法白炭黑質(zhì)量份20 ；增塑劑芳烴油質(zhì)量份6，進行一段混煉。停放12小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8和促進劑ZDC質(zhì)量份2進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為0. 7mm的粘合膠。(3)覆蓋膠的制備取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份50，丁苯橡膠(SBR150》質(zhì)量份50在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份5，硬脂酸質(zhì)量份2 ；防老劑4010NA質(zhì)量份1，RD 質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N220質(zhì)量份50;增塑劑芳烴油質(zhì)量份6，進行一段混煉。停放12 小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8和促進劑ZDC質(zhì)量份2進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為8mm的上、下覆蓋膠。(4)輸送帶帶坯的制備骨架層經(jīng)過浸膠處理后，將兩層骨架層上、下及中間均通過粘合膠進行層間貼合， 再在其上下兩面貼附上、下覆蓋膠后形成完整的輸送帶帶坯。(5)輸送帶的硫化將輸送帶帶坯在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度為120°C，硫化壓力在15MPa， 硫化時間30分鐘。硫化完成后經(jīng)冷卻定型，得到輸送帶產(chǎn)品。實施例2 (1)骨架層的浸膠處理浸膠液的制備在攪拌槽中加入水、間苯二酚、甲醛、氫氧化鈉攪拌均勻后，在 30°C下反應(yīng)證，得到酚醛樹脂溶液。
在另外的攪拌槽中氯磺化聚乙烯膠乳、硅烷偶聯(lián)劑Wetlink-78(美國通用有機硅公司生產(chǎn)的r-縮水甘油醚環(huán)氧丙基甲基二乙氧基硅烷)攪拌均勻，得到含有硅烷偶聯(lián)劑的膠乳。
將酚醛樹脂溶液緩慢地加入到含有硅烷偶聯(lián)劑的膠乳中，攪拌均勻。常溫放置20 小時，得到浸膠液。加入的各組份的質(zhì)量百分含量為水45. 00%、間苯二酚2. 00%、甲醛 1. 03%、氫氧化鈉0. 06%、氯丁膠乳43. 00%、硅烷偶聯(lián)劑wetlink-788. 91%。
帆布的浸膠處理等離子體處理過的超高分子量聚乙烯帆布(寧波大成新材料股份有限公司提供，型號為DC-80)，在浸膠液中浸漬5min后，在140°C下放置5min。
(2)粘合膠的制備
取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份40，順丁橡膠(BR9000)質(zhì)量份60在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份5，硬脂酸質(zhì)量份3 ；防老劑4010NA質(zhì)量份2 ；增粘劑RA質(zhì)量份1，RS質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N220質(zhì)量份25，氣相法白炭黑質(zhì)量份15 ；增塑劑芳烴油質(zhì)量份6，進行一段混煉。停放12小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8和促進劑PX質(zhì)量份2進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為0. 8mm的粘合膠。
(3)覆蓋膠的制備
取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份60，順丁橡膠(BR9000)質(zhì)量份40在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份3，硬脂酸質(zhì)量份1 ；防老劑4010NA質(zhì)量份1，4020 質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N550質(zhì)量份50 ；增塑劑芳烴油質(zhì)量份6，進行一段混煉。停放12 小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8和促進劑PX質(zhì)量份2進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為IOmm的上、下覆蓋膠。
(4)輸送帶帶坯的制備
骨架層經(jīng)過浸膠處理后，將三層骨架層上、下及中間均通過粘合膠進行層間貼合， 再在其上下兩面貼附上、下覆蓋膠后形成完整的輸送帶帶坯。
(5)輸送帶的硫化
將輸送帶帶坯在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度為100°C，硫化壓力在15MPa， 硫化時間50分鐘。硫化完成后經(jīng)冷卻定型，得到輸送帶產(chǎn)品。
實施例3
(1)骨架層的浸膠處理
浸膠液的制備在攪拌槽中加入水、間苯二酚、甲醛、氫氧化鈉攪拌均勻后，在 50°C下反應(yīng)池，得到酚醛樹脂溶液。
在另外的攪拌槽中氯磺化聚乙烯膠乳、硅烷偶聯(lián)劑LG9800(異氰酸酯硅烷偶聯(lián)劑)攪拌均勻，得到含有硅烷偶聯(lián)劑的膠乳。
將酚醛樹脂溶液緩慢地加入到含有硅烷偶聯(lián)劑的膠乳中，攪拌均勻。常溫放置M 小時，得到浸膠液。加入的各組份的質(zhì)量百分含量為水56. 00%、間苯二酚1.50%、甲醛 0. 68%、氫氧化鈉0. 04%、氫化丁腈膠乳36. 57%、硅烷偶聯(lián)劑LG98005. 21%。
帆布的浸膠處理等離子體處理過的超高分子量聚乙烯帆布(寧波大成新材料股份有限公司提供，型號為DC-80)，在浸膠液中浸漬5min后，在120°C下放置13min。
(2)粘合膠的制備
取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份70，丁腈橡膠(NBR1704)質(zhì)量份30在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份3，硬脂酸質(zhì)量份1 ；防老劑4010NA質(zhì)量份2 ；增粘劑C5樹脂質(zhì)量份1，RS質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N550質(zhì)量份25，氣相法白炭黑質(zhì)量份15 ； 增塑劑芳烴油質(zhì)量份6，進行一段混煉。停放12小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8 和促進劑IZ質(zhì)量份4進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為0. 8mm的粘合膠。
(3)覆蓋膠的制備
取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份40，丁腈橡膠(NBR1704)質(zhì)量份60在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份5，硬脂酸質(zhì)量份3 ；防老劑4010嫩質(zhì)量份2，4020 質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N550質(zhì)量份70 ；增塑劑芳烴油質(zhì)量份15，進行一段混煉。停放12 小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8和促進劑ZDC質(zhì)量份4進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為6mm的上、下覆蓋膠。
(4)輸送帶帶坯的制備
骨架層經(jīng)過浸膠處理后，將四層骨架層上、下及中間均通過粘合膠進行層間貼合， 再在其上下兩面貼附上、下覆蓋膠后形成完整的輸送帶帶坯。
(5)輸送帶的硫化
將帶坯在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度為110°C，硫化壓力在15MPa，硫化時間45分鐘。硫化完成后經(jīng)冷卻定型，得到輸送帶產(chǎn)品。
對比例1
(1)骨架層的浸膠處理
浸膠液的制備在攪拌槽中加入水、間苯二酚、甲醛、氫氧化鈉攪拌均勻后，在 40°C下反應(yīng)4h，得到酚醛樹脂溶液。
將酚醛樹脂溶液緩慢地加入到乙烯吡啶膠乳中，攪拌均勻。常溫放置M小時，得到浸膠液。加入的各組份的質(zhì)量百分含量為水56. 00%、間苯二酚1.50%、甲醛0.68%、 氫氧化鈉0. 04%、乙烯吡啶膠乳46. 57%。
帆布的浸膠處理聚酯帆布(無錫太極實業(yè)有限公司提供，型號EP630)，在浸膠液中浸漬5min后，在235°C下放置!Min。
(2)粘合膠的制備
取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份70，丁苯橡膠(SBR150》質(zhì)量份30在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份3，硬脂酸質(zhì)量份1 ；防老劑4010NA質(zhì)量份2 ；增粘劑BN-1質(zhì)量份1，RS質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N550質(zhì)量份25，氣相法白炭黑質(zhì)量份15 ； 增塑劑芳烴油質(zhì)量份6，進行一段混煉。停放12小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8 和促進劑CZ質(zhì)量份2進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為0. 8mm的粘合膠。
(3)覆蓋膠的制備
取天然橡膠(SMRlO)質(zhì)量份40，丁苯橡膠(SBR150》質(zhì)量份60在密煉機中進行塑煉，然后依次加入活化劑氧化鋅質(zhì)量份5，硬脂酸質(zhì)量份3 ；防老劑4010嫩質(zhì)量份2，4020 質(zhì)量份1 ；補強劑炭黑N550質(zhì)量份70 ；增塑劑芳烴油質(zhì)量份15，進行一段混煉。停放12 小時后再在開煉機上加入硫磺質(zhì)量份1. 8和促進劑DM質(zhì)量份2進行二段混煉。將二段混煉后的膠料在擠出機上進行擠出出片，得到厚度為8mm的上、下覆蓋膠。(4)輸送帶帶坯的制備骨架層經(jīng)過浸膠處理后，將兩層骨架層上、下及中間均通過粘合膠進行層間貼合， 再在其上下兩面貼附上、下覆蓋膠后形成完整的輸送帶帶坯。(5)輸送帶的硫化將帶坯在平板硫化機上進行硫化，硫化溫度150°C，硫化壓力15MPa，硫化時間30
分鐘。硫化完成后經(jīng)冷卻定型，得到輸送帶產(chǎn)品。本發(fā)明粘合實驗將成品輸送帶切割成寬25mm，長IOOmm的試驗條。用刀具割開試驗條一端的橡膠層，分別夾在拉伸試驗機的上下夾具內(nèi)，以50mm/min的拉伸速度進行剝離實驗(測定方法按GB6759-86)。在拉力試驗機上以一定速度按“一次一層法”(A法)在試樣粘合層間引起一定長度的剝離，利用自動記錄的剝離力曲線計算粘合強度。常溫粘合實驗的條件室溫下；熱老化后的粘合實驗條件粘合試片經(jīng)過70°C *168h后再進行剝離實驗。對比例和實施例的粘合性能如表1所示。表1 本發(fā)明實施例及對比例產(chǎn)品的性能對比
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，由骨架層、粘合膠和上、下覆蓋膠疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中骨架層為超高分子量聚乙烯帆布，是一種超高分子量聚乙烯纖維與聚酯纖維或尼龍纖維的混編帆布，徑向為超高分子量聚乙烯纖維，緯向為聚酯纖維或尼龍纖維，骨架層的層數(shù)為單層或多層，每層骨架層均經(jīng)含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液進行浸膠處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是含有硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液的基本組成和質(zhì)量含量為間苯二酚 3% ； 甲醛0. 3% 2% ； 膠乳30% 50% ； 氫氧化鈉:0.01% ； 硅烷偶聯(lián)劑1^-10%; 其余為水；其中膠乳為下列膠乳中的一種或它們的混合物氯磺化聚乙烯膠乳、氯丁膠乳、丁腈膠乳或氫化丁腈膠乳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是粘合膠的基本組成及質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體100份；硫化劑0. 5 5份；促進劑0. 2 4. 0份;增粘劑1 10份；補強劑30 70份;防老劑1 5份；活性劑1 10份；增塑劑5 20份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是覆蓋膠的基本組成及質(zhì)量份數(shù)為天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體100份；硫化劑0. 5 5份；促進劑0. 2 4. 0份;補強劑40 70份;防老劑1 5份；活性劑1 10份；增塑劑5 20份。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是硅烷偶聯(lián)劑為通式toSiX(4_n)的硅烷偶聯(lián)劑，式中η的范圍是1_3，R為可與高分子聚合物結(jié)合的有機官能團，選自下列官能團中的一種或它們的組合氨基、縮水甘油醚環(huán)氧丙基、環(huán)氧基、巰基或丙烯酰氧基；X為可水解的基團，選自下列官能團中的一種或它們的組合烷氧基、芳氧基、?；蚵然?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3或4的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體的質(zhì)量比為20/80 80/20，其中合成橡膠為下列橡膠中的一種或它們的混合物丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是粘合膠、覆蓋膠硫化劑為硫磺、N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺或三烯丙基三聚氰酸酯；粘合膠、覆蓋膠促進劑選自下列物質(zhì)中的一種或它們的混合物二甲基二硫代氨基甲酸鋅、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、N-乙基-苯基二硫代氨基甲酸鋅、二丁基二硫代氨基甲酸鋅、二芐基二硫代氨基甲酸鋅、二異丁基二硫代氨基甲酸鋅。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是粘合膠的增粘劑選自下列物質(zhì)中的一種或它們的混合物石油系樹脂、萜烯樹脂、松香脂；粘合膠所用的補強劑選自炭黑、白炭黑或兩者的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶，其特征是覆蓋膠所用的補強劑為炭黑。
10.權(quán)利要求1-9所述任何一種輕質(zhì)高強橡膠輸送帶的制備方法，具體步驟和條件為(1)骨架層的浸膠處理配制含硅烷偶聯(lián)劑的浸膠液將水、間苯二酚、甲醛、氫氧化鈉在20 60°C下攪拌反應(yīng) 2 10h，得到酚醛樹脂溶液；另將膠乳與硅烷偶聯(lián)劑攪拌混合均勻后，再與酚醛樹脂溶液混合，攪拌均勻后，常溫放置8 30小時；骨架層的浸膠處理將等離子體處理的超高分子量聚乙烯帆布在浸膠液中浸漬1 5min后，在100 150°C溫度下放置1 15min ；(2)粘合膠的制備將天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體、增粘劑、補強劑、防老劑、活性劑、增塑劑按比例混合均勻得到混煉膠，再加入硫化劑和促進劑進行二段混煉，將二段混煉后的膠料制成片狀的粘合膠；(3)覆蓋膠的制備將天然橡膠與合成橡膠混合橡膠基體、補強劑、防老劑、活性劑、增塑劑按比例混合均勻得到混煉膠，再加入硫化劑和促進劑進行二段混煉，將二段混煉后的膠料制成片狀的覆蓋膠；(4)輸送帶帶坯的制備將步驟(1)的經(jīng)浸膠處理的骨架層與粘合膠和覆蓋膠疊放在一起形成完整的輸送帶帶坯；(5)輸送帶的硫化將輸送帶帶坯進行硫化，硫化溫度為90 120°C，硫化壓力為5 20MPa，硫化時間為 10 60分鐘，硫化完成后經(jīng)冷卻定型，得到輕質(zhì)高強橡膠輸送帶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)高強橡膠輸送帶及其制備方法，輸送帶由骨架層、粘合膠和上、下覆蓋膠疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，骨架層采用等離子體處理的超高分子量聚乙烯纖維與聚酯纖維的混編帆布，同時采用低溫硫化技術(shù)，在低溫下與粘合膠和覆蓋膠進行共硫化，解決了超高分子量聚乙烯纖維布與橡膠的粘合問題。與傳統(tǒng)鋼絲繩芯的高強力輸送帶相比，本發(fā)明的輕質(zhì)高強橡膠輸送帶不僅強度高、耐腐蝕、耐磨和抗沖擊疲勞性好，還大大減少了輸送帶的重量和厚度，從而節(jié)約運送動力能耗，預(yù)期具有更長的使用壽命和更好的節(jié)能環(huán)保性，特別適合煤礦、冶金、礦山等行業(yè)的長距離物料輸送。
文檔編號C09J109/06GK102530469SQ201110435669
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者包志方, 吳建國, 張立群, 王文才, 田明, 薩日娜, 袁佳春 申請人:北京化工大學(xué), 無錫寶通帶業(yè)股份有限公司