一种输送带覆盖胶及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种输送带覆盖胶及其制备方法和应用，所述输送带覆盖胶按照重量份数包括如下组分：聚氯乙烯20‑30份，丁腈橡胶70‑90份，增粘剂1‑5份，阻燃剂1‑55份和添加剂1‑118份；所述增粘剂包括脂肪烃石油树脂。所述增粘剂在聚氯乙烯和丁腈橡胶中分布性良好，形成网络结构，不仅能稳定提高所得输送带覆盖胶的断裂拉伸强度，还使输送带覆盖胶老化过程中硬度和断裂伸长率维持在相对稳定的水平，提高了输送带覆盖胶的耐老化性和安全性；特定重量份数的添加，使得所述输送带覆盖胶的综合性能较为优异。

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种输送带覆盖胶及其制备方法和应用。

背景技术

PVG整芯阻燃输送带是煤矿井下运输的主要工具之一，需要具有良好的阻燃性能、静态和动态粘合性能以及柔韧性。PVG阻燃输送带覆盖胶主体材料通常采用丁腈橡胶(NBR)和聚氯乙烯(PVC)糊树脂并用。NBR极性较强，分子链柔顺性差，给加工和使用带来一定困难，特别是在温度较低的季节这种情况更为严重。此外，胶料中通常添加大量氯化石蜡，高温加工时易产生氯化氢等促进胶料热老化的物质，影响输送带的生产和使用。

CN104761847A公开了一种阻燃输送带覆盖胶及其制备工艺，所述阻燃输送带覆盖胶的配方(质量份)为聚氯乙烯100份，增塑剂55-65份，阻燃剂16-21份，抗静电剂1-4份，导电填料3-6份，稳定剂3-6份，润滑剂1-3份，填料28-36份，其公开的阻燃输送带覆盖胶配方通过对其原有的阻燃体系、增塑体系和稳定体系进行了优化设计，且通过合理控制制备过程中的各个工艺参数，制备出的输送带覆盖胶的阻燃性好，耐磨性高，能够使用寿命长，且制备工艺简单。但是其公开的阻燃输送带覆盖胶的配方并未考虑粘合性能对阻燃输送带覆盖胶的影响。

CN107266738A公开了一种耐酸碱印刷胶辊用胶，其公开的耐酸碱印刷胶辊用胶按照质量份数包括以下组分：70-90份中高丙烯腈含量丁腈橡胶、5-15份天然橡胶、5-15份氯丁橡胶、10-15份聚氯乙烯、2-3份促进剂CZ、1-2份促进剂TMTD、3-5份氧化锌、1-2份硬脂酸、30-40份白炭黑、2-6份钛白粉、1-2份防老剂2246、0.4-0.8份防老剂H、10-30份增塑剂DOP、2-5份增粘剂、1.0-2.0份硫黄、0.2-0.4份防焦剂、1-2份偶联剂Si69。其公开的耐酸碱印刷胶辊用胶能够较好地耐受酸碱溶液，综合性能良好，使用寿命长，能够满足酸碱使用环境对印刷胶辊的需求。虽然其公开的耐酸碱印刷胶辊用胶涉及了增粘剂，但研究重点集中对在耐酸碱性的探索，并未考虑增粘剂对橡胶带来的影响。

综上所述，开发一种在保证输送带各项物理和安全性能的基础上，能提高粘合性能、柔韧性和耐老化性能的输送带覆盖胶至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种输送带覆盖胶及其制备方法和应用，所述输送带覆盖胶在保证输送带各项物理和安全性能的基础上，能提高力学性能和耐老化性能，综合性能优异。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种输送带覆盖胶，所述输送带覆盖胶按照重量份数包括如下组分：聚氯乙烯20-30份，丁腈橡胶70-90份，增粘剂1-5份，阻燃剂1-55份和添加剂1-118份；

所述增粘剂包括脂肪烃石油树脂。

本发明提供了一种输送带覆盖胶，所述输送带覆盖胶中添加了1-5重量份的增粘剂。脂肪烃石油树脂在聚氯乙烯和丁腈橡胶中分布性良好，形成网络结构，不仅能稳定提高所得输送带覆盖胶的断裂拉伸强度，还使输送带覆盖胶老化过程中力学性能维持在相对稳定的水平，提高了输送带覆盖胶的耐老化性和安全性；特定重量份数增粘剂的添加，使得所述输送带覆盖胶的综合性能优异，添加量过高，会使输送带覆盖胶的硬度受到较大损失，影响其在实际应用中的性能，添加量过低，不足以提高输送带覆盖胶的断裂拉伸强度。

所述聚氯乙烯的重量份数为20-30份，例如21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份等。

所述丁腈橡胶的重量份数为70-90份，例如72份、74份、76份、78份、80份、82份、84份、86份、88份等。

所述增粘剂的重量份数为1-5份，例如2份、3份、4份等。

所述阻燃剂的重量份数为1-55份，例如5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份等。

所述添加剂的重量份数为1-118份，例如5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份等。

优选地，所述脂肪烃石油树脂包括CK-90。本发明所述CK-90能有效提高输送带覆盖胶的断裂拉伸强度和耐老化性能。

优选地，所述阻燃剂包括阻燃剂FRN-255、三氧化二锑、氯化石蜡(CP-52)或氢氧化镁(MH)中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：阻燃剂FRN-255和三氧化二锑的组合，三氧化二锑、氯化石蜡和氢氧化镁的组合，阻燃剂FRN-255、三氧化二锑、氯化石蜡和氢氧化镁的组合等。

优选地，所述输送带覆盖胶中阻燃剂FRN-255的重量份数为1-3份，例如1份、1.5份、2份、2.5份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中三氧化二锑的重量份数为8-12份，例如9份、10份、11份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中氯化石蜡的重量份数为36-40份，例如37份、38份、39份等。

优选地，所述添加剂包括补强剂、促进剂、硫化剂、防老剂、增塑剂或润滑剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：补强剂和促进剂的组合，补强剂、促进剂和硫化剂的组合，补强剂、促进剂、硫化剂和防老剂的组合，补强剂、促进剂、硫化剂、防老剂和增塑剂的组合，补强剂、促进剂、硫化剂、防老剂、增塑剂和润滑剂的组合等。

优选地，所述补强剂包括炭黑和/或氢氧化镁。

优选地，所述输送带覆盖胶中补强剂的重量份数为15-85份，例如20份、30份、40份、50份、60份、70份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中炭黑的重量份数为50-60份，例如51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中氢氧化镁的重量份数为15-25份，例如16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份等。

优选地，所述促进剂包括二硫化二苯并噻唑(促进剂DM)和/或N-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂NOBS)。

优选地，所述输送带覆盖胶中促进剂的重量份数为1-8份，例如2份、3份、4份、5份、6份、7份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中二硫化二苯并噻唑的重量份数为3-5份，例如3.5份、4份、4.5份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中N-2-苯并噻唑次磺酰胺的重量份数为1-3份，例如1.5份、2份、2.5份等。

优选地，所述硫化剂包括硫磺和/或氧化锌。

优选地，所述输送带覆盖胶中硫化剂的重量份数为1-8份，例如2份、3份、4份、5份、6份、7份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中硫磺的重量份数为1-2份，例如1份、1.5份、2份等。

优选地，所述输送带覆盖胶中氧化锌的重量份数为4-6份，例如4.5份、5份、5.5份等。

优选地，所述防老剂包括对苯二胺类防老剂。

优选地，所述对苯二胺类防老剂包括N-环己基-N'-苯基对苯二胺(防老剂4010)或N-异丙基-N'-苯基对苯二胺(防老剂IPPD)。

优选地，所述输送带覆盖胶中防老剂的重量份数为1-3份，例如1.5份、2份、2.5份等。

优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。

优选地，所述输送带覆盖胶中增塑剂的重量份数为5-10份，例如6份、7份、8份、9份等。

优选地，所述润滑剂包括硬脂酸钡。

优选地，所述输送带覆盖胶中润滑剂的重量份数为2-4份，例如2.5份、3份、3.5份等。

第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的输送带覆盖胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将聚氯乙烯、丁腈橡胶、增粘剂、阻燃剂和添加剂按照重量份数搅拌混合，塑炼，硫化，压片成型，得到所述输送带覆盖胶。

优选地，所述塑炼在双辊筒开炼机中进行。

优选地，所述塑炼的时间为20-30分钟，例如21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟等。

优选地，所述双辊筒开炼机的前辊温度为150-155℃，例如151℃、152℃、153℃、154℃、155℃等。

优选地，所述双辊筒开炼机的后辊温度为145-150℃，例如146℃、147℃、148℃、149℃等。

优选地，所述硫化在平板硫化机中进行。

优选地，所述压片成型前进行合膜。

优选地，所述合膜的压力为3-5MPa，例如3.5MPa、4MPa、4.5MPa等。

优选地，所述压片成型时的温度为160-170℃，例如161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃等。

优选地，所述压片成型时的压力为10-15MPa，例如11MPa、12MPa、13MPa、14MPa等。

优选地，所述压片成型的时间为5-10分钟，例如6分钟、7分钟、8分钟、9分钟等。

作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

将聚氯乙烯、丁腈橡胶、增粘剂、阻燃剂和添加剂按照重量份数搅拌混合，在前辊温度为150-155℃，后辊温度为145-150℃的双辊筒开炼机中塑炼20-30分钟后，在平板硫化机进行硫化，再在3-5MPa的压力下合膜，合膜后在160-170℃和10-15MPa的条件下压片5-10分钟成型，得到所述输送带覆盖胶。

第三方面，本发明提供一种第一方面所述的输送带覆盖胶在煤矿井下运输中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的输送带覆盖胶中通过添加脂肪烃石油树脂作为增粘剂，其在聚氯乙烯和丁腈橡胶中分布性良好，形成网络结构，不仅能稳定提高所得输送带覆盖胶的断裂拉伸强度，还使输送带覆盖胶老化过程中力学性能维持在相对稳定的水平，提高了输送带覆盖胶的耐老化性和安全性；

(2)本发明中通过调控增粘剂中脂肪烃石油树脂的含量，其与聚氯乙烯和丁腈橡胶相互配合，使得所述输送带覆盖胶的综合性能优异，可同时提高输送带覆盖胶的硬度和断裂拉伸强度。本发明所述输送带的覆盖胶的断裂拉伸强度在15.0MPa以上，断裂伸长率在387％以上，硬度在66-70SHA°范围内，具有优异的力学性能，随着老化时间的延长，硬度最小的变化幅度在平均值±2SHA°范围内，断裂拉伸强度变化的幅度最低可至平均值±0.2MPa，断裂伸长率有同样的表现，耐老化性能和稳定性优异，产品安全性能较高。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供了一种输送带覆盖胶，所述输送带覆盖胶按照重量份数包括如下组分：聚氯乙烯20份(购于济宁中银电化有限公司，牌号P440)，丁腈橡胶80份(购于宁波顺泽橡胶有限公司，牌号NBR-2707)，炭黑N220 50份(购于济南德蓝化工，牌号N220)，氧化锌5份，三氧化二锑10份(购于益阳闪星锑业有限公司)，防老剂(防老剂4010)2份，硫磺1.5份(购于上海顿美新材料科技有限公司，牌号硫磺OT20)，促进剂DM 5份，促进剂NOBS 2份，CP-52 38份(购于南京国威化工有限公司，牌号CP-52)，MH 20份，硬脂酸钡3份(购于溧阳市森马化工有限公司)，阻燃剂FRN-255 2份(购于安徽鼎联新材料科技有限公司，牌号FRN-255)，DOP 7份(购于山东齐鲁增塑剂有限公司)和增粘剂CK-90 1份(购于荣盛化工有限公司)。

上述输送带覆盖胶的制备方法包括如下步骤：

将上述各组分按照重量份数搅拌混合，在前辊温度为152℃，后辊温度为148℃的双辊筒开炼机中塑炼25分钟后，在平板硫化机进行硫化，再在5MPa的压力下合膜，合膜后在165℃和11MPa的条件下压片8分钟成型，得到所述输送带覆盖胶。

实施例2-5

实施例2-5与实施例1的区别在于增粘剂CK-90的重量份数分别为2份(实施例2)、3份(实施例3)、4份(实施例4)和5份(实施例5)，其余均与实施例1相同。

实施例6

本实施例提供了一种输送带覆盖胶，所述输送带覆盖胶按照重量份数包括如下组分：聚氯乙烯30份(购于济宁中银电化有限公司，牌号P440)，丁腈橡胶70份(购于宁波顺泽橡胶有限公司，牌号NBR-2707)，炭黑N220 60份购于济南德蓝化工，牌号N220，氧化锌4份，三氧化二锑12份(购于益阳闪星锑业有限公司)，防老剂(防老剂IPPD)1份，硫磺2份(购于上海顿美新材料科技有限公司，牌号硫磺OT20)，促进剂DM 4份，促进剂NOBS 1份，CP-52 40份(购于南京国威化工有限公司，牌号CP-52)，MH 15份，硬脂酸钡2份，阻燃剂FRN-255 1份(购于安徽鼎联新材料科技有限公司，牌号FRN-255)，DOP 10份(购于山东齐鲁增塑剂有限公司)和增粘剂CK-90 1份(购于荣盛化工有限公司)。

上述输送带覆盖胶的制备方法包括如下步骤：

将上述各组分按照重量份数搅拌混合，在前辊温度为150℃，后辊温度为150℃的双辊筒开炼机中塑炼20分钟后，在平板硫化机进行硫化，再在3MPa的压力下合膜，合膜后在170℃和10MPa的条件下压片5分钟成型，得到所述输送带覆盖胶。

实施例7

本实施例提供了一种输送带覆盖胶，所述输送带覆盖胶按照重量份数包括如下组分：聚氯乙烯25份(购于济宁中银电化有限公司，牌号P440)，丁腈橡胶75份(购于波顺泽橡胶有限公司，牌号NBR-2707)，炭黑N220 55份(购于济南德蓝化工，牌号N220)，氧化锌6份，三氧化二锑8份(购于益阳闪星锑业有限公司)，防老剂3份(防老剂4010)，硫磺1份(购于上海顿美新材料科技有限公司，牌号硫磺OT20)，促进剂DM 3份，促进剂NOBS 3份，CP-52 36份(购于南京国威化工有限公司，牌号CP-52)，MH 25份，硬脂酸钡4份(购于溧阳市森马化工有限公司)，阻燃剂FRN-255 3份(购于安徽鼎联新材料科技有限公司，牌号FRN-255)，DOP 5份和增粘剂CK-90 1份(购于荣盛化工有限公司)。

上述输送带覆盖胶的制备方法包括如下步骤：

将上述各组分按照重量份数搅拌混合，在前辊温度为155℃，后辊温度为145℃的双辊筒开炼机中塑炼30分钟后，在平板硫化机进行硫化，再在4MPa的压力下合膜，合膜后在160℃和15MPa的条件下压片10分钟成型，得到所述输送带覆盖胶。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于增粘剂为等重量份数的增粘剂80A-51(购于荣盛化工有限公司)，其余均与实施例1相同。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于不添加增粘剂CK-90，其余均与实施例1相同。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于增粘剂CK-90的重量份数为8份，其余均与实施例1相同。

性能测试

将实施例1-7和对比例1-3所述输送带覆盖胶常温摆放24小时后，将输送带覆盖胶放在冲片机平台上，把哑铃状的裁刀放在输送带覆盖胶上，手动旋转机轮，分别裁取进行性能测试实验的胶片，胶片均裁成哑铃状，哑铃状胶条的厚度、宽度和长度分别为2.0mm、3.0mm和30mm，进行如下测试：在硬度机和微机控制电子万能试验机上测试其力学性能，燃烧实验以及耐高温老化试验。

(1)力学性能测试：

拉伸强度和断裂伸长率：在微机控制电子万能试验机上两端夹住胶片的上下端，进行拉力试验。

硬度：将哑铃状的胶片放在硬度机上测试。

测试结果汇总于表1中。

(2)燃烧实验：使用酒精喷灯烧烤胶片30秒后，立即取出酒精喷灯，用秒表测出胶片火焰完全熄灭的时间。

测试结果汇总于表2中。

(3)耐高温老化实验：在热空气中进行老化，烘箱温度控制在165-175℃。

测试结果汇总于表3-5中。

表1

分析表1数据可知，本发明所述输送带的覆盖胶的断裂拉伸强度在15.0MPa以上，断裂伸长率在387％以上，硬度在66-70SHA°范围内，具有优异的力学性能。

分析对比例1与实施例1可知，对比例1的断裂拉伸强度和断裂伸长率均较低，证明中采用增粘剂CK-90比其他增粘剂更有利于输送带覆盖胶断裂拉伸强度的提升。

分析对比例2-3与实施例1-5可知，随着增粘剂CK-90用量的增加，输送带覆盖胶的断裂伸长率逐渐提高，断裂拉伸强度先增大后减小，实施例3中的断裂拉伸强度最大，在实施例1-5中断裂拉伸强度和断裂伸长率的数值范围更有利于输送带覆盖胶的应用，证明增粘剂CK-90的重量份数为1-5份时所得的输送带覆盖胶综合性能更好。

表2

分析表2数据可知，实施例1-5和对比例2-3中的输送带覆盖胶的有烟燃烧实验平均值和最高值以及无烟燃烧实验平均值和最高值虽然无明显差距，但仍然表现出一定的优势，即不同用量的增粘剂CK-90对输送带覆盖胶阻燃性能影响不大，但仍然需要保持在特定的范围内。

表3

分析表3数据可知，本发明所述输送带随着老化时间的延长，硬度变化的幅度最大在平均值±4SHA°范围内(实施例1的变化幅度为68±4SHA°)，而最小的变化幅度在平均值±2SHA°范围内(实施例4的变化幅度在69±2SHA°范围内)，耐老化性能优异，产品稳定，安全性较高。

分析对比例1与实施例1可知，随着老化时间的延长，对比例1的硬度在80±8SHA°范围内浮动，变化幅度较大，证明增粘剂CK-90相对于其他增粘剂来说，在输送带覆盖胶老化过程中，能使输送带覆盖胶老化过程的硬度处于相对稳定的范围内。

分析对比例2-3与实施例1-5可知，随着老化时间的延长，对比例2-3的硬度变化幅度较大，对比例2在66±12SHA°范围内浮动，对比例3在66±9SHA°范围内浮动，证明增粘剂CK-90的重量份数为1-5份范围内所得输送带覆盖胶在老化过程中硬度变化较为稳定。

表4

分析表4数据可知，本发明所述输送带随着老化时间的延长的断裂拉伸强度变化的幅度最低可至平均值±0.2MPa，稳定性较好。

分析对比例1与实施例1可知，随着老化时间的延长，对比例1的断裂拉伸强度下降，且变化幅度较大(在10.5±2.4MPa范围内浮动)，证明增粘剂CK-90相对于其他增粘剂来说，在输送带覆盖胶老化过程中，能使输送带覆盖胶老化过程的断裂拉伸强度处于相对稳定的范围内。

分析对比例2-3与实施例1-5可知，随着老化时间的延长，对比例2-3的断裂拉伸强度下降，变化幅度较大，证明增粘剂CK-90的重量份数为1-5份范围内所得输送带覆盖胶在老化过程中断裂拉伸强度变化较为稳定。

表5

分析表5数据可知，本发明所述输送带随着老化时间的延长断裂伸长率变化幅度较小，性能稳定。

分析对比例1与实施例1可知，随着老化时间的延长，对比例1的断裂伸长率发生下降且变化幅度较大，在老化60min后，断裂伸长率从371％降低至221％，变化率为40.5％(由(371-221)/371计算得到)，而实施例1-5断裂伸长率的变化率(计算方式同对比例2)均低于40％，且大多数低于34％，增粘剂CK-90相对于其他增粘剂来说，在输送带覆盖胶老化过程中，能使输送带覆盖胶老化过程的断裂伸长率处于相对稳定的变化范围内。

分析对比例2-3与实施例1-5可知，随着老化时间的延长，对比例2-3的断裂伸长率发生下降且变化幅度较大，证明增粘剂CK-90的重量份数为1-5份范围内所得输送带覆盖胶在老化过程中断裂伸长率变化较为稳定。

从表3-表5结果可知，采用1-5重量份数，尤其是3重量份数的增粘剂CK-90所得的输送带覆盖胶在老化过程中力学性能稳定，耐老化性能得以提高，安全性较高。

综上所述，本发明所述输送带覆盖胶粘结强度较高，兼具较好的阻燃性，耐老化性能得以提高，安全性较高。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。