一种阻燃型橡胶输送带材料及其制备方法与流程

本发明涉及输送带材料，尤其涉及一种阻燃型橡胶输送带材料及其制备方法。

背景技术：

1、橡胶输送带是带式输送机的主要部件，主要用于煤矿、化工、建筑、交通等部门的大规模连续化运输中，是现代工业物料及产品输送的重要手段，其用量极大。橡胶输送带的产品质量、规格品种及应用，在一定程度上标志着国民经济及技术的发展水平。

2、橡胶输送带主要由骨架材料和覆盖胶层组成。覆盖胶层是骨架材料的保护层，在工作时防止骨架材料受到运输物料的直接冲击、磨损和腐蚀等，以提高输送带的使用寿命，因此，为了满足运送物料的需求，覆盖层材料需要有较好的力学性能、耐磨性能，对于煤矿、化工、电力等领域，需要输送煤炭、矿石、粉状物质等，特别是在煤矿和化工领域，输送带的阻燃性能也是必不可少的，可以有效地提高生产效率和安全性。然而，市面上的橡胶输送带材料或多或少存在机械力学性能不足，耐磨性和阻燃性能不够，耐热老化性能仍然有待进一步提高等技术缺陷。

3、为了解决上述问题，授权公告号为cn116102825b的中国发明专利公开了一种无卤阻燃型橡胶输送带及其生产方法，所述无卤阻燃型橡胶输送带包括覆盖胶和骨架层，所述覆盖胶的原料包括以下重量份组分：氢化丁腈橡胶30-40份、甲基乙烯基苯基硅橡胶10-20份、三元乙丙橡胶50-65份、聚乙二醇10-20份、填料20-40份、微胶囊化氢氧化铝50-80份、交联剂3-5份、粘合剂20-25份、防老剂10-15份；所述氢化丁腈橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、三元乙丙橡胶三者的重量份满足以下标准：氢化丁腈橡胶+甲基乙烯基苯基硅橡胶＜三元乙丙橡胶。通过上述技术方案，解决了三元乙丙橡胶输送带的粘结性和耐磨性差的问题。然而，该材料耐热老化性能和机械力学性能仍然有待进一步提高。

4、可见，开发一种机械力学性能好，耐磨性和阻燃性优异，耐热老化性能佳的阻燃型橡胶输送带材料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进橡胶输送带领域的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种机械力学性能好，耐磨性和阻燃性优异，耐热老化性能佳的阻燃型橡胶输送带材料及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种阻燃型橡胶输送带材料，包括如下按重量份计的各原料制成：含磷杂菲结构及乙烯基的超支化聚硅氧烷10-20份、功能聚合物10-15份、丁苯橡胶40-50份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3-5份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1-3份、五氧化二磷0.8-1.2份、多聚磷酸0.3-0.5份、硫化剂2-4份、补强剂20-30份、偶联剂3-5份、硬脂酸锌1-3份；所述功能聚合物包括如下单体引入的结构单元：苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚。

3、优选的，所述含磷杂菲结构及乙烯基的超支化聚硅氧烷的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述含磷杂菲结构及乙烯基的超支化聚硅氧烷是按授权公告号为cn102219906b的中国发明专利实施例二的方法制成。

4、优选的，所述功能聚合物的制备方法，包括如下步骤：将苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚、催化剂加入到高沸点溶剂，在惰性气体氛围，75-90℃下搅拌反应4-6小时，后升温至95-98℃继续搅拌反应6-13小时，反应结束后在水中沉出，用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，再旋蒸除去残留的溶剂，得到功能聚合物。

5、优选的，所述苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为0.8:1:0.2:(0.8-1.2):(6-10)。

6、优选的，所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

7、优选的，所述丁苯橡胶为丁苯橡胶1502生胶。

8、优选的，所述硫化剂是由2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰按质量比1:2:(0.8-1.2)混合而成。

9、优选的，所述补强剂为白炭黑、纳米碳纤维按质量比(3-5):1混合而成。

10、优选的，所述白炭黑的粒径为400-800目；所述纳米碳纤维的平均直径为10-90目，长径比为(20-30):1；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

11、本发明的另一个目的，在于提供一种所述阻燃型橡胶输送带材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到开放式炼胶机中进行混炼，接着在平板硫化机上硫化成型，得到阻燃型橡胶输送带材料。

12、优选的，所述硫化成型包括二段硫化，第一段硫化温度为155-170℃，压力为8-12mpa，硫化时间5-8min；第二段硫化温度为175-182℃，压力为10-15mpa，硫化时间1-2h。

13、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

14、(1)本发明公开的阻燃型橡胶输送带材料的制备方法，只需将各原料混合均匀，依次进行混炼、硫化即可，工艺简单，操作控制方便，对设备依赖性低，耗能和资金投入少，制备效果和成品合格率高，适于连续规模化生产，具有较高的推广应用价值。

15、(2)本发明公开的阻燃型橡胶输送带材料，包括如下按重量份计的各原料制成：含磷杂菲结构及乙烯基的超支化聚硅氧烷10-20份、功能聚合物10-15份、丁苯橡胶40-50份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3-5份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1-3份、五氧化二磷0.8-1.2份、多聚磷酸0.3-0.5份、硫化剂2-4份、补强剂20-30份、偶联剂3-5份、硬脂酸锌1-3份；所述功能聚合物包括如下单体引入的结构单元：苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚。通过各原料之间的相互配合共同作用，使得制成的输送带材料机械力学性能好，耐磨性和阻燃性优异，耐热老化性能佳，使用寿命长。

16、(3)本发明公开的阻燃型橡胶输送带材料，含有不饱和烯键的原料在硫化剂的作用下能发生共聚固化反应，同时含有苯环的原料在五氧化二磷和多聚磷酸的催化作用下能与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸上的磺酸基团发生化学反应，使得输送带材料内部形成多种不同的互穿网络结构，这些网络结构同时存在，能有效改善材料内部致密度，提高各原料之间的相容性，进而有效改善机械力学性能、耐磨性、阻燃性和耐热老化性能。

17、(4)本发明公开的阻燃型橡胶输送带材料，通过原料种类和用量配比的合理选取，在输送带材料中同时引入磷杂菲、超支化聚硅氧烷、苯代三聚氰胺、苯硫醚、丁苯橡胶、环硼氧烷、酰胺、脲基结构，这些结构在电子效应、位阻效应和共轭效应的多重作用下，使得制成的输送带材料机械力学性能、耐磨性、阻燃性和耐热老化性能更优异。

1.一种阻燃型橡胶输送带材料，包括如下按重量份计的各原料制成：含磷杂菲结构及乙烯基的超支化聚硅氧烷10-20份、功能聚合物10-15份、丁苯橡胶40-50份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3-5份、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷1-3份、五氧化二磷0.8-1.2份、多聚磷酸0.3-0.5份、硫化剂2-4份、补强剂20-30份、偶联剂3-5份、硬脂酸锌1-3份；所述功能聚合物包括如下单体引入的结构单元：苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚。

2.如权利要求1所述的阻燃型橡胶输送带材料，其特征在于，所述功能聚合物的制备方法，包括如下步骤：将苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚、催化剂加入到高沸点溶剂，在惰性气体氛围，75-90℃下搅拌反应4-6小时，后升温至95-98℃继续搅拌反应6-13小时，反应结束后在水中沉出，用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，再旋蒸除去残留的溶剂，得到功能聚合物。

3.如权利要求2所述的阻燃型橡胶输送带材料，其特征在于，所述苯代三聚氰胺、二异氰酸酯聚乙二醇、4,4'-二氨基二苯硫醚、催化剂、高沸点溶剂的摩尔比为0.8:1:0.2:(0.8-1.2):(6-10)。

4.如权利要求2所述的阻燃型橡胶输送带材料，其特征在于，所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。

5.如权利要求1所述的阻燃型橡胶输送带材料，其特征在于，所述丁苯橡胶为丁苯橡胶1502生胶；所述硫化剂是由2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰按质量比1:2:(0.8-1.2)混合而成。

6.如权利要求1所述的阻燃型橡胶输送带材料，其特征在于，所述补强剂为白炭黑、纳米碳纤维按质量比(3-5):1混合而成；所述白炭黑的粒径为400-800目；所述纳米碳纤维的平均直径为10-90目，长径比为(20-30):1。

7.如权利要求1所述的阻燃型橡胶输送带材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述阻燃型橡胶输送带材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，加入到开放式炼胶机中进行混炼，接着在平板硫化机上硫化成型，得到阻燃型橡胶输送带材料。

9.如权利要求8所述阻燃型橡胶输送带材料的制备方法，其特征在于，所述硫化成型包括二段硫化，第一段硫化温度为155-170℃，压力为8-12mpa，硫化时间5-8min；第二段硫化温度为175-182℃，压力为10-15mpa，硫化时间1-2h。