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1、(10)申请公布号 CN 103435877 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103435877 A *CN103435877A* (21)申请号 201310408960.7 (22)申请日 2013.09.10 C08L 11/00(2006.01) C08L 9/00(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/04(2006.01) C08K 3/34(2006.01) (71)申请人 青岛华夏橡胶工业有限公司 地址 266228 山东省青岛市即墨通济区城马 路 146 号 申请人 青岛大学 (72)发明人 陈林 宋国君 马培瑜 李培耀 。
2、李明霞 (74)专利代理机构 青岛联智专利商标事务所有 限公司 37101 代理人 王晓晓 (54) 发明名称 一种高耐磨橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料 阻燃钢丝绳输送带覆盖胶及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种高耐磨橡胶 / 层状硅酸盐 纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶及其制备 方法， 首先选择阻燃性能好的氯丁橡胶和弹性好 的顺丁橡胶为主体原料， 利用插层法制备纳米层 状硅酸盐， 通过机械共混法将其与橡胶及其配合 剂强力混合， 制备橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材 料覆盖胶。由于所制备的复合材料中层状硅酸盐 以纳米片层的形式均匀分散在体系中， 且与橡胶 基体具有很好的结合力， 大。
3、幅度地同步提高复合 材料及输送带的耐磨性能、 撕裂强度、 耐老化、 耐 介质、 耐热和阻燃性能等， 提高了输送带的使用寿 命。 本发明所制备的输送带覆盖胶使用寿命长， 性 价比高。具有重要的应用价值。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 103435877 A CN 103435877 A *CN103435877A* 1/1 页 2 1. 一种高耐磨长寿命橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶， 其特 征在于它包括以下组分 ： 具有较高阻燃。
4、钢丝绳耐老化性能的氯丁橡胶与顺丁橡胶的并用橡 胶共 100 重量份， 有机改性层状硅酸盐 1-50 重量份， 硫化剂 1-8 重量份， 填充补强剂 1-80 重量份， 防老剂 1-5 重量份及软化剂 1-50 重量份， 所述氯丁橡胶和顺丁橡胶的重量比例为 70-90 ： 30-10。 2.根据权利要求1所述的高耐磨长寿命橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶， 其特征在于 ： 其中所述的有机改性层状硅酸盐的制备方法如下 ： 将层状硅酸 盐除杂、 研磨、 过筛， 然后用插层剂、 分散介质或表面活性剂通过离子交换处理得到改性的 层状硅酸盐。 3.根据权利要求2所述的高耐磨长寿命橡胶/。
5、层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶， 其特征在于 ： 所述的层状硅酸盐为粘土、 膨润、 土蒙脱土、 白土、 绿土、 滑石粉、 贝得石、 水辉石、 硅石、 多水高岭土、 蒙脱石或麦加石中的一种或几种。 4.根据权利要求2所述的高耐磨长寿命橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶， 其特征在于 ： 所述的插层剂为十二烷基胺， 十八烷基胺， 乙醇胺， 二乙醇胺， 三 乙醇胺， 月桂酸胺， 己内酰胺， 己二胺， 三甲基氯化胺， 季胺盐， 苯基乙胺或对苯二胺中的一 种或几种。 5. 根据权利要求 2 所述的高耐磨长寿命橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳 输送带覆盖胶， 其。
6、特征在于 ： 所述的表面活性剂为直链烷基磺酸盐类、 支链烷基苯基磺酸盐 类、 烷基硫酸盐类、 松香酸盐类、 烷基聚乙烯醚硫酸盐类或季铵盐类。 6.根据权利要求2所述的高耐磨长寿命橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶， 其特征在于 ： 所述的分散介质可以是水， 乙醇， 乙二醇， 1， 3 丙醇， 1， 4 丁二 醇， 丙酮或糠酮中的一种或几种。 7.根据权利要求1所述的高耐磨长寿命橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶， 其特征在于 ： 所述的填充补强剂为炭黑、 白炭黑、 碳酸钙或陶土。 8.根据权利要求1所述的高耐磨长寿命橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 。
7、送带覆盖胶， 其特征在于 ： 所述的防老剂为 4010N 或 ODA。 9.根据权利要求1所述的高耐磨长寿命橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶， 其特征在于 ： 所述的软化剂为芳烃油、 操作油、 环烷油、 邻苯二甲酸二丁酯、 或 植物油及其改性衍生物。 10. 根据权利要求 1-9 任一项所述的高耐磨长寿命橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻 燃钢丝绳输送带覆盖胶的制备方法， 其特征在于它包括以下步骤 ： 称量所述用量的氯丁橡 胶和弹性好的顺丁橡胶、 有机改性层状硅酸盐、 硫化剂、 填充补强剂、 防老剂及软化剂， 通过 机械混合、 混炼步骤制备橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻。
8、燃钢丝绳输送带覆盖胶。 权 利 要 求 书 CN 103435877 A 2 1/5 页 3 一种高耐磨橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输 送带覆盖胶及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于高分子材料技术领域， 具体涉及一种高耐磨橡胶 / 层状硅酸盐纳米复 合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶及其制备方法。 背景技术 0002 橡胶输送带是一种重要的橡胶产品， 是现代工业物料及产品输送的重要手段， 广 泛应用于煤矿、 电力、 水泥、 钢铁、 化工、 港口等国民经济的各个部门， 其用量极大， 在橡胶产 品中仅次与轮胎。提高输送带的使用寿命是输送带行业提高质量的最重要的研究方向， 也 是科技。
9、工作者一直致力于解决的最重要的问题。 而目前影响输送带寿命的因素中， 95%以上 是输送带覆盖胶磨耗磨损掉， 露出骨架材料而失去实用价值。其它主要是使用不当而导致 破坏。输送带覆盖胶的耐磨性能好坏就成为影响使用寿命的最重要也是最关键的因素。因 此， 如何提高输送带覆盖胶耐磨性能是当前提高输送带质量， 延长使用寿命的最重要的课 题。 0003 影响覆盖胶的实际耐磨性能的是一个综合因素， 除了实验室测试的覆盖胶本身的 耐磨性能外， 实际使用中还与抗撕裂性能 （实际使用中因棱状物割伤覆盖胶而加速磨耗） ， 耐老化性能 （实际使用中因老化而降低了覆盖胶的耐磨性能） ， 耐介质性能 （因环境油污， 酸 。
10、碱等接触覆盖胶导致覆盖胶溶胀等而降低了覆盖胶的耐磨性能） 等性能密切相关。 0004 长期以来， 提高输送带覆盖胶的耐磨性能的方法主要是加入炭黑和白炭黑等补强 剂， 然而这些补强剂需要大量加入才能显著提高耐磨性能 （而且严重污染） ， 而且橡胶基质 中添加到一定量时， 综合物理机械性能已达极限， 继续提高添加量反而会导致胶料工艺性 能差、 产品硬度高、 弹性下降、 使用过程中导致材料早期破坏。因此如何提高覆盖胶的耐磨 性能， 进而提高输送带的使用寿命一直是一个严重的瓶颈问题。寻找一种综合性能优异的 补强剂 （主要是耐磨） 是科技工作者长期以来一直致力于研究的重要课题。 0005 橡胶 / 层状。
11、硅酸盐纳米复合材料的研究为输送带的耐磨性能提高提供了一个新 的契机。层状硅酸盐是一种天然矿物， 其本身就是层状的纳米级结构， 它由直径约 100 纳 米， 厚度约 1 纳米的片层， 靠范德华力叠加在一起构成。通过有效的手段对层状硅酸盐进行 化学处理， 再与橡胶复合， 可在剪切作用下使层状硅酸盐实现层间剥离， 进而以纳米片层的 形式分散在橡胶基体中。研究表明， 加入很少量 （3wt% 重量份） 的层状硅酸盐， 即可使得橡 胶的拉伸强度、 耐磨性能、 撕裂性能、 耐老化性能和耐介质性能等综合性能显著提高， 而工 艺性能不变。 0006 长期以来， 人们一直没有间断对此课题的探索。 中国专利 “一种。
12、输送带用覆盖层用 粘土 / 橡胶纳米复合材料及其制备方法” （申请号 201110404103.0， 公开号 CN102516610A） 公开了一种先采用乳液共沉法， 将粘土 （层状硅酸盐） 直接加入天然橡胶胶乳中进行凝聚， 制备天然橡胶 / 层状硅酸盐共沉胶制成母胶， 然后再与合成橡胶及其配合剂进行复合， 制 备粘土 / 橡胶纳米复合材料作为输送带覆盖层。此方法只能制备以天然橡胶为基础胶的粘 说 明 书 CN 103435877 A 3 2/5 页 4 土 / 橡胶纳米复合材料输送带覆盖层， 并且需要先用天然橡胶乳液与粘土共沉复合， 且生 产过程复杂费时。 但是上述技术方案制备方法较繁琐， 。
13、而且没有显著的改善输送带的性能。 发明内容 0007 针对现有技术中， 本发明提出了一种高耐磨长寿命橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材 料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶及其制备方法。 0008 为实现上述发明目的， 本发明采用下述技术方案予以实现 ： 0009 一种高耐磨长寿命橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶， 它 包括以下组分 ： 具有较高阻燃钢丝绳耐老化性能的氯丁橡胶与顺丁橡胶的并用橡胶共 100 重量份， 有机改性层状硅酸盐 1-50 重量份， 硫化剂 1-8 重量份， 填充补强剂 1-80 重量份， 防老剂 1-5 重量份及软化剂 1-50 重量份， 所述氯丁橡胶和顺丁橡胶的。
14、重量比例为 70-90 ： 30-10。 0010 本发明还提供了所述的高耐磨长寿命橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝 绳输送带覆盖胶的制备方法， 它包括以下步骤 ： 称量所述用量的氯丁橡胶和弹性好的顺丁 橡胶、 有机改性层状硅酸盐、 硫化剂、 填充补强剂、 防老剂及软化剂， 通过机械混合、 混炼步 骤制备橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶。 0011 与现有技术相比， 本发明的优点和积极效果是 ： 本发明公开了一种高耐磨橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶及其制备方法。 首先选择阻燃性能好的 氯丁橡胶和弹性好的顺丁橡胶为主体原料， 利用插层法制备纳。
15、米层状硅酸盐， 然后通过机 械共混法将其与橡胶及其配合剂强力混合， 制备橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料覆盖胶， 再将该复合材料与骨架材料复合， 制备高耐磨长寿命阻燃钢丝绳输送带。 0012 本发明的优越性在于 ：（1） 氯丁橡胶与顺丁橡胶并用作为基础胶， 两种橡胶性能 取长补短， 相得益彰， 既发挥了氯丁橡胶的阻燃钢丝绳耐老化的特性， 又发挥了顺丁橡胶耐 磨性能好的特点， 为阻燃钢丝绳输送带打好了基本基础 ；（2） 加入少量有机改性层状硅酸 盐， 由于所制备的复合材料中层状硅酸盐以纳米片层的形式均匀分散在体系中， 且与橡胶 基体具有很好的结合力， 大幅度地同步提高复合材料及输送带的耐磨性能、。
16、 撕裂强度、 耐老 化、 耐介质、 耐热和阻燃性能等， 提高了输送带的使用寿命， 产品性价比高 ；（3） 通过机械共 混的方法方法制备输送带覆盖胶， 可在不改变现有输送带炼胶及生产工艺的前提下进行覆 盖胶及输送带的生产， 工艺简单， 生产成本低， 容易实现工业化。 0013 本发明可在不改变现有橡胶输送带基本生产工艺的前提下进行新型高性能输送 带的生产， 工艺简单。所制备的输送带使用寿命长， 性价比高。具有重要的应用价值。 0014 结合阅读本发明的具体实施方式后， 本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。 具体实施方式 0015 下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。 00。
17、16 实施例 1 0017 本发明所述高耐磨橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶的 制备方法包括以下步骤 ： 0018 1、 原材料组份 说 明 书 CN 103435877 A 4 3/5 页 5 0019 组份 （A） 为橡胶， 组份 （B） 为有机改性层状硅酸盐 （详见有机改性层状硅酸盐的制 备） ， 组分 （C） 为硫化剂及硫化助剂， 组分 （D） 为填充补强剂， 组分 （E） 为防老剂， 组分 （F） 为 软化剂。 0020 2、 有机改性层状硅酸盐 （组分 B） 的制备 0021 将层状硅酸盐矿经除杂质、 除砂、 过筛等手段进行纯化、 干燥后， 用球磨机将层状 硅。
18、酸盐研磨， 用 325 目的筛子过筛， 得到的层状硅酸盐的离子交换量为 96.4meq/100g。将 1.8g 十二胺溶解于 60的 1000ml 的 0.01M HCL 制得溶液， 10g 层状硅酸盐逐渐加入此溶 液中， 得到的悬浮液剧烈震荡 3h， 再用去离子水多次洗涤， 过滤残留物在 80下真空干燥 12h， 再磨细经 325 目的筛子过筛便得有机改性层状硅酸盐。 0022 3、 橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料的制备 0023 采用可变频调速密闭式炼胶机， 首先加入氯丁橡胶和顺丁橡胶、 有机改性层状硅 酸盐、 填充补强剂、 防老剂、 软化剂及硫化助剂， 在 30 转 / 分钟转速下混炼。
19、 10 分钟， 然后调 至转速为 50 转 / 分钟， 混炼 15 分钟， 出料下片。胶料放置冷却到常温后， 再在开放式炼胶 机上加入硫化剂 （硫磺等） ， 炼胶三分钟后， 在 2-3 毫米辊距下薄通 3-5 遍， 下片待用。 0024 所述的有机改性层状硅酸盐的制备方法如下 ： 将层状硅酸盐除杂、 研磨、 过筛， 然 后用插层剂、 分散介质或表面活性剂通过离子交换处理得到改性的层状硅酸盐。所述的层 状硅酸盐为粘土、 膨润、 土蒙脱土、 白土、 绿土、 滑石粉、 贝得石、 水辉石、 硅石、 多水高岭土、 蒙脱石或麦加石中的一种或几种。所述的插层剂为十二烷基胺， 十八烷基胺， 乙醇胺， 二乙 醇。
20、胺， 三乙醇胺， 月桂酸胺， 己内酰胺， 己二胺， 三甲基氯化胺， 季胺盐， 苯基乙胺或对苯二胺 中的一种或几种。 所述的表面活性剂为直链烷基磺酸盐类、 支链烷基苯基磺酸盐类、 烷基硫 酸盐类、 松香酸盐类、 烷基聚乙烯醚硫酸盐类或季铵盐类。 所述的分散介质可以是水， 乙醇， 乙二醇， 1， 3 丙醇， 1， 4 丁二醇， 丙酮或糠酮中的一种或几种。 0025 所述的填充补强剂为炭黑、 白炭黑、 碳酸钙或陶土。 0026 所述的防老剂为 4010N 或 ODA。 0027 所述的软化剂为芳烃油、 操作油、 环烷油、 邻苯二甲酸二丁酯、 或植物油及其改性 衍生物。 0028 实施例 2 0029。
21、 以氯丁橡胶 / 顺丁橡胶 （重量比例为 70 ： 30） 并用胶为主原料输送带覆盖胶为例， 说明本发明橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶的制备方法与性能 （实验组 1-3 和对比组） 。 0030 1、 原材料组份 0031 组份 （A） 为橡胶， 组份 （B） 为有机改性层状硅酸盐 （详见有机改性层状硅酸盐的制 备） ； 组分 （C） 为硫化剂及硫化助剂， 组分 （D） 为填充补强剂， 组分 （E） 为防老剂， 组分 （F） 为 软化剂。 0032 2、 有机改性层状硅酸盐的制备 0033 将层状硅酸盐矿经除杂质、 除砂、 过筛等手段进行纯化、 干燥后， 用球磨机将层状。
22、 硅酸盐研磨， 用 325 目的筛子过筛， 得到的层状硅酸盐的离子交换量为 96.4meq/100g。将 1.8g 十二胺溶解于 60的 1000ml 的 0.01M HCL 制得溶液， 10g 层状硅酸盐逐渐加入此溶 液中， 得到的悬浮液剧烈震荡 3h， 再用去离子水多次洗涤， 过滤残留物在 80下真空干燥 说 明 书 CN 103435877 A 5 4/5 页 6 12h， 再磨细经 325 目的筛子过筛便得有机改性层状硅酸盐， 待用。 0034 3、 橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料的制备 0035 在 55 立升可变频调速的密闭式炼胶机上， 首先加入氯丁橡胶和顺丁橡胶、 有机改 性层。
23、状硅酸盐、 填充补强剂、 防老剂、 软化剂及硫化助剂， 在 30 转 / 分钟转速下混炼 10 分 钟， 然后调至转速为 50 转 / 分钟， 混炼 15 分钟， 出料下片。胶料放置冷却到常温后， 再在 12 英寸开放式炼胶机上加入硫化剂 （硫磺等） ， 炼胶三分钟后， 在 2-3 毫米辊距下薄通 3-5 遍， 下片待用。原料配方如表 1。 0036 表 1 实验组和对比组的原料配方 （重量份） 0037 实例实验组 1实验组 2实验组 3对比组 氯丁橡胶70707070 顺丁橡胶30303030 交联剂9999 硫化剂4444 促进剂 DM0.30.30.30.3 硬酯酸0.30.30.30。
24、.3 阻燃体系1.51.51.51.5 硅六九32.532.532.532.5 补强炭黑7777 导电炭黑2.52.52.52.5 白炭黑2222 防老剂 4010NA2222 磷酸酯3333 有机改性层状硅酸盐10101010 0038 4、 橡胶 / 层状硅酸盐纳米复合材料阻燃钢丝绳输送带覆盖胶性能检验 0039 试片硫化 ： 在 25 吨平板硫化机上于 151下硫化 35min。 0040 性能测试 ： 按照国标进行。 0041 所得检验结果如表 2 所示。 0042 表 2 实验组和对比组的试验结果 0043 说 明 书 CN 103435877 A 6 5/5 页 7 0044 由表。
25、 2 可见， 与对比例相比， 加入有机改性层状硅酸盐后的实施例中， 复合材料的 各项性能均有较大提高， 其中加入 5wt% 的有机改性层状硅酸盐， 拉伸强度提高 20%， 撕裂强 度提高 36.9%， 磨耗降低 18.7%， 而硬度和伸长率变化不大。这些性能的提高均十分有利于 输送带覆盖胶使用寿命的延长。 0045 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其进行限制 ； 尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的普通技术人员来说， 依然可以对前述实施 例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换 ； 而这些修改或替 换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。 说 明 书 CN 103435877 A 7 。