用于金刚石绳锯的混炼胶、制备方法和金刚石绳锯与流程

1.本发明属于橡胶技术领域，特别涉及用于金刚石绳锯的混炼胶、制备方法和金刚石绳锯。


背景技术：

2.金刚石绳锯是金刚石工具的一种，可广泛用于诸如房屋、桥梁、大型柱墩、水泥管道等建筑物切割，也可以用于大理石、花岗岩、砂岩等石材的开采切割，具有施工操作灵活、结构简单、噪音小、易于装卸等优点。
3.金刚石绳锯通常包括钢丝绳、金刚石串珠和橡胶。金刚石绳锯在切割钢筋混凝土时生热大，绳锯弯曲曲率大，因此所使用的橡胶对耐热性能、伸长率、与钢丝的粘合力和耐屈挠龟裂均要求较高。目前，用于切割钢筋混凝土的金刚石绳锯使用天然橡胶，其耐热性能相对较差，并且通过调整配方提高胶料硬度，进而提升金刚石串珠与钢丝绳的粘合力，这导致胶料伸长率较小，耐屈挠龟裂差，使得金刚石绳锯在使用过程中易出现橡胶过早老化，橡胶开裂导致串珠进水打转或钢丝绳断裂，使金刚石绳锯存在安全隐患，且使用寿命短。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的是针对现有技术中存在的缺陷，提供用于金刚石绳锯的混炼胶、制备方法和金刚石绳锯，本发明的混炼胶硫化交联后形成的橡胶耐热性能好，伸长率高，与钢丝绳的粘合力强，耐屈挠龟裂高。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
6.2.一方面，本发明提供了用于金刚石绳锯的混炼胶，其中，所述混炼胶包括：100重量份丁腈橡胶、30～60重量份白炭黑、15～40重量份炭黑、5～38重量份加工油、8～12重量份活性剂、1.8～6重量份粘合增进剂、1.0～2重量份硫化剂、0.8～1.6重量份增粘剂和0.8～2重量份促进剂。
7.本发明的混炼胶中采用耐热性能较好的丁腈橡胶，硫化交联后形成的基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶具有提高的耐水性能和与钢丝绳的粘合力。本发明的混炼胶中加入了特定量的白炭黑和炭黑组合作为填充剂，显著地提高了基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶的伸长率和耐曲挠龟裂性能。另外，通过在混炼胶中添加诸如加工油和粘合增进剂的其它组分，可以进一步改善基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶的耐热性能和粘合力，优化基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶性能，进而提高了金刚石绳锯的使用寿命。
8.根据本发明提供的混炼胶，其中，适合用于本发明的丁腈橡胶中丙烯腈的含量为30～40重量％。丁腈橡胶可以市购得到，例如，购自日本瑞翁公司的商品名为dn3335、dn3350和dn3380的丁腈橡胶。
9.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述白炭黑与所述炭黑的重量比为1～2:1，优选为1.5～2:1。在上述白炭黑与炭黑的比例范围内，在白炭黑和炭黑总量一定的情况下，混炼胶(基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶)具有更高的伸长率和耐曲挠龟裂性能。
10.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述白炭黑的粒径为40～50μm，所述炭黑的粒径为20～25nm。本发明中，白炭黑作为主填充剂，而的炭黑作为辅助填充剂，两者组合使用提高了基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶的伸长率和耐曲挠龟裂性能，并且易于与胶料混合。
11.在一些实施方案中，所述白炭黑为沉淀法白炭黑，所述炭黑为中超耐磨炭黑。例如，购自德固赛材料有限公司的、商品名为255的沉淀法白炭黑(45微米)；购自卡博特炭黑有限公司的、商品名为n234的中超耐磨炭黑(平均原生粒子粒径为23
±
2nm)。
12.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述加工油为dop、doa或已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(tp
‑
95)。在一些优选实施方案中，所述加工油为已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯，已二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯可以提高混炼胶(基于丁腈橡胶的金刚石绳锯用橡胶)的耐热性能。
13.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述活性剂包括硬脂酸以及选自氧化锌、碳酸锌和氧化镁中的一种或多种。在一些实施方案中，所述活性剂为间接法氧化锌和硬脂酸。
14.本发明中，所述活性剂中所含有的氧化锌、碳酸锌和/或氧化镁的总物质的量之和与硬脂酸的物质的量的比例可以为6～15:1。在该范围内，氧化锌、碳酸锌和/或氧化镁还具有填充作用，可以提高混炼胶的耐高温性能。
15.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述粘合增进剂为树脂粘合剂和钴盐粘合剂之一或两者。适合用于本发明的树脂粘合剂的实例包括但不限于：间苯二酚乙醛树脂和间苯二酚甲醛树脂。适合用于本发明的钴盐粘合剂的实例包括但不限于：环烷酸钴和硼酰化钴。
16.在一些实施方案中，所述粘合增进剂包含硼酰化钴和间苯二酚甲醛树脂，其重量比为1～3:6。
17.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述硫化剂为硫磺、不溶性硫磺或过氧化物。在一些实施方案中，所述硫化剂为不溶性硫磺，例如，hdot20。
18.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述增粘剂为酚醛树脂，例如，sp1068增粘树脂。
19.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述促进剂为2
‑
n
‑
环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺(cz)、n
‑
叔丁基
‑
苯并噻唑次磺酰胺、n,n
‑
环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺和甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂(hmmm)中的一种或多种。在一些实施方案中，所述促进剂为cz和hmmm，其重量比优选为1～2:3。
20.根据本发明提供的混炼胶，其中，所述混炼胶还包括1.8～4重量份防老剂。适合用于本发明的防老剂的实例包括但不限于：n
‑
(1,3
‑
二甲基丁基)
‑
n
’‑
苯基对苯二胺(6ppd)和2,2,4
‑
三甲基
‑
1,2
‑
二氢化喹啉聚合体(rd)。
21.另一方面，本发明还提供了用于金刚石绳锯的混炼胶的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
22.(1)将丁腈橡胶、活性剂、粘合增进剂、增粘剂以及供选择地防老剂置于密炼机中混炼20～60秒，加入白炭黑和炭黑继续混炼45～90秒，加入加工油，混炼至110
±
5℃，清扫，混炼至140～150℃，排料；
23.(2)将步骤(1)中得到的胶料于开炼机上翻炼，得到初步混炼胶；
24.(3)将初步混炼胶平均等分，依次于密炼机中混炼和开炼机上翻炼，得到重炼混炼胶；
25.(4)将重炼混炼胶平均等分，投入密炼机中，添加硫化剂和促进剂进行混炼，然后于开炼机上翻炼，得到目标产物。
26.根据本发明提供的制备方法，其中，所述步骤(1)中密炼机的顶栓压力为5.0
±
0.5kgf/c
㎡
，转速为30～40转/分钟。
27.根据本发明提供的制备方法，其中，所述步骤(2)包括：
28.(201)将步骤(1)中得到的胶料于开炼机上翻炼2～5分钟，其中，开炼机的辊距为10～12毫米，辊温为60～80℃；
29.(202)将步骤(201)中得到的胶料移至辊距为8～10毫米、辊温为60～80℃的开炼机上出片，胶料通过隔离剂槽，表面粘附隔离剂后吹风冷却至室温，折叠静置8～24小时。
30.根据本发明提供的制备方法，其中，所述步骤(3)包括：
31.(301)将初步混炼胶平均等分，投入密炼机中，混炼至135～140℃，排胶；其中，密炼机的顶栓压力为5.0
±
0.5kgf/c
㎡
，转速为30～40转/分钟；
32.(302)将步骤(301)中得到的胶料于开炼机上翻炼2～5分钟，其中，开炼机的辊距为10～12毫米，辊温为60～80℃；
33.(303)将步骤(302)中得到的胶料移至辊距为8～10毫米、辊温为60～80℃的开炼机上出片，胶料通过隔离剂槽，表面粘附隔离剂后吹风冷却至室温，折叠静置8～24小时。
34.根据本发明提供的制备方法，其中，所述步骤(4)包括：
35.(401)将重炼混炼胶平均等分，投入密炼机中，投入硫化剂和促进剂，混炼至105～110℃，排胶；其中，密炼机的顶栓压力为5.0
±
0.5kgf/c
㎡
，转速为30～40转/分钟；
36.(402)将步骤(401)中得到的胶料于开炼机上翻炼5～8遍，其中，开炼机的辊距为10～12毫米，辊温为40～60℃；
37.(403)将步骤(402)中得到的胶料移至辊距为5～6毫米、辊温为40～60℃的开炼机上出片，胶料通过冷却水槽，表面不粘附隔离剂后吹风冷却至室温，pe垫膜卷取，得到目标产物。
38.又一方面，本发明还提供了金刚石绳锯，其中，所述金刚石绳锯包括钢丝绳、多个金刚石串珠、多个弹簧和混炼胶，多个所述金刚石串珠串设在所述钢丝绳上，多个所述弹簧串设在相邻的金刚石串珠之间，所述混炼胶注射在所相邻的金刚石串珠之间并包裹所述钢丝绳和所述弹簧。
39.本发明对钢丝绳、金刚石串珠和弹簧没有特殊要求，可以采用本领域中已知的钢丝绳、金刚石串珠和弹簧。
40.本发明具有以下优势：
41.(1)本发明的混炼胶硫化交联形成的橡胶耐热性能好，伸长率高，与钢丝绳的粘合力强，耐屈挠龟裂高。
42.(2)本发明采用混炼、平均分割再重炼、平均分割再加促的制备工艺，由此可以保证每一批胶料混炼均一稳定。
具体实施方式
43.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描
述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
45.以下实施例和对比例中采用的原料如下：
[0046][0047]
实施例1～8
[0048]
根据表1所示配方，按照以下方法制备混炼胶。
[0049]
1.初步混炼
[0050]
1.175l密炼机通冷却水，密炼机上顶栓压力控制5.0
±
0.5kgf/c
㎡
，转速为40转/分钟，将丁腈橡胶、活性剂、粘合增进剂、增粘剂和供选择地防老剂投入密炼机中，混炼30秒，加入白炭黑和炭黑，混炼50秒，提起上顶栓注入加工油，混炼至110℃，清扫，继续混炼至140℃排料。
[0051]
1.2将步骤1.1中得到的胶料于22英寸开炼机上翻炼，辊距为10～12毫米，辊温为60～80℃，翻炼3分钟后，将胶料移至辊距为8～10毫米、辊温为60～80℃的18英寸开炼机上出片，胶料通过隔离剂槽，表面粘附隔离剂后吹风冷却至室温，之后折叠静置8～24小时，即获得初步混炼胶。
[0052]
2.橡胶再重炼
[0053]
2.175l密炼机通冷却水，密炼机上顶栓压力控制5.0kgf/c
㎡
，转速为40转/分钟，将初步混炼胶平均等分，投入密炼机中，混炼至135℃，排胶；
[0054]
2.2将步骤2.1中得到的胶料于22英寸开炼机上翻炼5分钟，其辊距为10～12毫米，辊温为60～80℃；将料胶移至辊距为8～10毫米、辊温为60～80℃的18英寸开炼机上出片，胶料通过隔离剂槽，表面粘附隔离剂后吹风冷却至室温，折叠静置8～24小时，即获得重炼混炼胶。
[0055]
3.混炼胶加促
[0056]
3.175l密炼机通冷却水，密炼机上顶栓压力控制为5.0kgf/c
㎡
，转速为40转/分钟，将重炼混炼胶平均等分，投入密炼机中，再投入硫化剂和促进剂，混炼至105℃，排料；
[0057]
3.2步骤3.1中得到的胶料于22英寸开炼机上翻炼6遍，其辊距为10～12毫米，辊温为40～60℃；然后将胶料移至辊距为5～6毫米、辊温为40～60℃的18英寸开炼机上出片，胶料通过冷却水槽，表面不粘附隔离剂后吹风冷却至室温，之后用白色pe垫膜卷取，得到目标产物，供金刚石绳锯之钢丝绳粘接使用。
[0058]
按照上述方法制备混炼胶，其配方如表1所示。
[0059]
表1实施例1～8的混炼胶配方
[0060][0061]
对比例1～4
[0062]
采用表2中的配方，按照实施例1～4的方法制备混炼胶。
[0063]
表2对比例1～4的混炼胶配方
[0064]
对比例编号1234dn335000100100rss1#烟片胶10010000
白炭黑130403040白炭黑20000白炭黑30000中超耐磨炭黑20252025kn4006513
ꢀꢀ
tp
‑
95
ꢀꢀ
513间接法氧化锌10101010硬脂酸11116ppd2222rd1111硼酰化钴3333间苯二酚甲醛树脂1111sp10681.21.21.21.2hdot2o1.51.51.51.5cz0.60.60.60.6hmmm0.80.80.80.8
[0065]
性能测试
[0066]
根据gb/t531.1
‑
2008测量硫化交联后的橡胶的邵尔a硬度。根据gb/t528
‑
2009测量硫化交联后的橡胶扯断强度和扯断伸长率，其中，拉伸速度为500
±
5mm/min。根据gb/t13934
‑
2006测量屈挠龟裂。根据gb/t13936
‑
2014测量粘接强度(抗剪强度)。测量结果见表3。
[0067]
表3混炼胶性能测试
[0068][0069]
另外，采用实施例1的混炼胶制备8m的试用金刚石绳锯，其中金刚石串珠的直径为11.5mm，并用其切割钢筋混凝土，切割3.8平方/米，未出现串珠打转及断绳的问题。
[0070]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。