本发明涉及钢丝绳芯输送带领域，尤其是涉及一种耐高温钢丝绳芯输送带芯胶及其制备方法。
背景技术：
：钢丝绳芯输送带由覆盖层、钢丝绳骨架层、芯胶层组成。输送带是以纵向定间距、等张力排列的高性能镀锌钢丝绳为骨架材料，上下和两边外覆不同性能、不同厚度的芯胶、覆盖胶经成型、硫化而成。钢丝绳起到承受载荷的作用，橡胶起到保护钢丝绳的作用。橡胶和钢丝绳的粘合是输送带生产的关键。芯胶和钢丝绳直接渗透粘合，可防止钢丝绳锈蚀、芯胶的性能很大程度决定了钢丝绳芯输送带的使用寿命。现有技术的钢丝绳芯输送带在使用过程中芯胶和钢丝绳之间抗动态疲劳性差，易老化还原。随着输送时间的延长芯胶和钢丝绳应疲劳老化造成粘合强度下降，随着温度的升高，输送带的覆盖胶和钢丝绳的粘合强度大幅下降，芯胶和钢丝绳出现剥离，造成输送带的损坏，影响输送带的使用寿命。因此有必要对输送带芯胶做进一步的改进。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐高温钢丝绳芯输送带芯胶，解决了钢丝绳芯输送带在使用过程中芯胶和钢丝绳之间抗动态疲劳性差，易老化还原。随着输送时间的延长芯胶和钢丝绳应疲劳老化造成粘合强度下降，随着温度的升高，输送带的覆盖胶和钢丝绳的粘合强度大幅下降，问题，达到了延长钢丝绳芯输送带使用寿命的效果。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种耐高温钢丝绳芯输送带芯胶，由如下重量份的原料组成：天然橡胶80～100份，有机硅橡胶20～30份，聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物3～10份，聚硅硼氧烷3～10份，补强剂白炭黑20～30份，填充剂硫酸钡20～30份，硫磺3～5份，硫化活性剂硬脂酸0.5～3份，增塑剂石蜡油20～30份，防老剂4010na2～4份，粘合剂5～20份，软化剂松节油8～10份，防焦剂ctp0.3～0.5份，mgo2～3份、zno2-3份、氧化铁2～3份。作为本发明的优选方案，所述粘合剂为酚醛-丁腈胶和硼酰化钴等重量混合。作为本发明的优选方案，所述聚硅硼氧烷的制备过程如下：称取100重量份乙氧基硅油，加入烧瓶中，加入25-70重量份的硼酸，在60℃-80℃下搅拌至硼酸溶解后停止搅拌，升温至120-140℃，蒸出乙醇，保温2-4小时既得。作为本发明的优选方案，聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物的合成，包括如下步骤：1)聚氟硅氧烷的合成：将三口烧瓶中的空气用氮气置换排出，加入80.0g的1，3，5-三(三氟丙基甲基)环三硅氧烷，2ml三氟甲基磺酸，10ml去离子水，边搅拌边升温至60℃，匀速滴加六甲基环三硅氧烷，反应2h后调节ph＝8.5，接入蒸馏装置并升温至80℃；6h后将蒸馏得到的中间产物迅速倒入冷肼中-70℃贮存过夜；第二天将冷肼中的中间产物倒入烧瓶中，边滴加体积比1∶3的六甲基环四硅氧烷与异丙醇丁醚的混合液，边程序升温至40℃，边加入微量的二氯化锡，反应6h后即得聚氟硅氧烷；2)聚氟乙烯的制备：将氟乙烯和一定量的聚乙烯醇装入250ml三口烧瓶中，加入去离子水后振荡1h至均匀；之后放入预先恒温65℃的水浴槽中，滴加k2s2o8溶液，滴加速度0.2ml/min，至反应结束；将所得产物先用稀硫酸洗涤，再用丙二醇洗涤，加入增稠剂调节溶液体系黏度，即得本实验所需的聚氟乙烯溶液；3)聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物的制备：用注射泵分别将聚氟硅氧烷和三氟化硼注入烧瓶中，加入少量的正己烷，30℃下减压蒸馏除去摩尔质量较小的聚氟硅氧烷；同时加入环氧丙烯醚和聚氟乙烯，迅速升温至120℃，反应8h后利用液氮淬灭反应，将溶液在0℃的乙醚中沉淀、抽滤，加入封端剂-羟基硅油终止聚合反应，用乙醚、去离子水洗涤除杂，分离出有机相后真空干燥即得聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物。耐高温钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将天然橡胶、有机硅橡胶、聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物、聚硅硼氧烷加入到密炼机预压混炼30-60秒；(2)继续加入防老剂4010na、氧化锌、氧化镁、氧化铁、硬脂酸、增塑剂石蜡油进行混炼30-70秒；(3)再加入补强剂白炭黑，填充剂硫酸钡、软化剂松节油，防焦剂ctp进行混炼30-70秒；(4)密炼到混合物料温度达到130-140℃时排胶，得到一段混炼胶；(5)将步骤(4)中的混炼胶冷却停放5-16小时后，再加入到密炼机中继续混炼30-50秒；(6)接着加入粘合剂、硫化促进剂、硫磺，进行混炼30-50秒；(7)密炼到混合物料温度达到90-105℃时排胶，经翻炼、按厚度6-10mm加工出片冷却，即得耐高温钢丝绳芯输送带芯胶。有益效果：1.本发明以天然橡胶为基础，具有高撕裂强度，耐切割，耐磨和高弹性，但是其耐高温性能较差；硅橡胶是以硅—氧键为主链的有机硅聚合物，具有良好的耐高低温、绝缘、生理隋性等性能，其中耐高温性是硅橡胶的重要性质之一，加入聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物，聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物将有机橡胶封端处理，这是由于此时有足够的“硼－氟电子桥”与另一个“硼－氟电子桥”形成“氟－硼－硼－氟”的大电子云桥进而形成了“硼－氟电子云网络”，有效地解决了氟乙烯在分子链上运动的阻碍作用，增加了氟乙烯与氟硅氧烷的反应嵌入点，交联密度则增大至一定程度后稳定。嵌段共聚物的弹性极佳，缓冲性能优异，也具有突出的隔热性能。引入聚硅硼氧烷，碳十硼烷的笼状结构，可以大大提高有机硅和天然橡胶的热稳定性，增强钢丝绳芯输送带在使用过程中芯胶和钢丝绳之间抗动态疲劳性，解决了因温度的升高造成的输送带的覆盖胶和钢丝绳的粘合强度下降的问题。2.在橡胶材料及其加工过程中容易发生化学反应的活性集团包括α氢原子、cooh、—oh和—cn，等直接影响芯胶的性能和使用寿命，为了提高芯胶的性能，延长使用寿命，本发明在橡胶材料中添加粘合剂、硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、增塑剂和氧化锌、氧化镁、氧化铁，在芯胶制备过程中促进反应发生，并在界面形成化学键从而提高粘合界面间化学键作用力。使的芯胶极性更强，形成的化学键键能更高，不易老化还原。具体实施方式实施例1一种耐高温钢丝绳芯输送带芯胶，由如下重量份的原料组成：天然橡胶80份，有机硅橡胶20份，聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物3份，聚硅硼氧烷3份，补强剂白炭黑20份，填充剂硫酸钡20份，硫磺3份，橡胶硫化促进剂detu0.5份，硫化活性剂硬脂酸0.5份，增塑剂石蜡油20份，防老剂4010na02份，粘合剂5份，软化剂松节油8份，防焦剂ctp0.3份，mgo2份、zno2份、氧化铁2份。所述粘合剂为酚醛-丁腈胶和硼酰化钴等重量混合。所述聚硅硼氧烷的制备过程如下：称取100重量份乙氧基硅油，加入烧瓶中，加入25重量份的硼酸，在60℃下搅拌至硼酸溶解后停止搅拌，升温至120℃，蒸出乙醇，保温2小时既得。聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物的合成，包括如下步骤：1)聚氟硅氧烷的合成：将三口烧瓶中的空气用氮气置换排出，加入80.0g的1，3，5-三(三氟丙基甲基)环三硅氧烷，2ml三氟甲基磺酸，10ml去离子水，边搅拌边升温至60℃，匀速滴加六甲基环三硅氧烷，反应2h后调节ph＝8.5，接入蒸馏装置并升温至80℃；6h后将蒸馏得到的中间产物迅速倒入冷肼中-70℃贮存过夜；第二天将冷肼中的中间产物倒入烧瓶中，边滴加体积比1∶3的六甲基环四硅氧烷与异丙醇丁醚的混合液，边程序升温至40℃，边加入微量的二氯化锡，反应6h后即得聚氟硅氧烷；2)聚氟乙烯的制备：将氟乙烯和一定量的聚乙烯醇装入250ml三口烧瓶中，加入去离子水后振荡1h至均匀；之后放入预先恒温65℃的水浴槽中，滴加k2s2o8溶液，滴加速度0.2ml/min，至反应结束；将所得产物先用稀硫酸洗涤，再用丙二醇洗涤，加入增稠剂调节溶液体系黏度，即得本实验所需的聚氟乙烯溶液；3)聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物的制备：用注射泵分别将聚氟硅氧烷和三氟化硼注入烧瓶中，加入少量的正己烷，30℃下减压蒸馏除去摩尔质量较小的聚氟硅氧烷；同时加入环氧丙烯醚和聚氟乙烯，迅速升温至120℃，反应8h后利用液氮淬灭反应，将溶液在0℃的乙醚中沉淀、抽滤，加入封端剂-羟基硅油终止聚合反应，用乙醚、去离子水洗涤除杂，分离出有机相后真空干燥即得聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物。耐高温钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法，包括如下步骤：1)将天然橡胶、有机硅橡胶、聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物、聚硅硼氧烷加入到密炼机预压混炼30秒；(2)继续加入防老剂4010na、氧化锌、氧化镁、氧化铁、硬脂酸、增塑剂石蜡油进行混炼30秒；(3)再加入补强剂白炭黑20份，填充剂硫酸钡200份、软化剂松节油8份，防焦剂ctp进行混炼30秒；(4)密炼到混合物料温度达到130℃时排胶，得到一段混炼胶；(5)将步骤(4)中的混炼胶冷却停放5小时后，再加入到密炼机中继续混炼30秒；(6)接着加入粘合剂、硫化促进剂、硫磺，进行混炼30秒；(7)密炼到混合物料温度达到90℃时排胶，经翻炼、按厚度6mm加工出片冷却，即得耐高温钢丝绳芯输送带芯胶。实施例2一种耐高温钢丝绳芯输送带芯胶，由如下重量份的原料组成：天然橡胶100份，有机硅橡胶30份，聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物10份，聚硅硼氧烷10份，补强剂白炭黑30份，填充剂硫酸钡30份，硫磺5份，橡胶硫化促进剂detu3份，硫化活性剂硬脂酸3份，增塑剂石蜡油30份，防老剂4010na4份，粘合剂20份，软化剂松节油10份，防焦剂ctp0.5份，mgo3份、zno3份、氧化铁3份。所述粘合剂为酚醛-丁腈胶和硼酰化钴等重量混合。所述聚硅硼氧烷的制备过程、聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物的合成见实施例1。耐高温钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法，包括如下步骤：1)将天然橡胶、有机硅橡胶、聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物、聚硅硼氧烷加入到密炼机预压混炼60秒；(2)继续加入防老剂4010na、氧化锌、氧化镁、氧化铁、硬脂酸、增塑剂石蜡油进行混炼70秒；(3)再加入补强剂白炭黑，填充剂硫酸钡、软化剂松节油，防焦剂ctp进行混炼70秒；(4)密炼到混合物料温度达到140℃时排胶，得到一段混炼胶；(5)将步骤(4)中的混炼胶冷却停放5-16小时后，再加入到密炼机中继续混炼50秒；(6)接着加入粘合剂、硫化促进剂、硫磺，进行混炼50秒；(7)密炼到混合物料温度达到105℃时排胶，经翻炼、按厚度10mm加工出片冷却，即得耐高温钢丝绳芯输送带芯胶。实施例3一种耐高温钢丝绳芯输送带芯胶，由如下重量份的原料组成：天然橡胶90份，有机硅橡胶25份，聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物6份，聚硅硼氧烷7份，补强剂白炭黑25份，填充剂硫酸钡25份，硫磺4份，橡胶硫化促进剂detu1.5份，硫化活性剂硬脂酸2份，增塑剂石蜡油25份，防老剂4010na3份，粘合剂12份，软化剂松节油9份，防焦剂ctp0.4份，mgo2.5份、zno2.5份、氧化铁2.5份。所述粘合剂为酚醛-丁腈胶和硼酰化钴等重量混合。所述聚硅硼氧烷的制备过程、聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物的合成见实施例1。耐高温钢丝绳芯输送带芯胶的制备方法，包括如下步骤：1)将天然橡胶、有机硅橡胶、聚氟硅氧烷-聚氟乙烯嵌段共聚物、聚硅硼氧烷加入到密炼机预压混炼45秒；(2)继续加入防老剂4010na、氧化锌、氧化镁、氧化铁、硬脂酸、增塑剂石蜡油进行混炼50秒；(3)再加入补强剂白炭黑25份，填充剂硫酸钡25份、软化剂松节油9份，防焦剂ctp进行混炼50秒；(4)密炼到混合物料温度达到135℃时排胶，得到一段混炼胶；(5)将步骤(4)中的混炼胶冷却停放10小时后，再加入到密炼机中继续混炼40秒；(6)接着加入粘合剂、硫化促进剂、硫磺，进行混炼40秒；(7)密炼到混合物料温度达到100℃时排胶，经翻炼、按厚度8mm加工出片冷却，即得耐高温钢丝绳芯输送带芯胶。对比例1对比例1与实施例3基本相同，其不同之处在于，将有机硅橡胶用丁烯橡胶替代。对比例2对比例2与实施例3基本相同，其不同之处在于，将氧化铁用等重量的氧化锌替代。性能测试输送带芯胶的物理机械性能测试方法按astmd412标准来测试复合材料的力学性能。拉伸实验一律采用4.00mm宽裁刀制哑铃片，拉伸速度为500mm/min，测试温度为25℃。钢丝绳抽出及疲劳抽出性能所用的钢丝绳为st1600。其他性能测试均按照astm标准来完成。表1：本发明对比例、实施例的性能比较性能实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2拉伸强度/mpa17.317.517.716.216.3100％定伸应力/mpa6.76.86.96.16.0300％定伸应力/mpa15.014.915.112.613.1断裂伸长率/％474474475452451永久变形/％3135354041邵a硬度6868705560抽出/n.mm-1160166168150145疲劳抽出/次2400024100245002100022000焦烧时间5:125:325:023:214:31通过实施例1～3和对比例1、2的性能比较可以看出：实施例1-3输送带芯胶的拉伸强度大，但硬度高，这可保证芯胶在冷压成型过程中良好的加工性能；且输送带芯胶的钢丝绳疲劳抽出力升高，这说明本发明的芯胶与钢丝绳的粘合得到了提升；100％定伸应力在6.7mpa以上，300％定伸应力均在14.9mpa以上，钢丝绳疲劳抽出次数24000以上、焦烧时间长。说明本发明中芯胶混炼胶具有良好的加工性能，同时使输送带芯胶的疲劳抽出性能优异。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12