本发明属于传动胶带技术领域，涉及一种耐寒传动胶带底胶及其制备方法。
背景技术：
农业机械用传动胶带大部分是氯丁胶材质的，氯丁胶具有较高的拉伸强度、伸长率，耐老化、耐热，是中高端传动胶带的重要原材料，但缺点是其耐寒性和贮存稳定性差。由于氯丁胶本身分子链规整性较强加上含有极性侧基，使其具有了易结晶的特点，所以当环境温度低于零下时，氯丁胶开始结晶，逐渐变硬发脆裂口，当温度在-10℃时结晶速率最快，而变硬发脆的后果是氯丁胶的耐曲挠性变差，使得由此制成的传动胶带疲劳，寿命急剧下降，这种情况在我国东北尤为明显，出口到俄罗斯裂口现象则更严重，因此，在-10℃的温度下，传动胶带的耐寒性能急需要得到改善。
CN 101602867A公开了一种改性氯丁橡胶V带及其制备方法，改性氯丁橡胶V带的基体橡胶由下列重量份的原料经混炼制成：100份氯丁橡胶、20～50份酸改性碳纳米管、10～20份炭黑、2～10份磷系氧化物、12～18份硫磺、0.3～5份防老剂、1～5份填料、3～7份软化剂、2～10份增塑剂和1～6份促进剂，复合硫化的橡胶具有内在的“骨架”结构，强度高，能够适用于150～180℃高温工作环境，具有很好的耐热性能，可广泛用于煤矿、石油、化工及造纸等行业中特殊环境下的机械传动系统中。
CN101412824A公开了一种用于超低温密封装置的氯丁橡胶组合物，包括氯丁橡胶、炭黑、ZnO和促进剂，混合均匀置于炼胶机中进行混炼，该氯丁橡胶组合物具有良好的加工工艺性能、与金属的热粘结性能；在-196℃超低温条件下具有良好的介质相容性和可靠的密封性能，耐压范围达到了-0.1～35MPa。
但现有技术对基体橡胶的性能改进，尤其是-10℃温度下的耐寒性能改进效果不理想。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种耐寒传动胶带底胶，其在-10℃温度下的耐曲绕性优良。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐寒传动胶带底胶，按重量份计，所述耐寒传动胶带底胶的制备原料包括：
本发明采用氯丁橡胶CR与顺丁橡胶BR混合使用，BR分子链柔顺性较好且无侧基，不会在低温环境中产生结晶现象，因此具有较好的耐低温性能，将BR与CR共混，可以优势互补，有效改善CR的低温结晶现象。CR与BR的用量对传动胶带的性能有很大影响，氯丁橡胶CR的重量份为50～70份，顺丁橡胶BR的重量份为30～50份，若CR与BR的用量不在此范围内，传动胶带的机械性能和低温抗结晶性不能达到最佳效果。
耐寒助剂的加入，降低了氯丁橡胶CR分子间作用力，减小分子链之间的束缚力，即使在有结晶倾向的分子链排列中，分子链也能以较小作用力挣脱排列束缚，产生一定的分子链滑移，加快链段之间的蠕动，以此来提高CR的抗结晶性能。其中，所述耐寒助剂选自油酸丁酯、癸二酸二丁酯中的一种或两者混合物。
本发明中氯丁橡胶的硫化剂为氧化镁与氧化锌的混合物；氧化镁的加入可起到稳定的作用，可防止加工中产生焦烧，并且改进胶料在储藏过程中的焦烧，还具有塑化橡胶的作用。氧化锌主要做硫化胶，可使硫化平坦。氧化镁和氧化锌同时使用解决了硫化胶的易焦烧、硫化程度高和硫化速度快的问题。氧化镁的用量对氯丁胶加工和硫化都有较大影响，会影响氯丁胶的塑性、储存稳定性及硫化速度。优选地，所述氧化镁的重量份为1～10份；当氧化镁用量高于10份时，会降低氯丁胶的硫化速度，当氧化镁用量低于1份时，会降低氯丁胶的塑性和储存稳定性。氧化锌的用量会影响氯丁胶的耐老化性能以及塑性稳定性。优选地，所述氧化锌的重量份为5～15份，当氧化锌用量大于15份时，胶料易焦烧、储存稳定性降低，还会使胶料变硬和失去塑性，当氧化锌用量低于5份时，氯丁胶的硫化程度和耐老化性能不佳。
本发明中顺丁橡胶的硫化剂为硫磺S，其用量为1～2份。硫磺作为硫化剂在传动胶带的制备过程中的添加顺序对成品的性能有很大的影响，硫磺添加太早会使胶料的硫化的过程中放热，使得胶料老化，并且使原料在混合的过程中不均匀，因此作为顺丁橡胶的硫化剂其添加顺序很重要，本发明中硫磺的加入是在其他原料混合均匀后最后加入的，具体添加顺序会在传动胶带底胶的制备方法中描述。
促进剂作为硫化延缓剂、抗焦烧剂和增塑剂，且在橡胶中容易分散，不污染。本发明所述促进剂选自促进剂Na-22、促进剂DM中的一种或两者混合物；优选地，所述促进剂Na-22的重量份为10.5～3份，例如0.5、1、1.5、2、2.5、3份；所述促进剂DM的重量份为0.5～3份，例如0.5、1、1.5、2、2.5、3份。
补强剂的加入可提高传动胶带的强度，还可以改善传动胶带的加工性能，赋予其良好的耐磨性能、抗撕裂性能、耐热性能和耐寒性能，延长其使用寿命。本发明所述补强剂为炭黑N330与白炭黑的混合物；优选地，所述炭黑N330的重量份为30～50份，例如30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50份；所述白炭黑的重量份为10～30份，例如10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30份。
所述防老剂选自N-N-苯基对苯二胺TPPD、防老剂4010中的一种或两者混合物；
优选地，所述N-N-苯基对苯二胺TPPD的重量份为1～5份，例如1、2、3、4、5份；所述防老剂4010的重量份为1～5份，例如1、2、3、4、5份。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯DOP。
所述油为芳烃油，本发明通过调节油的用量，减小各种添加助剂间以及助剂与高分子链段间的摩擦力，增大体系的均匀度以达到成品传动胶带耐寒的目的。
作为优选方案，按重量份计，所述耐寒传动胶带底胶的制备原料包括：
本发明的目的之二在于提供一种耐寒传动胶带底胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)将配方量的氯丁橡胶CR和顺丁橡胶BR混合后加入开炼机，待包辊后下卷待用；
2)将配方量的补强剂与油混合得到共混物A，将配方量的氧化镁MgO、氧化锌ZnO、促进剂、硬脂酸SA、防老剂、增塑剂混合得到共混物B；
3)将步骤1)制得的混合胶料密炼10～30s，加入配方量的耐寒助剂，继续密炼30～60s，再加入共混物B，密炼30～60s后加入共混物A，继续密炼1～5min后排胶到开炼机上，再加入配方量的硫磺S，在开炼机上混合制备胶片待用；
4)将步骤3)制得的胶片加入三辊压延机中，压延得到耐寒传动胶带底胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的耐寒传动胶带底胶，采用氯丁橡胶CR与顺丁橡胶BR混合使用，有效改善CR的低温结晶现象；耐寒助剂减小分子链之间的束缚力，加快链段之间的蠕动，提高了CR的抗结晶性能；通过调整油的用量，减小填料间及填料与高分子链段间的摩擦力，增大体系的均匀度，使制得的传动胶带达到耐寒目的；本发明中耐寒助剂、硫化剂、促进剂、硬脂酸、补强剂、防老剂、增塑剂协同作用，在保持传动胶带物理性能如拉断强度、撕裂强度、硬度、拉断伸长率的前提下，共同提高了传动胶带在-10℃温度下的低温抗结晶性能，通过优化原料及配比，延缓了氯丁橡胶在低温环境下的结晶现象，使其在低温情况下变软而不脆化，提高了成品传动胶带在极寒环境中的使用寿命。
本发明的耐寒传动胶带底胶的制备方法，工艺简单，可适用于耐寒传动胶带的大幅生产。
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。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的耐寒传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：60份氯丁橡胶CR、40份顺丁橡胶BR、5份油酸丁酯、8份ZnO、5份MgO、1份促进剂Na-22、1份促进剂DM、2份硬脂酸SA、40份炭黑、15份白炭黑、3份防老剂4010、2份TPPD、5份DOP、2份硫磺S、5份芳烃油。
上述的耐寒传动胶带底胶的制备方法，包括如下步骤：
1)将配方量的氯丁橡胶CR和顺丁橡胶BR混合后加入开炼机，待包辊后下卷待用；
2)将配方量的补强剂与油混合得到共混物A，将配方量的氧化镁MgO、氧化锌ZnO、促进剂、硬脂酸SA、防老剂、增塑剂混合得到共混物B；
3)将步骤1)制得的混合胶料密炼10～30s，加入配方量的耐寒助剂，继续密炼30～60s，再加入共混物B，密炼30～60s后加入共混物A，继续密炼1～5min后排胶到开炼机上，再加入配方量的硫磺S，在开炼机上混合制备胶片待用；
4)将步骤3)制得的胶片加入三辊压延机中，压延得到耐寒传动胶带底胶。
实施例2
本实施例的耐寒传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：50份氯丁橡胶CR、50份顺丁橡胶BR、4份癸二酸二丁酯、6份ZnO、5份MgO、4份促进剂Na-22、2份促进剂DM、3份硬脂酸SA、30份炭黑、20份白炭黑、2份防老剂4010、5份TPPD、6份DOP、2份硫磺S、7份芳烃油。
本实施例的耐寒传动胶带底胶的制备方法与实施例1的相同，在此不再赘述。
实施例3
本实施例的耐寒传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：70份氯丁橡胶CR、30份顺丁橡胶BR、8份癸二酸二丁酯、6份ZnO、5份MgO、2份促进剂Na-22、4份促进剂DM、3份硬脂酸SA、30份炭黑、10份白炭黑、4份防老剂4010、7份TPPD、6份DOP、1.8份硫磺S、10份芳烃油。
本实施例的耐寒传动胶带底胶的制备方法与实施例1的相同，在此不再赘述。
实施例4
本实施例的耐寒传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：60份氯丁橡胶CR、40份顺丁橡胶BR、1份癸二酸二丁酯、4份油酸丁酯、12份ZnO、4份MgO、5份促进剂Na-22、1份促进剂DM、5份硬脂酸SA、35份炭黑、25份白炭黑、4份防老剂4010、7份TPPD、1份DOP、1.6份硫磺S、8份芳烃油。
本实施例的耐寒传动胶带底胶的制备方法与实施例1的相同，在此不再赘述。
对比例1
本对比例的传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：60份氯丁橡胶CR、40份天然橡胶NR、5份油酸丁酯、8份ZnO、5份MgO、1份促进剂Na-22、1份促进剂DM、2份硬脂酸SA、40份炭黑、15份白炭黑、3份防老剂4010、2份TPPD、5份DOP、2份硫磺S、5份芳烃油。
对比例2
本对比例的传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：100份氯丁橡胶CR、5份油酸丁酯、8份ZnO、5份MgO、1份促进剂Na-22、1份促进剂DM、2份硬脂酸SA、40份炭黑、15份白炭黑、3份防老剂4010、2份TPPD、5份DOP、5份芳烃油。
对比例3
本对比例的传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：60份氯丁橡胶CR、40份顺丁橡胶BR、8份ZnO、5份MgO、1份促进剂Na-22、1份促进剂DM、2份硬脂酸SA、40份炭黑、15份白炭黑、3份防老剂4010、2份TPPD、5份DOP、2份硫磺S、5份芳烃油。
对比例4
本对比例的传动胶带底胶，其制备原料按重量份计包括：60份氯丁橡胶CR、40份顺丁橡胶BR、8份ZnO、5份MgO、1份促进剂Na-22、1份促进剂DM、2份硬脂酸SA、40份炭黑、15份白炭黑、3份防老剂4010、2份TPPD、5份DOP、2.1份硫磺S、15份芳烃油。
将实施例1-4与对比例1-4的底胶制备得到的传动胶带分别在常温、-10℃的温度下停放24h，并将拉伸撕裂试样和疲劳试样均在弯曲状态下存储7天，测试试样的性能，结果如表1、表2所示。
表1
表2
同样冷冻条件下，冷冻前后变化率越小，说明耐寒性能越好。由表1、表2的数据可以看出，经-10℃冷冻后，在保持物理性能如拉断强度、撕裂强度、硬度、拉断伸长率的前提下，传动胶带的耐曲绕性良好，具有很好的低温抗结晶性能。本发明中耐寒助剂、硫化剂、促进剂、硬脂酸、补强剂、防老剂、增塑剂协同作用，在保持传动胶带物理性能如拉断强度、撕裂强度、硬度、拉断伸长率的前提下，共同提高了传动胶带在-10℃温度下的低温抗结晶性能，通过优化原料及配比，延缓了氯丁橡胶在低温环境下的结晶现象，使其在低温情况下变软而不脆化，提高了成品传动胶带在极寒环境中的使用寿命。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。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。