本发明属于胶辊
技术领域：
，具体地说，涉及一种海岛结构胶辊及其制备方法。
背景技术：
胶辊是一种以金属或者其他材料为辊芯、外覆橡胶层的辊状制品。胶辊广泛应用于冶金、有色金属加工、化纤、造纸等行业。随着制造业的快速发展，钢铁行业出现了各种生产线并伴随产生各种工位的胶辊，例如主要用于输送钢板的夹送辊，用户对其摩擦系数和耐磨性要求较高，用以防止其在输送过程中打滑，以及延长使用寿命。目前，在实际操作中，往往通过以下方法来提高摩擦系数：降低材料硬度和强度、增加材料表面张力或者在车加工时提高材料粗糙度，但这些方法制得的胶辊在使用过程中效果并不明显乃至打滑，还会引起材料受力不匀，不耐磨等问题。公开号为204503784u，公开日为2015年7月29日的中国实用新型专利公开了一种颗粒橡胶辊，该种胶辊由辊体和橡胶层构成，橡胶层由基胶和若干橡胶颗粒四部分组成。该专利仅是简单介绍了颗粒橡胶辊及用途，对颗粒橡胶辊的原料、结构和制造工艺等情况并未提及，而这些情况往往对胶辊在使用性能即摩擦系数和耐磨性起决定性作用。其技术缺陷主要表现在三方面：(1)此专利只提到橡胶颗粒的邵氏硬度比基胶的邵氏硬度高15度，两者硬度相差15度或相差超过15度，在动态使用过程中对材料损耗极大，极易出现不耐磨、掉颗粒和胶层开裂等质量问题。该专利也未提及橡胶颗粒与基胶如何一起并用，而现有技术中的简单并用很容易出现掉粒、材料因应力集中而损坏等问题。(2)该专利只考虑硬度因素对结构进行改进，这样的设计会出现很多质量问题，如胶辊生产过程中出现掉颗粒、开裂，使用过程中受力不匀造成钢板变形等等。(3)虽然提到橡胶颗粒在基胶中均匀分布，但是借用何种方法达到均匀分布的效果并未提及，这就不能保证胶辊在使用过程中摩擦力均匀。公开号为cn1131272，公开日为2003年12月17日的中国发明专利公开了一种聚酰亚胺增强丁腈复合材料，该专利解决了因铁质托辊和钢丝绳之间的钢对钢摩擦导致钢丝绳损伤程度大的问题。该专利主要是为了解决摩擦系数大的问题，提高钢丝绳的使用寿命，因此，该复合材料虽然采用很多种增塑剂、炭黑、硬脂酸、硫磺和促进剂，主要是用于提高丁腈胶强度和硬度，降低摩擦系数。公开号为cn102140188b，公开日为2013年4月10日的中国发明专利，公开了一种矿井提升机用的摩擦衬垫及其制备方法，此专利描述了矿井提升机摩擦衬垫及材料并研究开发出了摩擦系数大于0.28的摩擦衬垫，材料中采用了大量的白色补强填充材料：酚醛树脂、陶土、活性二氧化硅微粉和纳米白炭黑，这些白色补强填充材料没有经过改性直接加到丁腈胶内，混溶性较差，容易造成分散不均匀，性能波动大，伸长率差和耐磨性差，只是相对提高了摩擦系数。此外，采用大量的白色补强填充材料的方法仅适合模压制品，材料缠绕成型差，因而并不适用缠绕成型生产的各种规格的胶辊。技术实现要素：1、要解决的问题针对用户对胶辊的摩擦系数和耐磨性要求的提高，而现有胶辊在使用过程中提高摩擦系数效果并不明显以及打滑、材料受力不匀和不耐磨的问题，本发明提供了一种海岛结构胶辊及其制备方法。2、技术方案为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。一种海岛结构胶辊，所述海岛结构胶辊的橡胶层由母体混炼胶和个体颗粒胶经混炼制得；所述母体混炼胶的伸长率比所述个体颗粒胶的伸长率高100％-220％，所述母体混炼胶的强度比所述个体颗粒胶的强度高4-8mpa，所述母体混炼胶的邵a硬度比所述个体颗粒的邵a硬度低8-14度。作为优化方案，所述母体混炼胶和所述个体颗粒胶的重量比为(3-4):1。作为优化方案，所述母体混炼胶包括如下重量比的组分原料：作为优化方案，所述个体颗粒胶包括如下重量比的组分原料：作为优化方案，所述母体混炼胶和个体颗粒胶使用同种的丁腈生胶、增塑剂、防老剂、促进剂以及交联剂。作为优化方案，所述丁腈生胶为丙烯腈丁腈生胶，所述增塑剂为neo-t；所述防老剂为mb与zmmbi的混合物，所述促进剂为dm，所述交联剂为过氧化二异丙苯与硫磺的混合物。作为优化方案，所述防老剂中，mb与zmmbi的比例为(1-2):1；所述交联剂中，过氧化二异丙苯与硫磺的比例为(2-3):1。一种海岛结构胶辊的制备方法，其特征在于：具体制备过程如下：(1)混炼：分别称取母体混炼胶和个体颗粒胶的组分原料，各自混炼，分别制得母体混炼胶和个体混炼胶，停放；(2)硫化：对所述个体混炼胶进行硫化处理，得个体硫化胶片；(3)粉碎：将所述个体硫化胶片裁剪成宽度为30-40mm的条状，送入粉碎机内粉碎，得颗粒胶，备用；(4)过筛：所述颗粒胶过两次筛去除粒径过大或者过小的颗粒后，得个体颗粒胶，备用；(5)二次混炼：将所述母体混炼胶热炼并包辊；将所述个体颗粒胶分批次从开炼机的辊筒一侧向另一侧均匀地加入，待所述个体颗粒胶完全融入所述母体混炼胶，开刀、打卷、薄通后，得海岛结构的橡胶层；(6)缠绕成型：采用自动缠绕机在已涂刷好胶黏剂的辊芯上包贴橡胶层，得待硫化胶辊；(7)二次硫化：将待硫化胶辊放入硫化罐内硫化，得经硫化处理的胶辊；(8)车加工：待所述经硫化处理的胶辊的温度小于40℃时，车加工并抛光，制得海岛结构胶辊。作为优化方案，所述步骤(2)中，对所述个体混炼胶进行硫化处理的具体操作为：对个体混炼胶进行热炼出片，得到个体混炼胶片，所述个体混炼胶片的厚度为3-5mm，宽度为500-600mm，长度为700-800mm；将所述个体混炼胶片置于硫化罐内进行硫化，得个体硫化胶片。作为优化方案，所述步骤(4)中，得到的筛外个体颗粒胶用120#汽油或醋酸乙酯清洗、晾干后备用。3、有益效果相比于现有技术，本发明的有益效果为：(1)本发明通过对母体混炼胶和个体颗粒胶的伸长率、强度和硬度的差异进行限定，制成的海岛结构胶辊，能够产生不同的弹性模量，进而提高胶辊的摩擦系数和耐磨性，消除使用过程中摩擦系数和耐磨性对材料性能的影响，防止打滑、材料受力不均以及不耐磨乃至开裂现象的发生。(2)橡胶层采用母体混炼胶和个体颗粒胶的重量比为3:1至4:1并用混合，既可提高海岛结构胶辊在使用过程中的摩擦系数和耐磨性，又可保持胶辊正常使用所需要的伸长率、强度和硬度。(3)丁腈生胶的分子链中含有活性官能团氰基，这使得丁腈橡胶分子的柔顺性较差；母体混炼胶采用在丁腈生胶中加入一定量的高耐磨炭黑、通用炭黑、液体丁腈和增塑剂，能够将伸长率、强度和硬度同时提高1倍以上，以提高自身耐磨性，并使母体胶具备优异的弹性模量和摩擦系数。白炭黑和树脂在丁腈生胶中不易分散均匀，这会造成个体颗粒胶伸长率和强度的下降，硬度波动也大，由此导致个体颗粒胶的摩擦系数和耐磨性不均匀，本发明加入增塑剂和硅烷偶联剂，能够对白炭黑和树脂起到分散均匀的作用，提高个体颗粒胶的强度和硬度，降低个体颗粒胶的伸长率，使个体颗粒胶具备高于母体的摩擦系数和高于母体的弹性模量，并提高自身耐磨性。本发明的母体混炼胶和个体颗粒胶的组分原料是经过多次试验筛选得到的，这些组分原料能够同时提高母体混炼胶和个体颗粒胶自身的伸长率、强度和硬度，进而提高两种胶自身的耐磨性。此外，组分原料的差异性使得在海岛结构胶辊内部的两种胶间的伸长率、强度和硬度的差异性保持在合理范围之内，这使得母体混炼胶和个体颗粒胶产生不同的弹性模量，结构的摩擦系数提高。此外，不同的组分原料还使得母体混炼胶和个体颗粒胶呈现出不同的颜色。本发明制得的海岛结构胶辊，母体混炼胶的颜色为黑色，个体颗粒胶的颜色为白色，这样便于目测最终的个体颗粒胶在母体组分内分布的均匀性，以保证海岛结构胶辊在使用过程中摩擦力均匀，以及耐磨性均匀。(4)海岛结构胶辊制备过程中，母体混炼胶和个体颗粒胶使用同一种的丁腈生胶、增塑剂、防老剂、促进剂和交联剂，这样做的意义在于，解决母体混炼胶和个体颗粒胶之间粘结可靠性差的问题，使二者更好地粘结成一体，防止掉粒和撕裂等情况的发生。采用同一种防老剂不仅能提高海岛结构胶辊橡胶层母体混炼胶和个体颗粒胶耐老化性能，白色的个体颗粒胶也不易变色。同时添加增塑剂neo-t、防老剂mb和zmmbi的混合物制得的海岛结构胶辊，还具有耐油、耐碱的优良性能。防老剂中mb与zmmbi、交联剂中过氧化二异丙苯与硫磺分别保持各自一定比例进行添加的意义在于，能够更好地增加胶辊的耐热老化性和强度。(5)本发明通过混炼、硫化、粉碎、过筛、二次混炼、缠绕成型、二次硫化和车加工制得海岛结构胶辊。通过控制薄通辊距，借助开炼机剪切力来均匀分散，这对个体颗粒硫化胶没有任何损伤，能够保证海岛结构胶辊整个工作面摩擦系数均匀，进而保证胶辊的使用寿命。本发明制得的海岛结构胶辊，结构均匀，缠绕成型性好，可在自动缠绕包贴机上缠绕成型。该制备方法先分别制得母体混炼胶和个体颗粒胶两种材料，再混炼成宏观的海岛结构胶辊，既可提高海岛结构胶辊在使用过程中的摩擦系数和耐磨性，又可保持胶辊正常使用过程中的性能(即伸长率、强度和硬度)的稳定性，以满足客户使用要求。(6)个体混炼胶按照限定尺寸热炼出片后再硫化，解决了个体颗粒胶尺寸大小不一问题，使得个体材料更容易制备成均匀颗粒，解决了个体颗粒胶在母体混炼胶内不易分散均匀的问题，使得制得的海岛结构胶辊摩擦系数均匀，耐磨性均匀，不易发生掉粒或者开裂的现象。(7)采用120#汽油或醋酸乙酯清洗个体颗粒胶并晾干的意义在于，这个过程可以清洁个体颗粒胶上的污染物，提高过筛颗粒胶表面分子的活泼性，便于分散，从而有利于分子形成交联键，以提高产品的强度和耐磨性。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。实施例1一种海岛结构胶辊，海岛结构胶辊的橡胶层由母体混炼胶和个体颗粒胶经混炼制得。母体混炼胶和个体颗粒胶以丁腈橡胶为原料，通过混炼制得母体混炼胶，通过混炼、硫化、粉碎和过筛制得个体颗粒胶。将母体混炼胶热炼并包辊；将个体颗粒胶分批次加入，待个体颗粒胶完全融入母体混炼胶，制得海岛结构胶辊的橡胶层。本实施例在加工过程中，保证母体混炼胶的伸长率比所述个体颗粒胶的伸长率高220％，母体混炼胶的邵a硬度比个体颗粒的邵a硬度低14度，母体混炼胶的强度比个体颗粒胶的强度高8mpa，制成的海岛结构胶辊的摩擦性使用性能优良，不易打滑，也不易开裂。原料中的丁腈生胶属于丁腈橡胶类，也可选用其它类橡胶，如丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶，天然橡胶或乙丙橡胶等。实施例2表1实施例2-4中母体混炼胶组分原料表母体混炼胶组分原料实施例2实施例3实施例4实施例5丁腈生胶33.75kg37.50kg41.25kg37.50kg高耐磨炭黑22.50kg18.75kg20.18kg18.83kg通用炭黑13.73kg7.50kg7.5kg11.25kg液体丁腈1.88kg3.38kg1.88kg2.25kg增塑剂0.75kg2.25kg0.75kg1.5kg防老剂0.68kg1.35kg0.90kg0.75kg促进剂0.15kg0.38kg0.23kg0.30kg交联剂0.75kg2.25kg1.13kg1.50kg硬脂酸0.23kg0.45kg0.30kg0.38kg氧化锌0.60kg1.20kg0.90kg0.75kg表2实施例2-4中个体颗粒胶组分原料表个体颗粒胶组分原料实施例2实施例3实施例4实施例5丁腈生胶33.75kg36.00kg41.25kg30.68kg白炭黑32.25kg24.75kg26.18kg30.00kg树脂1.50kg3.00kg1.50kg2.25kg硅烷偶联剂0.68kg1.13kg0.68kg0.83kg增塑剂4.43kg4.50kg3.00kg7.50kg防老剂0.68kg1.35kg0.68kg0.90kg促进剂0.15kg0.38kg0.15kg0.23kg交联剂0.75kg2.25kg0.75kg1.5kg硬脂酸0.23kg0.45kg0.23kg0.38kg氧化锌0.60kg1.20kg0.60kg0.75kg丁腈生胶为3345c丁腈生胶，高耐磨炭黑为n330高耐磨炭黑，通用炭黑为n660通用炭黑，增塑剂为neo-t增塑剂，液体丁腈为低分子液体丁腈橡胶，氧化锌为间接法得到的氧化锌，白炭黑为超细白炭黑，硬脂酸的纯度大于90％，促进剂为促进剂dm，防老剂为mb与zmmbi的混合物，交联剂为过氧化二异丙苯与硫磺的混合物，树脂为pma-201型增粘增强树脂。一种海岛结构胶辊，海岛结构胶辊的橡胶层由母体混炼胶和个体颗粒胶经混炼制得，母体混炼胶和个体颗粒胶的组分重量详见表1和表2。防老剂中，mb与zmmbi的比例为1:1；交联剂中，过氧化二异丙苯和硫磺的比例为2:1。按照这些重量比生产了规格为φ250×2100的5件海岛结构胶辊，性能如表3所示：这些性能按照如下方式检测：(1)伸长率：gb/t528-2009；(2)强度：gb/t528-2009；(3)硬度：gb/t531.1-2008。表3实施例2性能表征由表3可知，母体混炼胶的伸长率比个体颗粒胶的伸长率高120％，母体混炼胶的强度比个体颗粒胶的强度高4mpa，母体混炼胶的邵a硬度比个体颗粒的邵a硬度低8；个体颗粒胶在母体混炼胶中能够均匀分散。在客户工况条件下测试本实施例制得的胶辊，测试过程中摩擦力和耐磨性均能符合客户使用要求，不易打滑，胶辊输送钢带的过程中动力平稳，解决了胶辊摩擦力增大和耐磨性问题，提高了产品质量。实施例3一种海岛结构胶辊，海岛结构胶辊的橡胶层由母体混炼胶和个体颗粒胶经混炼制得，母体混炼胶和个体颗粒胶的组分重量详见表1和表2。防老剂中，mb与zmmbi的比例为2:1；交联剂中，过氧化二异丙苯和硫磺的比例为3:1。实施例3的海岛结构胶辊的制备方法，具体制备过程如下：(1)混炼：分别称取母体混炼胶的组分原料和个体颗粒胶的组分原料，混炼，分别制得母体混炼胶和个体混炼胶，停放；(2)硫化：对所述个体混炼胶进行硫化处理，得个体硫化胶片；(3)粉碎：将所述个体硫化胶片裁剪成宽度为30mm的条状，送入滤网为6目的粉碎机内粉碎，得颗粒胶；将所述颗粒胶放入专用袋内备用；(4)过筛：所述颗粒胶先过8目筛去除筛外的颗粒胶，留筛内颗粒胶，再过6目筛除去筛内的颗粒胶，留筛外的颗粒胶，得个体颗粒胶放入专用袋内备用；(5)二次混炼：按照重量比3:1称量母体混炼胶和个体颗粒胶。开炼机的辊距调至6mm，将所述母体混炼胶热炼并包辊；将所述个体颗粒胶分批次从开炼机的辊筒一侧向另一侧均匀地加入，待所述个体颗粒胶完全融入所述母体混炼胶，开刀、打卷，辊距调节至3mm，薄通2次混合均匀，得橡胶层；(6)缠绕成型：采用自动缠绕机在已涂刷好胶黏剂的辊芯上包贴橡胶层，得待硫化胶辊；(7)二次硫化：将待硫化胶辊放入硫化罐内硫化，得经硫化处理的胶辊；(8)车加工：待所述经硫化处理的胶辊的温度小于40℃时，车加工并抛光，制得海岛结构胶辊。按照本实施例的配方和制备方法生产了规格为φ580×1500的5件胶辊，性能如表4所示：表4实施例3性能表征由表4可知，母体混炼胶的伸长率比个体颗粒胶的伸长率高110％，母体混炼胶的强度比个体颗粒胶的强度高4mpa，母体混炼胶的邵a硬度比个体颗粒的邵a硬度低8；个体颗粒胶在母体混炼胶中能够均匀分散。实施例4一种海岛结构胶辊，海岛结构胶辊的橡胶层由母体混炼胶和个体颗粒胶经混炼制得，母体混炼胶和个体颗粒胶的组分重量详见表1和表2。防老剂中，mb与zmmbi的比例为1.2:1；交联剂中，过氧化二异丙苯和硫磺的比例为2.5:1。实施例4的海岛结构胶辊的制备方法，具体制备过程如下：(1)混炼：分别称取母体混炼胶的组分原料和个体颗粒胶的组分原料，混炼，分别制得母体混炼胶和个体混炼胶，停放；(2)硫化：对个体混炼胶进行热炼出片，得到个体混炼胶片，个体混炼胶片的厚度为3mm，宽度为500mm，长度为700mm；将个体混炼胶片放置在干净的不锈钢托盘内，然后置于硫化罐内进行硫化，得个体硫化胶片；(3)粉碎：将所述个体硫化胶片裁剪成宽度为40mm的条状，送入滤网为6目的粉碎机内粉碎，得颗粒胶；将所述颗粒胶放入专用袋内备用；(4)过筛：所述颗粒胶先过8目筛去除筛外的颗粒胶，留筛内颗粒胶，再过6目筛除去筛内的颗粒胶，留筛外的颗粒胶，得个体颗粒胶放入专用袋内备用；(5)二次混炼：按照重量比4:1称量母体混炼胶和个体颗粒胶。开炼机的辊距调至7mm，将所述母体混炼胶热炼并包辊；将所述个体颗粒胶分批次从开炼机的辊筒一侧向另一侧均匀地加入，待所述个体颗粒胶完全融入所述母体混炼胶，开刀、打卷，辊距调节至4mm，薄通3次混合均匀，得橡胶层；(6)缠绕成型：采用自动缠绕机在已涂刷好胶黏剂的辊芯上包贴橡胶层，得待硫化胶辊；(7)二次硫化：将待硫化胶辊放入硫化罐内硫化，得经硫化处理的胶辊；(8)车加工：待所述经硫化处理的胶辊的温度小于40℃时，车加工并抛光，制得海岛结构胶辊。按照本实施例的配方和制备方法生产了规格为φ1000×1600的5件胶辊，性能如表4所示：表5实施例4性能表征由表5可知，母体混炼胶的伸长率比个体颗粒胶的伸长率高160％，母体混炼胶的强度比个体颗粒胶的强度高5mpa，母体混炼胶的邵a硬度比个体颗粒的邵a硬度低10；个体颗粒胶在母体混炼胶中能够均匀分散。采本实施例制作的胶辊，在客户工况条件下进行测试，胶辊输送钢带动力平稳未见异常，使用超过了客户原周期要求，产品设计新思路，解决了客户要求胶辊摩擦力和耐磨性问题。实施例5一种海岛结构胶辊，海岛结构胶辊的橡胶层由母体混炼胶和个体颗粒胶经混炼制得，母体混炼胶和个体颗粒胶的组分重量详见表1和表2。防老剂中，mb与zmmbi的比例为1.5:1；交联剂中，过氧化二异丙苯和硫磺的比例为2.1:1。实施例5的海岛结构胶辊的制备方法，具体制备过程如下：(1)混炼：分别称取母体混炼胶的组分原料和个体颗粒胶的组分原料，混炼，分别制得母体混炼胶和个体混炼胶，停放；(2)硫化：对个体混炼胶进行热炼出片，得到个体混炼胶片，个体混炼胶片的厚度为5mm，宽度为600mm，长度为800mm；将个体混炼胶片放置在干净的不锈钢托盘内，然后置于硫化罐内进行硫化，得个体硫化胶片；(3)粉碎：将所述个体硫化胶片裁剪成宽度为40mm的条状，送入滤网为6目的粉碎机内粉碎，得颗粒胶；将所述颗粒胶放入专用袋内备用；(4)过筛：所述颗粒胶先过8目筛去除筛外的颗粒胶，留筛内颗粒胶，再过6目筛除去筛内的颗粒胶，留筛外的颗粒胶，得个体颗粒胶，将个体颗粒胶放置在干净的不锈钢托盘内，用120#汽油或醋酸乙酯清洗、晾干后，再放入专用袋内备用；(5)二次混炼：按照重量比4:1称量母体混炼胶和个体颗粒胶。开炼机的辊距调至7mm，将所述母体混炼胶热炼并包辊；将所述个体颗粒胶分批次从开炼机的辊筒一侧向另一侧均匀地加入，待所述个体颗粒胶完全融入所述母体混炼胶，开刀、打卷，辊距调节至4mm，薄通3次混合均匀，得橡胶层；(6)缠绕成型：采用自动缠绕机在已涂刷好胶黏剂的辊芯上包贴橡胶层，得待硫化胶辊；(7)二次硫化：将待硫化胶辊放入硫化罐内硫化，得经硫化处理的胶辊；(8)车加工：待所述经硫化处理的胶辊的温度小于40℃时，车加工并抛光，制得海岛结构胶辊。按照本实施例的配方和制备方法生产了规格为φ1000×1600的5件胶辊，性能如表5所示：表6实施例5性能表征由表6可知，母体混炼胶的伸长率比个体颗粒胶的伸长率高140％，母体混炼胶的强度比个体颗粒胶的强度高6mpa，母体混炼胶的邵a硬度比个体颗粒的邵a硬度低10；个体颗粒胶在母体混炼胶中能够均匀分散。采本实施例制作的胶辊，通过对材料性能实施改性，使其具有摩擦系数大、摩擦力大和耐磨等特点，能够满足客户对胶辊的使用要求。当前第1页12