一种粪道用橡胶板及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及畜牧养殖用橡胶制品技术领域，具体涉及一种粪道用橡胶板及其制备方法和应用。


背景技术：

2.奶牛场在设计时，一般两侧是卧床，中间是通道，奶牛尾巴相对，去挤奶厅挤奶，来回都要从通道经过。为了奶牛走路舒服，通道上铺设橡胶板，牛的排泄物都在通道上，业内人士称之为粪道。橡胶板铺好后，因为热胀冷缩的原因，夏天中间会隆起变形，冬天两侧和中间对接处缝隙加大，最大的缝隙可达30公分，粪便难以清理干净。奶牛走路时绊倒摔伤的现象时有发生。
3.为缓解这些问题，通常是在产品中间加一层布，来减少缩比，可依然解决不了伸缩减量问题，同时清粪车辆在行驶时，胶板还容易扭曲变形，粪便清理不彻底。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种粪道用橡胶板及其制备方法和应用，本发明提供的粪道用橡胶板能够在温度变化时仍保持优异的尺寸稳定性。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种粪道用橡胶板，包括工作层2以及设置于所述工作层2底部的支撑层1；所述工作层的制备原料包括三元乙丙橡胶；所述支撑层的制备原料包括天然橡胶、丁苯橡胶和锦纶纤维。
7.优选地，所述工作层2包括基底2
‑
1以及设置在所述基底2
‑
1上表面的“人”字凸起2
‑
2和凹槽2
‑
3。
8.优选地，以重量份数计，所述工作层的制备原料包括：
[0009][0010][0010]
所述硫化剂为2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二(叔丁基过氧基)己烷；
[0011]
三烯丙基异氰脲酸酯
ꢀꢀ
0.5～3份。
[0012]
优选地，以重量份数计，所述支撑层的制备原料包括：
[0013][0014]
优选地，所述锦纶纤维为改性锦纶纤维；所述改性锦纶纤维的制备方法包括：
[0015]
将锦纶纤维置于浸渍液中，浸泡后得到改性锦纶纤维；
[0016]
以重量份数计，所述浸渍液的组分包括乳液8～15份，软水90～110份，硅烷偶联剂4～6份；
[0017]
以重量份数计，所述乳液的制备原料包括天然胶乳60～80份，丁吡胶乳20～40份，间苯二酚7～7.6份，甲醛溶液10～15份，氢氧化钠溶液2～2.2份；所述甲醛溶液的质量浓度为36％；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为10％。
[0018]
优选地，所述浸泡在室温条件下进行，所述浸泡的时间为9～11min。
[0019]
优选地，所述乳液的制备方法包括：将所述乳液的制备原料混合，进行缩合反应，得到乳液；所述缩合反应在室温条件下进行；所述缩合反应的时间为9～11h。
[0020]
本发明还提供了上述技术方案所述粪道用橡胶板的制备方法，包括以下步骤：
[0021]
将所述工作层的制备原料依次进行第一混胶和第一压延，得到工作层胶片；
[0022]
将所述支撑层的制备原料依次进行第二混胶和第二压延，得到支撑层胶片；
[0023]
将所述工作层胶片置于所述支撑层胶片上表面，进行硫化，得到粪道用橡胶板。
[0024]
优选地，所述硫化在平板硫化机的模具中进行；进行所述硫化时，平板硫化机的上板温度为175～185℃，下板温度为145～155℃；所述硫化的时间为24～26min。
[0025]
本发明提供了上述技术方案所述粪道用橡胶板或上述技术方案所述制备方法制备得到的粪道用橡胶板在畜禽粪道中的应用。
[0026]
本发明提供了一种粪道用橡胶板，包括工作层2以及设置于所述工作层2底部的支撑层1；所述工作层的制备原料包括三元乙丙橡胶；所述支撑层的制备原料包括天然橡胶、丁苯橡胶和锦纶纤维。在本发明中，工作层采用三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，分子链主链为饱和结构，有极高的化学稳定性，有优异的耐候性，优良的耐水性和耐腐蚀性，能够避免畜禽尿液对橡胶的破坏作用。在本发明中，天然橡胶弹性好，拉伸强度高，丁苯橡胶工艺性能好，价格相对低廉，锦纶纤维强度高，耐冲击性好，弹性高，耐疲劳性好，耐磨性好，支撑层采用天然橡胶和丁苯橡胶并用，并在橡胶中加
入锦纶纤维，能够提高橡胶的尺寸稳定性，解决了伸缩减量问题，在
‑
30～60℃范围内，橡胶尺寸变化率在
±
1毫米之间，完全达到用户使用要求。
附图说明
[0027]
图1为本发明粪道用橡胶板的俯视图；
[0028]
图2为本发明粪道用橡胶板的剖面图；
[0029]
图3为本发明粪道用橡胶板的实物图；
[0030]
图1～2中，1为支撑层，2为工作层，2
‑
1为基底，2
‑
2为“人”字凸起，2
‑
3为凹槽。
具体实施方式
[0031]
本发明提供了一种粪道用橡胶板，包括工作层2以及设置于所述工作层2底部的支撑层1；所述工作层的制备原料包括三元乙丙橡胶；所述支撑层的制备原料包括天然橡胶、丁苯橡胶和锦纶纤维。
[0032]
在本发明中，若没有特殊说明，采用的制备原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品。
[0033]
如图1～2所示，本发明提供的粪道用橡胶板包括工作层。在本发明中，所述工作层2优选包括基底2
‑
1以及设置在所述基底2
‑
1上表面的“人”字凸起2
‑
2和凹槽2
‑
3。在本发明中，所述基底的厚度优选为9.5～10.5mm，更优选为10mm。作为本发明的一个实施例，所述“人”字凸起呈阵列排布；两相邻列“人”字凸起的中间设置有凹槽。在本发明中，所述“人”字凸起的高度优选为6mm；所述凹槽的深度优选为6mm。
[0034]
在本发明中，“人”字凸起起防滑作用，凹槽在冲洗过程中能够使水流顺畅，便于冲洗和吸粪。
[0035]
在本发明中，以重量份数计，所述工作层的制备原料优选包括：
[0036][0036]
所述硫化剂为2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二(叔丁基过氧基)己烷(双
‑
25)；
[0037]
三烯丙基异氰脲酸酯
ꢀꢀ
0.5～3份。
[0038]
以重量份数计，所述工作层的制备原料更优选包括：
[0039]
[0040][0041]
在本发明中，所述第一防老剂优选包括2,2,4
‑
三甲基
‑
1,2
‑
二氢化喹啉聚合体(防老剂rd)和n
‑
环己基
‑
n'
‑
苯基对苯二胺(防老剂4010)。在本发明中，所述防老剂rd和防老剂4010的质量比优选为1:1。
[0042]
本发明采用2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二(叔丁基过氧基)己烷作为硫化剂，能够提高工作层的抗张强度和硬度，同时能够降低工作层的伸长率和压缩变形，进而提高橡胶板的尺寸稳定性。另外，采用该硫化剂制备的工作层耐热、耐寒、耐磨，产品无味。
[0043]
本发明提供的粪道用橡胶板包括设置于所述基底底部的支撑层。在本发明中，所述支撑层的厚度优选为9.5～10.5mm，更优选为10mm。在本发明中，所述支撑层的底部优选设置有细沟，在水泥地面有增涩作用，并起到弹性功能，增加牛走路时的舒适感。
[0044]
在本发明中，以重量份数计，所述支撑层的制备原料优选包括：
[0045][0046]
以重量份数计，所述支撑层的制备原料更优选包括：
[0047][0048]
在本发明中，所述丁苯橡胶优选为溶聚丁苯橡胶。在本发明中，所述促进剂优选为n
‑
环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺(促进剂cz)。在本发明中，所述第二防老剂优选为防老剂4010。
[0049]
在本发明中，所述锦纶纤维优选为改性锦纶纤维；所述改性锦纶纤维的制备方法优选包括：
[0050]
将锦纶纤维置于浸渍液中，浸泡后得到改性锦纶纤维。
[0051]
在本发明中，以重量份数计，所述浸渍液的组分优选包括乳液8～15份，软水90～110份，硅烷偶联剂4～6份；更优选包括乳液10份，软水100份，硅烷偶联剂5份。在本发明中，所述硅烷偶联剂优选为乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)硅烷。
[0052]
在本发明中，以重量份数计，所述乳液的制备原料优选包括天然胶乳60～80份，丁吡胶乳20～40份，间苯二酚7～7.6份，甲醛溶液10～15份，氢氧化钠溶液2～2.2份；更优选包括天然胶乳70份，丁吡胶乳30份，间苯二酚7.2～7.4份，甲醛溶液12～14份，氢氧化钠溶液2.05～2.18份。在本发明中，所述甲醛溶液的质量浓度优选为36％；所述氢氧化钠溶液的质量浓度优选为10％。
[0053]
在本发明中，所述乳液的制备方法优选包括：将所述乳液的制备原料混合，进行缩合反应，得到乳液。在本发明中，所述缩合反应优选在室温条件下进行；所述缩合反应的时间优选为9～11h，更优选为10h。
[0054]
本发明对所述浸渍液的制备方法没有特殊要求，将所述浸渍液的组分混合均匀即可。
[0055]
在本发明中，所述浸泡优选在室温条件下进行，所述浸泡的时间优选为9～11min，更优选为10min。
[0056]
本发明优选在所述浸泡后取出锦纶纤维，自然干燥，得到改性锦纶纤维。
[0057]
在本发明中，锦纶(聚酰胺6)纤维强度高，耐冲击性好，是目前合成纤维中强度较高的一种，强度能达到0.56n/tex(6.4～9.5gf/den)；弹性高、耐疲劳性好，回弹率为98～100％；耐磨性好，优于其它纤维。本发明先将锦纶纤维表面进行浸渍处理，使之与橡胶牢固
地粘和成为一个整体，有利于发挥其尺寸稳定性作用。
[0058]
在本发明中，高聚物之间的粘和作用主要靠分子间力和化学键合的作用，与其互容性密切相关，这与高聚物的极性有重要的影响，锦纶纤维中含有酰胺键，属于极性键，为此在处理中胶乳必须带有极性官能团，选用丁吡胶乳和间苯二酚、甲醛溶液处理，能够提高与橡胶的粘和强度；硅烷偶联剂可以提高乳液与水的相容性，使乳液分散的更好，熔融粘度降低，可提高锦纶纤维与浸渍液的粘结力；间苯二酚和甲醛在水挥发后，形成酚醛树脂，树脂可增加锦纶纤维表面的粘合层模量；在橡胶与锦纶纤维之间传递载荷应力，介于天然橡胶、丁苯橡胶和锦纶纤维之间，会通过氢键结合，亚甲基架桥，互相影响，天然胶乳也能提供活性反应点，参与硫磺交联，与天然橡胶、丁苯橡胶形成共价键，提高锦纶纤维和橡胶的粘合效果。
[0059]
本发明还提供了上述技术方案所述粪道用橡胶板的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
将所述工作层的制备原料依次进行第一混胶和第一压延，得到工作层胶片；
[0061]
将所述支撑层的制备原料依次进行第二混胶和第二压延，得到支撑层胶片；
[0062]
将所述工作层胶片置于所述支撑层胶片上表面，进行硫化，得到粪道用橡胶板。
[0063]
本发明将所述工作层的制备原料依次进行第一混胶和第一压延，得到工作层胶片。本发明对所述第一混胶和第一压延的工艺没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的混胶工艺和压延工艺即可。
[0064]
在本发明的具体实施例中，所述工作层胶片的厚度为10mm。
[0065]
本发明将所述支撑层的制备原料依次进行第二混胶和第二压延，得到支撑层胶片。本发明对所述第二混胶和第二压延的工艺没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的混胶工艺和压延工艺即可。
[0066]
在本发明中，所述第二混胶的方法优选包括：将天然橡胶塑炼，然后加入丁苯橡胶，合炼3～5min后，加入锦纶纤维进行合炼，1min后加入碳黑、轻钙、机油和第二防老剂，放砣捏炼3min，提砣加入氧化锌、硬脂酸、促进剂和硫磺，搅拌均匀后放料。
[0067]
在本发明的具体实施例中，所述支撑层胶片的厚度为10mm。
[0068]
得到工作层胶片和支撑层胶片后，本发明将所述工作层胶片置于所述支撑层胶片上表面，进行硫化，得到粪道用橡胶板。在本发明中，所述硫化优选在平板硫化机的模具中进行；进行所述硫化时，平板硫化机的上板温度优选为175～185℃，更优选为180℃；下板温度优选为145～155℃，更优选为150℃。在本发明中，所述平板硫化机的模具内上表面的形状优选与所述工作层的结构相一致，在硫化过程中，得到设置有“人”字凸起和凹槽的工作层。
[0069]
在本发明中，所述硫化的时间优选为24～26min，更优选为25min。
[0070]
本发明还提供了上述技术方案所述粪道用橡胶板或上述技术方案所述制备方法制备得到的粪道用橡胶板在畜禽粪道中的应用，更优选应用于牛粪道中。通常，牛奶中含有乳糖和奶油，牛尿里含有尿酸，时间久了对橡胶有破坏作用，采用本发明提供的粪道用橡胶板能够提高橡胶板的耐腐蚀性，同时具有优异的耐磨性、抗湿滑和尺寸稳定性，能够提高粪道的使用寿命。
[0071]
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。基于本发明中的实
施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0072]
实施例和对比例
[0073]
根据表1工作层配方，将制备原料使用捏炼机进行混胶，停放8h后，开始压延，得到厚度为10mm的工作层胶片；
[0074]
根据表2支撑层配方，准备原料；
[0075]
根据表3乳液配方，将乳液的制备原料在室温下缩合10h，形成乳液；然后将10重量份乳液加入到100重量份的软水中，加入5重量份乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)硅烷，形成浸渍液；将锦纶纤维置于所述浸渍液中，浸泡10min后捞出，自然干燥，得到改性锦纶纤维；
[0076]
将天然橡胶塑炼，然后投入捏炼机加入丁苯橡胶，合炼3～5min后，加入改性锦纶纤维进行合炼，1min后加入碳黑、轻钙、机油和防老剂4010，放砣捏炼3min，提砣加入氧化锌、硬脂酸、促进剂和硫磺，搅拌均匀后放料，进入开放式炼胶机下片停放，停放8h后，开始压延，得到厚度10mm，长度80m，宽度2m的支撑层胶片；
[0077]
将所述工作层胶片覆盖在所述支撑层胶片的上表面，进入平板硫化机的模具中进行硫化，上板温度为180℃，下板温度为150℃，合模硫化25min后卸模，得到如图3所示的粪道用橡胶板。
[0078]
表1工作层配方(重量份数)
[0079]
[0080][0081]
表2支撑层配方(重量份数)
[0082][0083]
表3乳液配方(重量份数)
[0084]
[0085][0086]
测试例
[0087]
各实施例和对比例中工作层的性能结果见表4，支撑层的性能结果见表5，粪道用橡胶板的整体性能结果见表6。表4～6中，各性能的检测标准为：
[0088]
硬度：(邵尔a)型邵尔硬度，gb/t531.1
‑
2008邵氏硬度计法；
[0089]
断裂拉伸强度：gb/t528
‑
2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定；
[0090]
伸长率：gb/t528
‑
2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定；
[0091]
撕裂强度：gb/t529
‑
2008硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定；
[0092]
阿克隆磨耗：gb/t1689
‑
1998硫化橡胶耐磨性能的测定(用阿克隆磨耗机)；
[0093]
耐酸系数(耐化学性能)：gb/t1690
‑
2006硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法；
[0094]
锦纶纤维与橡胶粘合力：gb/t2942
‑
2009硫化橡胶与纤维帘线静态粘和强度的测定h抽出法测试。
[0095]
表4工作层性能
[0096][0097]
表5支撑层性能
[0098][0099]
表6粪道用橡胶板性能
[0100][0101]
由以上实施例和对比例可以看出，采用工作层和支撑层设计制作的粪道橡胶板，结构合理，工作层采用三元乙丙橡胶为主体，过氧化物硫化体系，耐磨、耐腐蚀，支撑层加入改性的锦纶纤维提高了产品的整体抗撕裂性能，尤其是尺寸稳定性能。本发明提升了粪道橡胶板使用寿命，彻底解决了奶牛走路绊倒摔伤以及牲畜粪便清理难题。
[0102]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。