一種紡織皮輥用橡膠及其製備方法與流程
2023-04-24 10:30:04 1
本發明涉及紡織皮輥用材料，更具體的說，涉及一種以丁腈橡膠為主體、添加導電粉末與導電條索的高導電高機械性能橡膠作為紡織皮輥用橡膠，以及該紡織皮輥用橡膠的製備方法。
背景技術：
紡織皮輥或牽伸羅拉，英文名稱textiletoproller指具有餵給、牽伸紗線、輸出紗線等作用的圓柱形迴轉零件。牽伸羅拉是紡紗機牽伸機構的主要零件，由上羅拉和下羅拉成對組成羅拉拑口，握持紗條進行牽伸。羅拉的質量直接影響輸出紗條的均勻度。現有的紡紗過程中，為了能均勻地握持纖維，又不損傷纖維，紡紗機械上所用的羅拉表面均包覆有彈性物。
丁腈橡膠，英文名稱nitrilebutadienerubber，簡稱nbr，是一種合成橡膠，為由丙烯腈與丁二烯單體聚合而成的共聚物，耐油性(尤其是烷烴油)極好、耐磨性較高、氣密性好、耐熱性較好、粘接力強、耐老化性能較好等優點。丁腈橡膠是一種常規的紡織皮輥包覆物。在對一些特殊纖維使用過程中，由於和丁腈橡膠兩種材料的電子逸出功差距較大，皮輥與纖維之間極易摩擦產生靜電。當靜電不能及時導出，就會產生纖維繞輥的現象。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題在於，提供一種紡織皮輥用橡膠及其製備方法，解決現有紡織皮輥用橡膠容易與纖維之間摩擦產生靜電、靜電導出不及時的問題。
本發明解決上述技術問題的技術方案為：提供一種紡織皮輥用橡膠，以丁腈橡膠為主體添加導電粉末和導電條索，通過預混工藝流程，所述導電粉末、導電條索在所述丁腈橡膠中形成網結結構。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述網結結構包括導通網絡和導通結點，所述導電條索構成所述導通網絡，所述導電粉末構成所述導通結點。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，包括如下質量比的組分：丁腈橡膠100份、導電粉末10～40份、導電條索0.5～8份、增塑劑6～15份、防老劑1～2份、硫化劑2.5～4.5份、氧化鋅3～5份。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述丁腈橡膠為羧基丁腈橡膠。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述導電粉末為導電炭黑或者金屬粉末，其電導率小於10ω·cm，粒徑小於200μm。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述導電條索為碳納米管或納米銀線，外徑為10～20nm，長度5～15μm。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述增塑劑包括石蠟、二辛酯、凡士林、硬脂酸中的至少一種。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述防老劑包括二苯胺類445、二苯胺類4010na、喹啉類rd中至少的一種。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠中，所述硫化劑為過氧化物硫化劑。
本發明還提供一種紡織皮輥用橡膠的製備方法，包括如下步驟：
s100、塑煉：稱取丁腈橡膠，分二次塑煉，每次塑煉30～40分鐘，塑煉溫度控制在35～50℃，第一次塑煉完畢後放置3～4小時再進行第二次塑煉，第二次塑煉完畢後放置10～15小時，得到塑煉料；
s200、預混：在少量液體丁腈橡膠按比例添加導電條索，進行預混，得到預混料；
s300、混煉：將增塑劑加入到所述塑煉料中混煉，在混煉過程中先後按比例加入導電粉末和預混料，然後加入防老劑、氧化鋅，混煉均勻；最後加入硫化劑混煉3～4分鐘後卸料，混煉過程溫度控制在35～40℃；
s400、硫化：硫化溫度為150～160℃，硫化時間為15～40分鐘。
在本發明提供的紡織皮輥用橡膠的製備方法中，各組分的質量比如下：丁腈橡膠100份、導電粉末10～40份、導電條索0.5～8份、增塑劑6～15份、防老劑1～2份、硫化劑2.5～4.5份、氧化鋅3～5份。
本發明還提供一種紡織皮輥用橡膠的使用方式，將上述紡織皮輥用橡膠，或者將使用上述方法製備的紡織皮輥用橡膠，作為皮輥的主體材料，或者作為皮輥的外表面塗層。
實施本發明，具有如下有益效果：本發明的紡織皮輥用橡膠具有較高的導電率，可以及時導出靜電，並且有較好的適於紡織皮輥的機械性能，可用於細紗機，粗紗機，並條機等紡織機械零件。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明紡織皮輥用橡膠中導電物質的結構示意圖；
圖2為本發明紡織皮輥用橡膠的應用情形之一的結構示意圖；
圖3為本發明紡織皮輥用橡膠的應用情形之二的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
本發明的紡織皮輥用橡膠，以丁腈橡膠為主體添加導電粉末和導電條索，通過預混工藝流程，導電粉末、導電條索在丁腈橡膠中形成網結結構。網結結構包括導通網絡和導通結點，導電條索構成導電條索，導電粉末構成導通結點。該紡織皮輥用橡膠包括如下質量比的組分：丁腈橡膠100份、導電粉末10～40份、導電條索0.5～8份、增塑劑6～15份、防老劑1～2份、硫化劑2.5～4.5份、氧化鋅3～5份。在成品紡織皮輥用橡膠中，導電粉末與導電條索形成「蘋果樹結構」，導電粉末構成的導電體和導電條索構成的導電通路互相連接。當導電粉末在橡膠中添加的份額達到一定值，繼續添加導電粉末電導率並未有明顯的增加時，添加導電條索，少量的導電條索可繼續大幅度提 高導電橡膠的電導率，並使橡膠的耐磨性和回彈性明顯提高。
優選的，本發明使用的丁腈橡膠為羧基丁腈橡膠。使用的導電粉末為導電炭黑或者金屬粉末，其電導率小於10ω·cm，粒徑小於200μm。導電碳黑是導電橡膠最常用的導電相，成本低廉，且對橡膠有明顯的增強作用。導電炭黑可以使用金屬粉末替代。
優選的，本發明使用的導電條索為碳納米管或納米銀線，外徑為10～20nm，長度5～15μm。碳納米管是上世紀90年代發現，本世紀開始工業化的一種新型的最有前途的納米材料之一，其具有非常好的電導率和力學性能；如果添加到橡膠中不僅能提高橡膠的電導率，也能夠提高橡膠的回彈性和穩定性。碳納米管可以使用納米銀線替代。
橡膠混煉過程中，導電炭黑先於碳納米管的加入。碳納米管在加入混煉前，先與液體丁腈橡膠進行預混，以幫助碳納米管在丁腈橡膠內的分散。
優選的，本發明使用的增塑劑包括石蠟、二辛酯、凡士林、硬脂酸中的至少一種。防老劑包括二苯胺類445、二苯胺類4010na、喹啉類rd中至少的一種。硫化劑為過氧化物硫化劑，例如氧化二異丙苯(dcp)。
圖1示出了本發明紡織皮輥用橡膠中導電物質的結構，如圖1所示，本發明的紡織皮輥用橡膠，以丁腈橡膠為主體，添加導電粉末與導電條索，通過混煉工藝，形成類似「蘋果樹」的網結結構，導電條索形成的導通網絡結構構成蘋果樹的樹枝1，導電粉末的結點結構構成蘋果樹上的蘋果2。使得該紡織皮輥用橡膠具有較高的導電率和適於紡織皮輥的高機械性能。導電條索為但不限於碳納米管或納米銀線。導電粉末為但不限於導電炭黑或金屬粉末等粉狀導電材料。「樹枝1」和「蘋果2」的添加順序應為「蘋果2」先而「樹枝1」後。
本發明的紡織皮輥用橡膠，可以作為皮輥的主體材料，如圖2所示，或者作為皮輥的外表面塗層，如圖3所示。對於皮輥特殊顏色要求，可通過添加無色或淺色填料達成。
實施例1
本實施例的紡織皮輥用橡膠的製備方法，包括如下步驟：
1、原料準備：稱取丁腈橡膠100份、導電炭黑40份、碳納米管8份、 增塑劑15份、防老劑2份、硫化劑4.5份、氧化鋅5份。增塑劑為石蠟、防老劑為二苯胺類445、硫化劑為氧化二異丙苯。
2、塑煉：丁腈橡膠分二次塑煉，每次塑煉30分鐘，塑煉溫度控制在35～40℃，第一次塑煉完畢後放置3小時再進行第二次塑煉，第二次塑煉完畢後放置10小時，得到塑煉料；
3、預混：在少量液體丁腈橡膠按比例添加碳納米管，進行預混，得到預混料；
4、混煉：將增塑劑加入到所述塑煉料中混煉，在混煉過程中先後按比例加入導電炭黑和預混料，然後加入防老劑、氧化鋅，混煉均勻；最後加入硫化劑混煉4分鐘後卸料，混煉過程溫度控制在35℃；
5、硫化：硫化溫度為160℃，硫化時間為15分鐘。
通過上述工藝製備的導電丁腈橡膠抗張強度>15mpa，斷裂伸長率>300％，體積電阻率>1.1×10-4ω·cm。
實施例2
本實施例的紡織皮輥用橡膠的製備方法，包括如下步驟：
1、原料準備：稱取丁腈橡膠100份、導電炭黑10份、碳納米管0.5份、增塑劑6份、防老劑1份、硫化劑2.5份、氧化鋅3份。增塑劑為二辛酯和凡士林各3份、防老劑為二苯胺類4010na、硫化劑為氧化二異丙苯。
2、塑煉：丁腈橡膠分二次塑煉，每次塑煉40分鐘，塑煉溫度控制在40～50℃，第一次塑煉完畢後放置4小時再進行第二次塑煉，第二次塑煉完畢後放置15小時，得到塑煉料；
3、預混：在少量液體丁腈橡膠按比例添加碳納米管，進行預混，得到預混料；
4、混煉：將增塑劑加入到所述塑煉料中混煉，在混煉過程中先後按比例加入導電炭黑和預混料，然後加入防老劑、氧化鋅，混煉均勻；最後加入硫化劑混煉3分鐘後卸料，混煉過程溫度控制在40℃；
5、硫化：硫化溫度為150℃，硫化時間為40分鐘。
通過上述工藝製備的導電丁腈橡膠抗張強度>15mpa，斷裂伸長率>350％，體積電阻率>1.4×10-4ω·cm。
實施例3
本實施例的紡織皮輥用橡膠的製備方法，包括如下步驟：
1、原料準備：稱取丁腈橡膠100份、導電炭黑20份、碳納米管2份、增塑劑10份、防老劑2份、硫化劑3份、氧化鋅3份。增塑劑為石蠟和二辛酯各5份、防老劑為喹啉類rd、硫化劑為氧化二異丙苯。
2、塑煉：丁腈橡膠分二次塑煉，每次塑煉30分鐘，塑煉溫度控制在40～45℃，第一次塑煉完畢後放置3小時再進行第二次塑煉，第二次塑煉完畢後放置10小時，得到塑煉料；
3、預混：在少量液體丁腈橡膠按比例添加碳納米管，進行預混，得到預混料；
4、混煉：將增塑劑加入到所述塑煉料中混煉，在混煉過程中先後按比例加入導電炭黑和預混料，然後加入防老劑、氧化鋅，混煉均勻；最後加入硫化劑混煉4分鐘後卸料，混煉過程溫度控制在35℃；
5、硫化：硫化溫度為160℃，硫化時間為15分鐘。
通過上述工藝製備的導電丁腈橡膠抗張強度>15mpa，斷裂伸長率>300％，體積電阻率>1.3×10-4ω·cm。
實施例4
本實施例的紡織皮輥用橡膠的製備方法，包括如下步驟：
1、原料準備：稱取丁腈橡膠100份、導電炭黑30份、碳納米管3份、增塑劑12份、防老劑1.5份、硫化劑4份、氧化鋅3～5份。增塑劑為石蠟和硬脂酸各6份、防老劑為二苯胺類4010na、硫化劑為氧化二異丙苯。
2、塑煉：丁腈橡膠分二次塑煉，每次塑煉30分鐘，塑煉溫度控制在35～40℃，第一次塑煉完畢後放置3小時再進行第二次塑煉，第二次塑煉完畢後放置10小時，得到塑煉料；
3、預混：在少量液體丁腈橡膠按比例添加碳納米管，進行預混，得到預混料；
4、混煉：將增塑劑加入到所述塑煉料中混煉，在混煉過程中先後按比例加入導電炭黑和預混料，然後加入防老劑、氧化鋅，混煉均勻；最後加入硫化劑混煉4分鐘後卸料，混煉過程溫度控制在35℃；
5、硫化：硫化溫度為160℃，硫化時間為15分鐘。
通過上述工藝製備的導電丁腈橡膠抗張強度>15mpa，斷裂伸長率>300％，體積電阻率>1.2×10-4ω·cm。
上述實施例中導電炭黑可以使用金屬粉末替代，碳納米管可以使用納米銀線替代，得到的紡織皮輥用橡膠性能近似。
應當理解，以下技術方案僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。