一種超高分子量聚乙烯織物芯輸送帶及其製備方法與流程
2023-10-10 10:25:59
本發明涉及輕量化輸送帶，具體而言涉及一種使用超高分子量聚乙烯織物芯製備的輸送帶及其製備方法。
背景技術：
：輸送帶是廣泛使用與礦業、碼頭、化工、電力等行業的輸送物料的運輸工具。而現有的織物芯輸送帶大多數使用聚酯、尼龍、芳綸、鋼絲繩等作為骨架材料的帶芯。但聚酯、尼龍材料強力低，伸長率高；芳綸價格高強力比低；鋼絲繩密度大，帶體重，使用中耗能高，且均需壓延工序和成型工序。目前超高分子量聚乙烯作為骨架材料的大都處於實驗室研究中，尚不能進行大規模的工業化生產。超高分子量聚乙烯纖維(uhmwpe)是英國利茲大學的capaccio和ward在20世紀70年代成功研發，後由荷蘭帝斯曼公司推廣產業化的髙性能纖維，是由分子量超過百萬的聚乙烯在凝膠紡絲或熔融紡絲及高倍拉伸條件下製得的。超高分子量聚乙烯具有優良的抗衝擊、抗切割韌性、電絕緣性和耐磨性，但是其自粘和互粘性較差，較難與複合材料基體材料進行粘合。由於超高分子量聚乙烯纖維的表面惰性且熔點低，因此在橡膠複合材料中的應用不多見，目前大多只停留在超高分子量聚乙烯短纖維與橡膠複合的應用。(uhmwpe)超高分子量聚乙烯，其強力高，強度可達到30.8cn/detx，高於芳綸141420.2cn/detx(目前芳綸已應用於輸送帶的生產中)，但其價格低於芳綸1414。目前輸送帶常用的有滌綸、尼龍、鋼絲(繩)纖維。除鋼絲強力與芳綸接近，其餘兩種強力均低於超高分子量聚乙烯。另外超高分子量聚乙烯密度小於1，為0.98。而鋼絲為7.8，芳綸為1.4，因此用其生產輸送帶，帶體輕，可減輕使用中的動力消耗。在工業生產中，纖維在複合材料中的應用一般會經過一道浸膠處理。一般認為，纖維經過浸膠處理，浸膠層可在橡膠與纖維層間形成過渡層膠膜，降低纖維與橡膠間的模量和極性差異，並對橡膠與纖維層起到粘結作用。關於超高分子量聚乙烯使用浸膠處理還未見報導。技術實現要素：超高分子量聚乙烯與其他材料複合需對其進行處理。因其不易與其他材料粘合，本發明就是在其表面用修飾方法，採用等離子改性浸膠處理等，提高其與橡膠複合材料的粘合性能，滿足輸送帶的技術標準，實現其在橡膠製品中的應用。本發明所述運輸帶的覆蓋膠體使用雙烯類熱塑性彈性體(tpb)，tpb即間同1,2聚丁二烯，是br橡膠(順式1,4聚丁二烯)的同分異構體，此種材料具有熱彈體的性質外還可進行硫化。使用硫磺等進行硫化，提高其性能，更重要的是，這種材料可以和高分子量聚乙烯材料具有良好的浸膠性能。此外這種材料同樣低溫下使用性能不受影響。因此這兩種材料可以製造低溫地區使用的輸送帶。本發明改進了高分子量聚乙烯骨架材料的浸膠處理工藝，使用熱塑性彈體tpb，可減去傳統生產輸送帶工藝中的壓近、成型工序，提高生產效率，節能減排。超高分子量聚乙烯纖維熔點為144℃，耐熱性較差。在80℃時其強度和模量大約損失30％，但短時間接近熔點附近在130℃條件下3小時內，其強度大部分可以保持。這種情況已基本滿足加工複合材料時工藝溫度的需求。因此在製造輸送帶中，使用溫度在110-130℃之間，加溫時間也在30分鐘之內，基本不影響質量，且加溫後即冷卻定型。本發明提供一種超高分子量聚乙烯輸送帶，包括超高分子量聚乙烯骨架以及骨架外的覆蓋膠，所述骨架是高分子力聚乙烯纖維織物經過浸膠後得到；所述覆蓋膠的組成包括以下組分：tpb80-120份，硫磺1.5-2份，雙組份促進劑1.5-2.5份，氧化鋅2-5份，硬脂酸1-1.2份，石蠟1-1.5份，二辛脂10-15份，中超碳黑50-55份，輕質碳酸鈣10-15份，雙組分防老劑1-2.5份。優選的，所述覆蓋膠的組成包括以下組分：tpb100-110份，硫磺1.8-2份，雙組份促進劑1.5-2.5份，氧化鋅3-4份，硬脂酸1.1-1.2份，石蠟1.3-1.5份，二辛脂13-14份，中超碳黑52-53份，輕質碳酸鈣13-15份，雙組分防老劑1.2-2份。所述雙組份促進劑是噻唑類和秋蘭姆類，噻唑類選自促進劑m或促進劑dm，秋蘭姆類選自促進劑tmtd、促進劑tetd或促進劑dptt；所述雙組份促進劑優選是促進劑m和促進劑tmtd；所述雙組份防老劑選自防老劑rd、防老劑4010na、防老劑mb、防老劑dnp中任意兩種；所述雙組份防老劑優選是防老劑rd和防老劑4010na；所述中超炭黑即中超耐磨炭黑。所述覆蓋膠的煉製方法包括以下步驟：在攪拌混合設備中，在90-110℃下，將各種物料按照tpb-石蠟-硬脂酸-雙組份促進劑-氧化鋅-防老劑-碳黑-輕質碳酸鈣-二辛脂-硫磺的順序依次加入，並攪拌混合均勻。所述超高分子量聚乙烯採用直徑編制結構的方法製成單層帶芯，提高了強力，不脫層，成槽性好。所述超高分子量聚乙烯輸送帶的製備方法包括以下步驟：將帶芯預熱110-120℃放入進口，同時把上一步中混合好的膠料填入雙面擠出機及模具中進行動態硫化，硫化溫度130℃(不高於)時間12-15分鐘。使膠料包覆在超高分子量聚乙烯帶芯上。擠出後冷卻定型。傳統輸送帶生產工藝：混煉膠製造——壓延膠布、膠片——貼合成型工序——硫化工序——成品本產品生產工藝：混煉膠製造——浸膠處理帶芯的烘乾——與混煉膠一起擠出(加溫)——成品。主要輸送帶骨架材料機械性能比較：強力對比(cn/dtex)伸長率(％)密度(g/cm3)尼龍615-251.15聚酯67-171.38芳綸2041.44uhmwpe3050.98鋼絲20/7.8鋼絲繩和uhmwpe自重和破力性能比較：和現有同類產品有以下特點：1，強度高，模量高，伸長率低，使用中不易跑長；2，耐衝擊；3，帶體輕，可減少使用中的能耗；4耐水、耐溼性能好；5，耐低溫性能好，可在寒冷地區露天作業中使用；6，電絕緣性能好，耐腐蝕性能好；7、使用熱塑性彈性體tpb新材料，可以減少壓延成型工序，提高自動化程度，提高生產效率，節能環保。具體實施方式實施例1覆蓋膠配方：熱塑性彈性體tpb100份，硫磺2份，促進劑m1.3份，促進劑tmtd0.5份，氧化鋅5份，硬脂酸1.2份，石蠟1.2份，二辛脂15份，中超碳黑55份，輕質碳酸鈣15份，防老劑rd1.3份，防老劑4010na0.5份。超高分子量聚乙烯輸送帶的製備：將浸膠後織成的超高分子量聚乙烯帶芯預熱(100℃)10分鐘；將上述覆蓋膠以以下順序加工攪拌均勻：先加tpb，石蠟，硬脂酸，促進劑，氧化鋅，防老劑，碳黑，碳酸鈣，攪拌5分鐘。再加入二辛脂攪拌5分鐘。最後加硫磺攪拌2分鐘，出料。超高分子量聚乙烯採用直徑編制結構的方法製成帶芯。將預熱的帶芯(110℃)通過雙面擠出機及模具中加入的上一步混合好的膠料在130℃中擠出，膠料包覆帶芯，15-17分鐘後冷卻卷取。實施例2：覆蓋膠配方：熱塑性彈性體tpb100份，硫磺2份，促進劑m1.5份，促進劑tmtd0.5份，氧化鋅4份，硬脂酸1.2份，石蠟1.2份，二辛脂15份，中超碳黑55份，輕質碳酸鈣15份，防老劑rd1.5份，防老劑4010na0.5份。超高分子量聚乙烯輸送帶的製備：將浸膠後織成的超高分子量聚乙烯帶芯預熱(100℃)10分鐘；將上述覆蓋膠以以下順序加工攪拌均勻：先加tpb，石蠟，硬脂酸，促進劑，氧化鋅，防老劑，碳黑，碳酸鈣，攪拌5分鐘；再加入二辛脂攪拌5分鐘。最後加硫磺攪拌2分鐘，出料；超高分子量聚乙烯採用直徑編制結構的方法製成帶芯；將預熱的帶芯(110℃)通過雙面擠出機及模具中加入的上一步混合好的膠料在130℃中擠出，膠料包覆帶芯，15-17分鐘後冷卻卷取。當前第1頁12