[发明专利]一种高耐磨橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料耐热输送带覆盖胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高耐磨橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料耐热输送带覆盖胶及其制备方法。

背景技术

橡胶输送带是一种重要的橡胶产品，是现代工业物料及产品输送的重要手段，广泛应用于煤矿、电力、水泥、钢铁、化工、港口等国民经济的各个部门，其用量极大，在橡胶产品中仅次与轮胎。提高输送带的使用寿命是输送带行业提高质量的最重要的研究方向，也是科技工作者一直致力于解决的最重要的问题。而目前影响输送带寿命的因素中，95%以上是输送带覆盖胶磨耗磨损掉，露出骨架材料而失去实用价值。其它主要是使用不当而导致破坏。输送带覆盖胶的耐磨性能好坏就成为影响使用寿命的最重要也是最关键的因素。因此，如何提高输送带覆盖胶耐磨性能是当前提高输送带质量，延长使用寿命的最重要的课题。

影响覆盖胶的实际耐磨性能的是一个综合因素，除了实验室测试的覆盖胶本身的耐磨性能外，实际使用中还与抗撕裂性能（实际使用中因棱状物割伤覆盖胶而加速磨耗），耐老化性能（实际使用中因老化而降低了覆盖胶的耐磨性能），耐介质性能（因环境油污，酸碱等接触覆盖胶导致覆盖胶溶胀等而降低了覆盖胶的耐磨性能）等性能密切相关。

长期以来，提高输送带覆盖胶的耐磨性能的方法主要是加入炭黑和白炭黑等补强剂，然而这些补强剂需要大量加入才能显著提高耐磨性能（而且会对环境产生严重污染），而且橡胶基质中添加到一定量时，综合物理机械性能已达极限，继续提高添加量反而会导致胶料工艺性能差、产品硬度高、弹性下降、使用过程中导致材料早期破坏。因此如何提高覆盖胶的耐磨性能，进而提高输送带的使用寿命一直是一个严重的瓶颈问题。寻找一种综合性能优异的补强剂（主要是耐磨）是科技工作者长期以来一直致力于研究的重要课题。

橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料的研究为输送带的耐磨性能提高提供了一个新的契机。层状硅酸盐是一种天然矿物，其本身就是层状的纳米级结构，它由直径约100纳米，厚度约1纳米的片层，靠范德华力叠加在一起构成。通过有效的手段对层状硅酸盐进行化学处理，再与橡胶复合，可在剪切作用下使层状硅酸盐实现层间剥离，进而以纳米片层的形式分散在橡胶基体中。研究表明，加入很少量（3wt%重量份）的层状硅酸盐，即可使得橡胶的拉伸强度、耐磨性能、撕裂性能、耐老化性能和耐介质性能等综合性能显著提高，而工艺性能不变。

长期以来，人们一直没有间断对此课题的探索。中国专利“一种输送带用覆盖层用粘土/橡胶纳米复合材料及其制备方法”（申请号201110404103.0，公开号CN102516610A）公开了一种先采用乳液共沉法，将粘土（层状硅酸盐）直接加入天然橡胶胶乳中进行凝聚，制备天然橡胶/层状硅酸盐共沉胶制成母胶，然后再与合成橡胶及其配合剂进行复合，制备粘土/橡胶纳米复合材料作为输送带覆盖层。此方法只能制备以天然橡胶为基础胶的粘土/橡胶纳米复合材料输送带覆盖层，并且需要先用天然橡胶乳液与粘土共沉复合，且生产过程复杂费时。但是上述技术方案制备方法较繁琐，而且没有显著的改善输送带的性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提出了一种高耐磨橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料耐热输送带覆盖胶及其制备方法。本发明以耐热优异的乙丙橡胶和耐磨优异的丁苯橡胶为主体原料，将橡胶与有机改性层状硅酸盐、硫化剂及硫化助剂、填充补强剂、防老剂及软化剂等通过机械混合方法制备橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料，将此复合材料与骨架材料复合制备输送带，制得的所述耐热输送带覆盖胶具有良好的耐磨、耐热性能，使用寿命大大延长，而且操作简单，成本低、便于实现工业化生产。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种高耐磨橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料耐热输送带覆盖胶，它包括以下组分：乙丙橡胶和丁苯橡胶共100重量份，有机改性层状硅酸盐1-50重量份，硫化剂1-8重量份，填充补强剂1-80重量份，防老剂1-5重量份和软化剂1-50重量份，其中所述乙丙橡胶和丁苯橡胶的重量比例为30-70：70-30。

本发明还提供了所述的高耐磨橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料耐热输送带覆盖胶的制备方法，它包括以下步骤：称量所述用量的乙丙橡胶和丁苯橡胶、有机改性层状硅酸盐、硫化剂、填充补强剂、防老剂及软化剂，通过机械混合、混炼步骤制备橡胶/层状硅酸盐纳米复合材料耐热输送带覆盖胶。