本發(fā)明涉及輸送帶，具體是涉及一種用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料、輸送帶覆蓋層及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、輸送帶又稱運(yùn)輸帶，是鋼絲繩/帆布作為承載骨架，并以多層橡膠包覆在其表面的復(fù)合制品，廣泛運(yùn)用于礦產(chǎn)、化工、食品等行業(yè)中。輸送帶在特殊作業(yè)過程中，由于運(yùn)輸物重量大、形狀不規(guī)則等因素，輸送帶表面橡膠難免被表面尖銳的運(yùn)輸物刮蹭，日積月累輸送帶表面被磨損破壞，導(dǎo)致其使用壽命的縮短。而天然橡膠、三元乙丙橡膠等這類普通橡膠耐磨性能有限，使得輸送帶很難滿足高強(qiáng)度特種作業(yè)場景。

2、聚氨酯由低聚物多元醇、異氰酸酯以及擴(kuò)鏈劑組成，是一類重要且用途廣泛的聚合物材料。具有理想的性能，例如其高耐磨性、高強(qiáng)度、優(yōu)異的減震性、柔韌性和彈性等特點(diǎn)。聚氨酯的兩相形態(tài)是軟鏈段和硬鏈段不相容的結(jié)果，聚氨酯的形態(tài)決定了它的物理機(jī)械性能，硬鏈段由通過二異氰酸酯與擴(kuò)鏈劑反應(yīng)形成的氫鍵結(jié)合的剛性鏈段組成，主要決定聚氨酯的模量，軟鏈段由聚醚或聚酯二醇組成，主要影響聚氨酯的彈性。按照其加工方式，固體聚氨酯彈性體可分為三類，即混煉型聚氨酯(mpu)、澆注型聚氨酯(cpu)和熱塑性聚氨酯(tpu)。cpu和tpu制品硬度相對比較高，可達(dá)70邵a以上，而混煉型聚氨酯與天然橡膠等普通橡膠相似，可以利用相同的加工工藝進(jìn)行混煉，最后高溫模壓獲得想要的制品，更貼合輸送帶的加工生產(chǎn)工藝。關(guān)于基于澆鑄和熱塑性彈性體的聚氨酯復(fù)合材料，已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但是有關(guān)于混煉型聚氨酯基復(fù)合材料的研究相對較少。

3、因此，目前需要一種高強(qiáng)力、超耐磨的混煉型聚氨酯材料應(yīng)用于輸送帶上，以滿足特種作業(yè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中輸送帶通用橡膠材料中存在耐磨性能差的問題，本發(fā)明提供了一種用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料、輸送帶覆蓋層及其制備方法。本發(fā)明的用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料對比天然橡膠、丁腈橡膠等這類通用橡膠，具備較高的拉伸強(qiáng)度，超強(qiáng)的耐磨性能。本發(fā)明以混煉型聚氨酯為基體，混入相對較少的補(bǔ)強(qiáng)填料，利用硫化劑和促進(jìn)劑在高溫下進(jìn)行硫化成型，制備具有較高力學(xué)性能、耐磨性能優(yōu)異的混煉型聚氨酯材料。本發(fā)明還提供了粘合思路，為本發(fā)明所述的混煉型聚氨酯在輸送帶覆蓋層的應(yīng)用提供了可能。

2、本發(fā)明的目的之一是提供一種用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料，由包括混煉型聚氨酯生膠、潤滑劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、硫化劑、促進(jìn)劑和偶聯(lián)劑在內(nèi)的組分制備而得。

3、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

4、所述混煉型聚氨酯生膠(mpu)可以通過市售或者自制得到，市售的混煉型聚氨酯生膠優(yōu)選為ur系列混煉型聚氨酯生膠，所述ur系列混煉型聚氨酯生膠優(yōu)選包括ur101、ur401型混煉型聚氨酯生膠中的至少一種；

5、優(yōu)選地，

6、所述自制混煉型聚氨酯生膠可由包括以下原料在內(nèi)的組分制備而得：

7、多元醇、二異氰酸酯、抗氧劑和擴(kuò)鏈劑；

8、各組分按多元醇為100重量份數(shù)計，

9、二異氰酸酯???????????25～40重量份；

10、抗氧劑???????????????0.3～0.5重量份；

11、擴(kuò)鏈劑???????????????7～12重量份；

12、所述多元醇為聚四氫呋喃、聚己二酸丙二醇、聚己二酸乙二醇、聚己二酸丁二醇、聚己內(nèi)酯、聚碳酸酯中的至少一種，不同的多元醇其pu性能不同；和/或，

13、所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑264中的至少一種，抗氧劑可以預(yù)防分子鏈中不飽和鍵的氧化；和/或，

14、所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中一種或兩種組合；和/或，

15、所述擴(kuò)鏈劑為三羥甲基丙烷單烯丙基醚、ɑ-甘油烯丙基醚、1,4-丁二醇中的一種或多種組合。

16、本發(fā)明中所述混煉型聚氨酯生膠(mpu)的合成可采用以下具體技術(shù)方案：

17、(1)按質(zhì)量計量稱取多元醇100重量份加入反應(yīng)器中，抽至真空并升溫至100～120℃，開啟攪拌器，設(shè)定250rpm攪拌除水，直到瓶內(nèi)無氣泡出現(xiàn)，降溫至60℃，按質(zhì)量計量稱取二異氰酸酯25～40重量份、抗氧劑0.3～0.5質(zhì)量份加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，溫度升高至60～90℃反應(yīng)0.3～2h；

18、(2)按質(zhì)量計量稱取擴(kuò)鏈劑7～12重量份加入反應(yīng)器中，并攪拌均勻，在60～90℃溫度下反應(yīng)0.3～2h后封存，放入80～100℃烘箱中后固化6～24h后，取出并密封存放。

19、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

20、所述潤滑劑包括硬脂酸；和/或，

21、所述補(bǔ)強(qiáng)填料包括白炭黑、炭黑中的至少一種，優(yōu)選包括氣相法白炭黑a200、炭黑n220、炭黑n234、炭黑n330中的至少一種；補(bǔ)強(qiáng)填料能夠吸附聚氨酯橡膠分子鏈，形成物理交聯(lián)點(diǎn)，為橡膠提供剛度，并且吸附在填料表面的聚氨酯橡膠分子鏈有一定的活動能力，隨著外力增大，分子鏈會高度取向，進(jìn)而起到增加基體強(qiáng)度的作用，并且與普通輸送帶材料相比，本發(fā)明的用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料所需的填料用量相對較少，一般在20重量份左右便可以制備強(qiáng)度較高，超耐磨的制品；和/或，

22、所述硫化劑可采用本領(lǐng)域的常規(guī)硫化劑，優(yōu)選為過氧化二異丙苯(dcp)和硫磺中的至少一種；硫化劑在高溫作用下，能夠使線性聚氨酯橡膠分子鏈通過化學(xué)鍵交聯(lián)形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為聚氨酯橡膠提供硬度、強(qiáng)度和彈性，改變橡膠原本的物理性能以及其他機(jī)械性能；和/或，

23、所述促進(jìn)劑包括2-巰基苯并噻唑(促進(jìn)劑m)、2,2'-二硫代二苯并噻唑(促進(jìn)劑dm)、n-環(huán)己基-2-苯并噻唑磺酰亞胺(促進(jìn)劑cz)、n,n-二環(huán)己基-2-苯并噻唑磺酰亞胺(促進(jìn)劑dz)、二硫化四甲基秋蘭姆(促進(jìn)劑tmtd)、二甲基二硫代氨基甲酸鋅(促進(jìn)劑zdmc)、二乙基二硫代氨基甲酸鋅(促進(jìn)劑zdc)中的至少一種，優(yōu)選包括2-巰基苯并噻唑、2,2'-二硫代二苯并噻唑、n-環(huán)己基-2-苯并噻唑磺酰亞胺、n,n-二環(huán)己基-2-苯并噻唑磺酰亞胺、二硫化四甲基秋蘭姆、二甲基二硫代氨基甲酸鋅、二乙基二硫代氨基甲酸鋅中的至少兩種，更優(yōu)選為n-環(huán)己基-2-苯并噻唑磺酰亞胺和二硫化四甲基秋蘭姆的混合物，所述n-環(huán)己基-2-苯并噻唑磺酰亞胺和二硫化四甲基秋蘭姆的混合物中兩者質(zhì)量比為1:(1-6)，優(yōu)選為1:(1-2)，例如可以為(0.5重量份:3重量份)-(2重量份:2重量份)復(fù)配；促進(jìn)劑能夠使交聯(lián)劑更易活化，加快硫化的速率，縮短硫化時間和硫化溫度，同時提高硫化劑的利用率，增加聚氨酯橡膠各項(xiàng)物理機(jī)械性能；和/或，

24、所述偶聯(lián)劑為本領(lǐng)域的常規(guī)偶聯(lián)劑，優(yōu)選包括雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(偶聯(lián)劑si-69)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(偶聯(lián)劑a-172)、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(偶聯(lián)劑kh-560)中的至少一種；偶聯(lián)劑能夠改善補(bǔ)強(qiáng)填料與橡膠集體之間的相容性，提高補(bǔ)強(qiáng)填料的分散度，提高補(bǔ)強(qiáng)效果。

25、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

26、各組分按混煉型聚氨酯生膠為100重量份數(shù)計，

27、????

28、

29、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

30、所述用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料的制備原料還包括活性劑、防老劑中的至少一種；優(yōu)選地，

31、所述活性劑包括活性劑nh-2；和/或，

32、所述防老劑為本領(lǐng)域的常規(guī)防老劑，優(yōu)選包括2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉聚合體(防老劑rd)、n-(1,3-二甲基)丁基-n'-苯基對苯二胺(防老劑4020)、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)中的至少一種；防老劑能夠緩解聚氨酯橡膠因熱、氧等因素所導(dǎo)致的性能下降的現(xiàn)象，延長聚氨酯橡膠的使用壽命；進(jìn)一步優(yōu)選地，

33、各組分按混煉型聚氨酯生膠為100重量份數(shù)計，

34、活性劑?0～6.0重量份；優(yōu)選為0～4.0重量份；

35、防老劑?0.5～1.5重量份；優(yōu)選為1～1.5重量份。

36、本發(fā)明中所述的潤滑劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、硫化劑、防老劑都可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)用量，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況確定，本發(fā)明中優(yōu)選按上述用量加入。

37、本發(fā)明的目的之二是提供一種本發(fā)明的目的之一的用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料的制備方法，包括將包括混煉型聚氨酯生膠、潤滑劑、補(bǔ)強(qiáng)填料、硫化劑、促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑和任選的活性劑、防老劑在內(nèi)的組分混煉得到混煉生膠，再將混煉生膠硫化即得所述用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料。

38、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

39、所述混煉型聚氨酯生膠在混煉前先除水，優(yōu)選的，所述除水包括在開煉機(jī)上將混煉型聚氨酯生膠過輥打薄再真空除水的步驟。

40、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

41、所述混煉生膠硫化后還包括停放7天以上的步驟。

42、本發(fā)明可以采用以下具體技術(shù)方案：

43、(1)在開煉機(jī)上將混煉型聚氨酯過輥打薄，剪成合適的尺寸放置真空烘箱烘干，在60～80℃溫度、抽真空(優(yōu)選-0.1mpa負(fù)壓下)除水5～24h。聚氨酯由于極性較強(qiáng)，存放過程中會緩慢吸收空氣中的水分，對體系性能產(chǎn)生影響，樣品硬度偏軟，力學(xué)性能以及耐磨性能相對較差。

44、(2)將混煉型聚氨酯生膠在雙輥筒開煉機(jī)上于40～60℃條件下塑煉3～5min，隨后繼續(xù)加入潤滑劑、偶聯(lián)劑、任選的防老劑、補(bǔ)強(qiáng)填料共混均勻。由于加入偶聯(lián)劑，則需要在密煉機(jī)內(nèi)以140-160℃、20～40r/min混煉2-10min后排料，并優(yōu)選密封放置8h以上。最后在雙輥筒開煉機(jī)上加入硫化劑、促進(jìn)劑、任選的活性劑共混均勻，出片并密封放置24h得到混煉生膠。

45、(3)將混煉生膠放入相應(yīng)的模具(事先噴上脫模劑)內(nèi)在平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，以150～160℃溫度、10～20mpa壓力下模壓，10～40min(具體時間以無轉(zhuǎn)子硫化儀所測得的t90+2～3min為準(zhǔn))硫化成型，并常溫停放7天以上，獲得混煉型聚氨酯彈性體材料。停放一周以上是為了讓聚氨酯內(nèi)部相態(tài)穩(wěn)定，能夠進(jìn)一步提高混煉型聚氨酯的性能。

46、本發(fā)明的用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料以混煉型聚氨酯生膠作為基體橡膠，在生膠中加入補(bǔ)強(qiáng)填料混煉，同時混入過氧化物或硫磺進(jìn)行硫化，在高溫下進(jìn)行模壓硫化，制備了一種混煉型聚氨酯彈性體材料，制得的聚氨酯彈性體材料力學(xué)性能優(yōu)異，強(qiáng)度高，而且耐磨性能優(yōu)異。

47、本發(fā)明的目的之三是提供一種輸送帶覆蓋層，包括本發(fā)明的目的之一的用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料或者本發(fā)明的目的之二的制備方法所得的用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料；優(yōu)選地，所述輸送帶覆蓋層具有疊層結(jié)構(gòu)，包括至少兩層用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料層和至少一層尼龍帆布層，且所述輸送帶覆蓋層的外層均為用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料層。

48、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

49、所述尼龍帆布為浸漬異氰酸酯的尼龍帆布，所述浸漬包括：將尼龍帆布浸泡在含有苯酚封閉的異氰酸酯預(yù)浸液中，然后取出延壓、干燥、高溫固化，再用標(biāo)準(zhǔn)rfl浸膠處理；優(yōu)選地，所述浸漬具體包括：將帆布浸泡在含有苯酚封閉的mdi預(yù)浸液2～5min，隨后取出延壓1～5min，平攤放入高溫烘箱，在120～150℃溫度下干燥10～15min，隨后經(jīng)過220～240℃高溫固化處理3～10min。再用標(biāo)準(zhǔn)rfl浸膠處理，獲得改性帆布。本發(fā)明中對標(biāo)準(zhǔn)rfl浸膠處理的工藝無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域現(xiàn)有的任意浸膠處理工藝。

50、本發(fā)明的目的之四是提供一種本發(fā)明的目的之三的輸送帶覆蓋層的制備方法，包括將尼龍帆布層與所述用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料層粘合的步驟。

51、本發(fā)明的一種優(yōu)選地實(shí)施方式中，

52、所述方法包括：

53、將尼龍帆布層與所述用于輸送帶的混煉型聚氨酯材料硫化前的混煉生膠層貼合后模壓硫化的步驟。

54、本發(fā)明的輸送帶覆蓋層可以采用以下具體制備方案：

55、將尼龍帆布裁剪成一定形狀的樣片，將同樣尺寸大小的0.1-5mm(優(yōu)選0.7mm左右)厚的混煉生膠貼合在兩層帆布的上、下層以及兩層帆布之間，最后將兩片1-20mm(優(yōu)選8mm左右)厚的混煉生膠附于樣品上下兩側(cè)，將整體置于模具中合模。置于平板硫化儀中150～160℃溫度、10～20mpa壓力下硫化10～40min(具體時間以無轉(zhuǎn)子硫化儀所測得的t90+2～3min為準(zhǔn))，室溫下停放7天可進(jìn)行粘合性能測試。

56、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

57、本發(fā)明利用聚氨酯軟段與硬段的微相分離，耐磨性能好，性能可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，制得的混煉型聚氨酯彈性體不僅擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，而且可以有效的解決天然橡膠、丁苯橡膠等普通橡膠耐磨性能有限的問題。與普通橡膠相比，混煉型聚氨酯可以使用較少用量的填料，便可以達(dá)到較高的強(qiáng)度，超強(qiáng)的耐磨性能，并且本發(fā)明采用機(jī)械共混，操作簡單，在合適的溫度下快速成型，非常貼合輸送帶的生產(chǎn)工藝。同時本發(fā)明采用混煉型聚氨酯與浸漬異氰酸酯的帆布直接粘合，增強(qiáng)了與帆布之間的粘合力，為本發(fā)明所述的混煉型聚氨酯材料應(yīng)用于輸送帶覆蓋層提供了可能。