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本文研究低摩擦系数的高性能节能型输送带复合材料。
本文选用通用型橡胶天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)的并用作为研究对象。研制出的NR/SBR/炭黑复合材料,所有性能均超过国家对普通钢丝绳芯输送带覆盖胶的性能指标,与企业的混炼胶的性能相比,本研究的优选配方硫化胶在性能上优于企业。其中与输送带节能有重要关联的性能得到了比较显著的提高,如定伸应力、回弹性、扯断永久变形、压缩永久变形、摩擦系数、老化性能等,达到了预期的目标。主要研究内容和取得的成果包括:
系统分析了影响输送带动力能耗的因素并提出了橡胶输送带的节能措施。关于对输送带复合材料性能与节能的密切相关因素的系统探讨,目前国内未见有报道,这是本文的创新点之一。
通过对国内外输送带橡胶材料的分析与评价,提出节能型输送带覆盖胶的配方设计。研究了覆盖胶橡胶配方体系中的生胶并用比、改性剂A、硅藻土填料、软化剂对性能影响,以NR/SBR并用比为60/40作为本研究的并用比。结果表明:改性剂A能很好的改善混炼胶的抗返原性;对硫化胶各项性能保持良好,特别能显著提高硫化胶的撕裂强度,提高幅度达到1倍;室温下动态力学性能测试表明,改性剂A可以提高硫化胶的动态弹性模量,降低tanδ改性剂A能提高硫化胶热空气老化后的扯断伸长率、撕裂强度和耐压缩永久变形,添加0.5phr左右时,硫化胶的耐压缩永久变形最好;硫化胶加入适量的硅藻土后性能保持良好,热稳定性有所提高,原料成本降低;软化剂的用量和种类对覆盖胶的动态力学性能有比较显著的影响,综合考虑本研究选用芳烃油8phr为最佳。
为了减少输送带在作业中带体的摩擦生热,降低硫化胶的摩擦系数,提高输送带制品使用寿命并达到节能的要求,本文研究了固体润滑剂云母粉和滑石粉在复合材料中的应用,结果表明:添加少量的固体润滑剂云母粉或滑石粉,能够显著的降低硫化胶的摩擦系数,并能提高硫化胶的伸长率和硫化胶的弹性和撕裂强度。在输送带复合材料中应用固体润滑剂达到减磨效果是本论文的另一个创新点。
本文还应用新合成的过渡金属配合物Cd(BDTC)2Py作为促进剂,研究其在NR/SBR中的硫化促进特性及对硫化胶性能的影响,发现硫化胶的物理机械性能表现良好,与传统的促进剂CZ的硫化胶性能相当,在动态性能方面,降低硫化胶的tanδ和滞后损失方面比传统的促进剂有较大的优势。