阻燃芳綸輸送帶蓋膠配方研制

張春明

(山西省陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司奧倫膠帶分公司，山西 陽泉 045000)

現(xiàn)在輸送帶的承重能力越來越大，輸送距離越來越遠(yuǎn)，要求輸送帶具有高強(qiáng)度和輕型化特征。目前，我國織物芯分層輸送帶的發(fā)展主要是普通織物芯分層輸送帶向高強(qiáng)度少層化方向發(fā)展，煤礦井下用阻燃輸送帶在井下使用時(shí)既要達(dá)到阻燃的目的也要向輕型化、節(jié)能、環(huán)保方面發(fā)展。而芳綸作為目前發(fā)展起來的高性能纖維有著優(yōu)良的性能，如，不易自燃、離火自熄、強(qiáng)力高、重量輕、運(yùn)行能耗大幅降低、成槽性好及耐熱與耐腐蝕性優(yōu)異。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原料

氯丁膠322，重慶長壽；順丁膠BR900，蘭州石化；芳綸帆布DPP1600，帝人公司；阻燃劑IFR，河北大名星光精細(xì)化工有限責(zé)任公司；炭黑N234、N550，黑貓。

1.2 儀器和設(shè)備

平板硫化機(jī)，DBL1600×10000，益陽橡塑廠；硬度計(jì)(邵氏A)，上海化工機(jī)械四廠；磨耗機(jī)，GT-7012-D，高鐵檢測儀器有限公司；電子拉力機(jī)，GT-AI-7000L，高鐵科技股份有限公司；開煉機(jī)，XK-160型，上海橡膠機(jī)械廠；電加熱平板硫化機(jī)，400×400×2型，青島雙菱有限公司；密煉機(jī)，GE5E，益陽橡塑廠；光電天平，GT-XB-320-M，高鐵檢測儀器有限公司。

1.3 試樣制備

試驗(yàn)?zāi)z料在5.0 L密煉機(jī)內(nèi)混煉，混煉膠在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為153 ℃×T90+10 min。中試膠料在250 L密煉機(jī)混煉，試驗(yàn)帶在XLB-1600×10 000型平板硫化機(jī)上硫化。

1.4 試樣測試

膠料各項(xiàng)物理機(jī)械性能及阻燃性能均按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 配方設(shè)計(jì)

2.1.1 主體材料

以氯丁膠(CR)、順丁膠(BR)為主要材料的橡膠，是輸送帶覆蓋膠的代表性材料。CR是通用橡膠中阻燃性最好的，為了提高輸送帶的使用壽命，覆蓋膠的耐磨性應(yīng)符合H級要求，拉伸強(qiáng)度≥18 MPa，拉伸伸長率≥400。CR/BR并用膠的物理性能見表1。

表1 并用膠的物理性能

從表1可以看出，在CR/BR并用份數(shù)當(dāng)中，隨著BR份數(shù)增加，混煉膠的拉伸強(qiáng)度和伸長率有所下降。綜合考慮膠料的機(jī)械物理性能與阻燃安全性能，最后選擇CR/BR為90/10。

2.1.2 硫化體系

CR與BR硫化體系不同，兩種橡膠并用不僅要考慮相同溫度下各橡膠的硫化速度基本相同，還要考慮各自硫化體系的相互影響，避免相互促進(jìn)或延遲硫化造成某種橡膠過硫或欠硫，從而影響并用膠的性能。根據(jù)CR與BR的各自特點(diǎn)，選擇氧化性/氧化鎂/促進(jìn)劑/硫磺體系，通過正交硫化試驗(yàn)確定CR/BR并用膠的硫化體系配比(份數(shù))為氧化鋅5.0，氧化鎂4.0，促進(jìn)劑2.0，硫磺體系0.5.

2.1.3 補(bǔ)強(qiáng)體系

隨著炭黑粒徑的增大，硬度和撕裂強(qiáng)度減小，拉斷伸長率和體積磨耗量增大。表2為炭黑種類對CR/BR并用膠物理性能的影響。為保證膠料的強(qiáng)度和耐磨性能，選擇粒徑小、補(bǔ)強(qiáng)效果好的炭黑。

表2 炭黑種類對CR/BR并用膠物理性能的影響

從表2可以看出，炭黑種類對膠料的拉伸強(qiáng)度和邵爾硬度的影響不大，但是對伸長率的影響較大。這是因?yàn)椋亢陬w粒小硫化硬度大，拉斷伸長率小[1]。綜合考慮膠料的物理性能與耐磨性，本文采用N234碳黑25份，N550炭黑15份并用。

2.1.4 防護(hù)體系

CR膠具有耐熱、耐日光、耐臭氧及耐酸堿特性。但在長期的使用過程中，由于受熱、光、氧的作用，會逐漸氧化分解，導(dǎo)致物理性能下降，因此，仍需配用適當(dāng)?shù)姆览蟿１九浞讲捎梅览蟿〢與抗熱氧劑并用2份。

2.1.5 軟化體系

CR最常用的軟化體系為石油系，硬脂酸也具有一定的軟化作用，綜合考慮膠料性能，選擇使用芳烴油3份，硬脂酸1份。

2.1.6 阻燃體系

CR膠具有良好的阻燃性能，但當(dāng)接觸火時(shí)可燃燒，需要增加阻燃體系，阻燃體系的選擇優(yōu)先考慮阻燃性能高、用量小、與膠料的相容性好，不影響膠料的物理機(jī)械性能和加工工藝。鹵系阻燃劑主要包括氯系和溴系阻燃劑，氯系主要有氯化石蠟，與三氧化銻并用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，具有較好的阻燃性能。最常使用的就是膨脹型阻燃劑IFR[2]。本文采用IFR阻燃劑/70號氯化石蠟/三氧化二銻/硼酸鋅并用體系。

依據(jù)如上優(yōu)化分析，確定芳綸阻燃帶覆蓋膠配方(份數(shù))如下：CR 90，BR9000 10，N234碳黑25，N550炭黑15，活性氧化鎂5，納米氧化鋅3，促進(jìn)劑2，硫磺0.5，抗熱氧劑1，防老劑A 1，IFR阻燃劑10，70號氯化石蠟15，三氧化二銻8，硼酸鋅15，芳烴油3，硬脂酸1。

2.2 成品帶性能

采用優(yōu)化配方后阻燃芳綸輸送帶的成品性能如表3所示。

表3

3 結(jié)語

采用優(yōu)選配方覆蓋膠制備的芳綸阻燃鋼絲繩芯輸送帶的性能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曲成東,李平,艾兵,等.煤礦用阻燃鋼絲繩芯輸送帶覆蓋膠的研制[J].橡膠工業(yè),2008,52(1):34-37.

[2] 唐海龍,李德新,卓書平，等.一種適用于煤礦井下阻燃輸送帶覆蓋膠膠料的開發(fā)[J].世界橡膠工業(yè),2015,42(10):23-25.