輸送帶膠料中超細復合礦物無機填料的應用分析

李培旺

摘 要：超細復合礦物無機填料以煤矸石為主要原料，對其進行超細粉碎、分級、表面改性等多種操作，最終得到一種功能性補強填料。超細復合礦物無機填料主要由復合硅鹽、復合鋁鹽組成，同時還含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等成分。超細復合礦物無機填料在輸送帶膠料中可以部分或者全部替代炭黑和白炭黑，達到降低成本的作用。

關鍵詞：輸送帶膠料；超細復合礦物無機填料；炭黑；白炭黑

輸送帶膠料中經常使用的補強材料是炭黑和白炭黑，近年來超細復合礦物無機填料逐取代炭黑和白炭黑，部分或者完全成為輸送帶膠料中的補強材料。超細復合礦物無機填料的應用，有助于降低膠料成本，而且可以通過調整組分和配比來改變超細復合礦物無機填料的性能，從而大大提高了其應用范圍和效果，有助于滿足各種需求。

超細復合礦物無機填料的原料主要來自煤炭開采過程中的廢棄物煤矸石，通過對其進行超細粉碎、分級、表面改性等技術性操作，最終得到一種用于高分子聚合物的功能性補強填料。超細復合礦物無機填料的成分較多，其主要組分是復合硅鹽，其次是復合鋁鹽，此外還含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、五氧化二磷、三氧化硫以及微量稀有元素如鎵、釩、鈦、鈷等。超細復合礦物無機填料表面覆蓋了一層有機分子基團，這使得它與普通無機礦物填料完全不同，其性能可以用于補強材料，降低炭黑和白炭黑的用量。本次研究主要分析超細復合礦物無機填料替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠、鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中的應用，分析加入不同比例超細復合礦物無機填料以后輸送帶膠料的定伸應力和拉伸強度以及拉斷伸長率，最終得出輸送帶覆蓋膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N330的最佳比例。

1 實驗

1.1 實驗材料

天然橡膠（NR），SCR10，本次研究使用的天然橡膠由云南農墾集團有限責任公司提供。丁苯橡膠（SBR），牌號1500和1502；順丁橡膠（BR），牌號9000，來自中國石油吉林石化分公司產品。炭黑N220，N330和N660，來自天津海豚炭黑發展有限公司。白炭黑，牌號955，濮陽市光璞石化有限責任公司產品。超細復合礦物無機填料，由國內相關大學科研機構提供。

1.2 實驗設備儀器

XK-160型雙輥開煉機，上海橡膠機械廠產品；GT-M2000-A型硫化儀，高鐵科技股份有限公司產品；25t雙層平板硫化機，呼和浩特中橡橡膠機械有限公司產品；LX-A型邵氏硬度計，江蘇明珠試驗機械有限公司產品；MICRO350型萬能材料試驗機，英國Testometric公司產品。

1.3 膠料混煉工藝

膠料在開煉機上實施混煉。混煉工藝為：生膠（包括再生橡膠）→活性劑和防老劑→補強劑、增塑劑和剩余小料→硫化劑和促進劑→下片。

1.4 性能檢測

針對各種膠料性能實施檢測，具體按照相應國家標準實施。

2 結果

2.1 輸送帶覆蓋膠

在SBR和NR/BR/再生橡膠（90份再生橡膠相當于35份新橡膠）輸送帶覆蓋膠中用超細復合礦物無機填料替代20%，30%和50%的炭黑N330。檢測結果顯示，隨著超細復合礦物無機填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆蓋膠的定伸應力和拉伸強度降低，拉斷伸長率略有增大。隨著超細復合礦物無機填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡膠覆蓋膠的定伸應力和拉伸強度略有下降，拉斷伸長率變化不大。綜上所述，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N330的比例分別以不超過20%和30%為宜。

2.2 織物芯輸送帶貼膠

在NR/SBR/再生橡膠（80份再生橡膠相當于35份新橡膠）織物芯輸送帶貼膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的炭黑N660。檢測結果顯示，超細復合礦物無機填料替代炭黑N660時，NR/SBR/再生橡膠貼膠的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率變化不大，輸送帶布層間粘合強度呈下降趨勢。在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N660的比例以不超過10%為宜。

2.3 鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

2.3.1 環烷酸鈷體系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶環烷酸鈷體系粘合膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細復合礦物無機填料替代白炭黑時，環烷酸鈷體系粘合膠的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率變化不大，但與鋼絲繩芯的粘合強度，尤其是老化后粘合強度大幅提高。

2.3.2 硼酰化鈷體系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶硼酰化鈷體系粘合膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細復合礦物無機填料替代炭黑N220時，硼酰化鈷體系粘合膠的定伸應力不變，拉伸強度、拉斷伸長率以及與鋼絲繩芯粘合強度，尤其是老化后粘合強度呈升高趨勢。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中超細復合礦物無機填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合膠與鋼絲繩芯的粘合強度。

3 討論

本次研究中，分別針對三種輸送帶膠料中的超細復合礦物無機填料的應用進行分析，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中用超細復合礦物無機填料替代20%，30%和50%的炭黑N330。檢測結果顯示，隨著超細復合礦物無機填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆蓋膠的定伸應力和拉伸強度降低，拉斷伸長率略有增大。隨著超細復合礦物無機填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡膠覆蓋膠的定伸應力和拉伸強度略有下降，拉斷伸長率變化不大。綜上所述，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N330的比例分別以不超過20%和30%為宜。在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的炭黑N660。檢測結果顯示，超細復合礦物無機填料替代炭黑N660時，NR/SBR/再生橡膠貼膠的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率變化不大，輸送帶布層間粘合強度呈下降趨勢。在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中超細復合礦物無機填料替代炭黑N660的比例以不超過10%為宜。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶環烷酸鈷體系粘合膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細復合礦物無機填料替代白炭黑時，環烷酸鈷體系粘合膠的定伸應力、拉伸強度和拉斷伸長率變化不大，但與鋼絲繩芯的粘合強度，尤其是老化后粘合強度大幅提高。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶硼酰化鈷體系粘合膠中用超細復合礦物無機填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細復合礦物無機填料替代炭黑N220時，硼酰化鈷體系粘合膠的定伸應力不變，拉伸強度、拉斷伸長率以及與鋼絲繩芯粘合強度，尤其是老化后粘合強度呈升高趨勢。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中超細復合礦物無機填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合膠與鋼絲繩芯的粘合強度。

超細復合礦物無機填料可以根據需要按照適當比例替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠和鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中應用，同時其性能不受影響，能夠滿足實際需要，有助于有效降低膠料成本。

參考文獻

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