煤礦用織物芯疊層阻燃輸送帶覆蓋膠的研制

曲成東，薛斌，曹暉，蘭堯

(無錫百年通工業輸送有限公司，江蘇 無錫 214112)

0 前言

輸送帶是由橡膠覆蓋膠材料、骨架材料、界面黏合材料組成的大型復合材料制件。國內阻燃輸送帶想進入澳洲市場，必須取得澳洲阻燃輸送帶認證機構認證許可證。澳洲阻燃帶安全性能主要有四項：一是，巷道大丙烷燃燒性能AS1334.12-1996；二是，滾筒摩擦性能AS1334.11-1988；三是，實驗室規模燃燒性能 AS1334.10-1994；四是，抗靜電性能測試AS1334.9-1982；對于國內煤礦用織物芯疊層阻燃輸送帶，巷道大丙烷燃燒性能難度比較大。目前國內輸送帶廠家還沒有一家織物芯疊層阻燃輸送帶成品成功在澳洲煤礦市場使用。鑒于此狀況，取得澳洲阻燃輸送帶認證機構市場認證許可證，打開澳洲阻燃輸送帶市場，意義非凡。

本工作研制出一種煤礦用織物芯疊層阻燃輸送帶覆蓋膠的制備方法。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

氯丁膠CR3222，四川長壽化工有限公司；順丁橡膠BR9000，中國石化揚子石油化工有限公司；阻燃劑，濟南泰星化工有限公司；炭黑（N220）、白炭黑、硫化體系均為市售工業級。

1.2 主要設備與儀器

絕緣電阻測試儀2c-90c，上海元中電子儀器廠；氧指數測定儀XYC-75，承德市考思科學檢測有限公司；酒精噴燈實驗臺GJJPD-17，上海煤研所；輸送帶滾筒摩擦實驗機，無錫錦和科技有限公司；巷道丙烷燃燒系統ASM-1A,青島中橡化工科技有限公司；實驗拉力機DXLL-2000，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司；實驗1L容量密煉機XSM-1/10-120，上海科創橡塑機械設備有限公司產品；開煉機XK-160，無錫市晨光橡塑機械廠產品；電加熱平板硫化機XLB-D350×350×2，湖州東方機械有限公司產品；無轉子硫變儀M3000A，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司；滾筒磨耗機UA-2076，優肯科技股份有限公司產品。

1.3 實驗配方

實驗配方如表1所示。

表1 基本配方

1.4 試樣制備

采用兩段混煉工藝混煉膠料，其中一段混煉在密煉機中進行，二段工藝在開煉機上進行。

一段混煉工藝：將90重量份的氯丁膠在開煉機塑煉10 min，混入10份順丁膠，混煉10 min，打卷，停放8 h。放入密煉機進行塑煉30～50 s，接著加入防老劑為1.5重量份，阻燃劑為35重量份，混煉1～2 min，再接著碳黑220為30重量份，白炭黑10重量份，混煉溫度控制在80～90 ℃，得到一段混煉膠；

二段混煉工藝為：在開煉機上加入一段混煉膠，然后加入硫化劑混煉均勻，進行輥距1.0 mm薄通8到10次，輥距2 mm下片。膠料放置8 h后在平板硫化機硫化，阻燃覆蓋膠硫化條件為：硫化溫度150 ℃，硫化時間40 min。

從輸送帶上不同位置切取3個25 cm×25 cm全厚度試樣用于測試抗靜電性能；3個經向、3個緯向15 cm×1.3 cm全厚度試樣進行燃燒測試；3個經向150 cm×15 cm全厚度試樣測試滾筒摩擦實驗；3個200 cm長全寬度全厚度的試樣進行丙烷巷道測試。

1.5 性能測試

（1）硫化特性測試，按照國家標準GB/T 16584—1996測試，溫度為150 ℃。

（2）邵A硬度測試，按照國家標準GB/T 531.1—2008使用硬度計測試，測試溫度為室溫。

（3）拉伸性能測試，按照國家標準GB/T 528—2008測試，拉伸速度為500 mm/min，測試溫度為室溫。

（4）巷道大丙烷性能測試，樣品經澳洲阻燃認證機構測試，按照澳標AS1334.12-1996。

（5）滾筒摩擦性能測試，樣品經澳洲阻燃認證機構測試，按照澳標AS1334.11-1988。

（6）實驗室規模燃燒性能，樣品經澳洲阻燃認證機構測試，按照澳標 AS1334.10-1994。

（7）抗靜電性能，樣品經澳洲阻燃認證機構測試，按照澳標 AS1334.9-1982。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

取二段混煉完成的共混膠測試硫化特性，得到結果如表2所示。

由表2可以發現，隨著CR3222用量降低，膠料的焦燒時間延長，加工安全性提高；硫化速度下降，正硫化時間延長；阻燃劑中含有氯化石蠟，當阻燃劑用量增大，由于氯化石蠟遲延硫化的作用，導致2#和4#分別比1#和3#硫化速度下降；因為炭黑N220用量的增加，導致2#和4#分別比1#和3#扭矩增大。

表2 阻燃輸送帶覆蓋膠料硫化特性結果

2.2 常規物理機械性能

取二段混煉完成的膠料測試常規物理機械性能，得到結果如表3所示。

表3 阻燃輸送帶覆蓋膠物理機械性能

由表3可知，隨炭黑N220用量增加，硫化膠扯斷強度升高，模量、硬度增大，但扯斷伸長率下降，同時因為阻燃劑用量的增加，磨耗顯著上升。

2.3 抗靜電性能及實驗室規模燃燒測試

根據AS1334標準，進行抗靜電性能和燃燒測試，實驗結果如表4和表5所示。

表4 抗靜電性能測試

表5 實驗室規模燃燒性能測試

由表4可知，隨配方變化，抗靜電性能均為優異。由表5可知，當CR3222用量下降或炭黑N220用量增加，阻燃性能下降。

綜上所述，1#綜合性能較為優異，對1#進行后續滾筒摩擦實驗和丙烷巷道燃燒測試。

2.4 滾筒摩擦測試

根據AS1334.11測試，滾筒表面溫度不應超過325 ℃，并且不應該出現明焰和火星，見表6。

表6 滾筒摩擦實驗結果

實驗開始時，滾筒溫度由于滾筒與試樣摩擦生熱而迅速上升，在上升到最高點時由于橡膠中的潤滑型阻燃劑起作用而使溫度穩定隨后逐步下降。滾筒溫度下降一段時間又會有小幅度的回升，是因為試樣表面由于摩擦生成類似的隔離層被消耗完全，內部橡膠又直接與滾筒接觸發生摩擦，從而導致溫度回升。不過由于本實驗膠料阻燃劑中含有部分潤滑型阻燃劑，所以總體溫度升高不大。

實驗測試的3個樣品，滾筒溫度不大于240 ℃，試驗結束時的滾筒溫度在200 ℃左右。

2.5 丙烷巷道燃燒測試AS1334.12-1996

根據AS1334測試，每個測試樣，在停止燃燒、明焰和火星消失后，全寬度的未破壞長度不少于250 mm，見表6。

表7 丙烷巷道實驗測試結果

根據AS1334標準，測試結束后，全寬度未破壞長度應不少于250mm，本實驗結果符合AS1334標準要求。

3 結論

本文通過調整生膠體系、填充體系和阻燃體系的用量和配比，得到了一個兼顧使用性能與安全性能的配方。當CR3222與BR9000配比為90/10，填充體系為N220與白炭黑并用比為30/10，阻燃劑用量為35份時綜合性能達到最佳。本文研究成果也成功通過澳洲阻燃認證，填補了國內阻燃輸送帶出口澳洲煤礦市場的空白，同時對國內阻燃輸送帶標準的今后的修訂，以及如何和國外阻燃輸送帶標準的接軌，提供了很好的借鑒意義，為開拓澳洲市場打下了堅實基礎。