阻燃芳纶输送带盖胶配方研制

现在输送带的承重能力越来越大,输送距离越来越远,要求输送带具有高强度和轻型化特征。目前,我国织物芯分层输送带的发展主要是普通织物芯分层输送带向高强度少层化方向发展,煤矿井下用阻燃输送带在井下使用时既要达到阻燃的目的也要向轻型化、节能、环保方面发展。而芳纶作为目前发展起来的高性能纤维有着优良的性能,如,不易自燃、离火自熄、强力高、重量轻、运行能耗大幅降低、成槽性好及耐热与耐腐蚀性优异。

1试验部分


1.1 主要原料
氯丁胶322,重庆长寿;顺丁胶BR900,兰州石化;芳纶帆布DPP1600,帝人公司;阻燃剂IFR,河北大名星光精细化工有限责任公司;炭黑N234、N550,黑猫。


1.2 仪器和设备
平板硫化机,DBL1600×10000,益阳橡塑厂;硬度计(邵氏A),上海化工机械四厂;磨耗机,GT-7012-D,高铁检测仪器有限公司;电子拉力机,GT-AI-7000L,高铁科技股份有限公司;开炼机,XK-160型,上海橡胶机械厂;电加热平板硫化机,400×400×2型,青岛双菱有限公司;密炼机,GE5E,益阳橡塑厂;光电天平,GT-XB-320-M,高铁检测仪器有限公司。


1.3 试样制备
试验胶料在5.0L密炼机内混炼,混炼胶在平板硫化机上硫化,硫化条件为153℃×T90+10min。中试胶料在250L密炼机混炼,试验带在XLB-1600×10000型平板硫化机上硫化。


1.4试样测试
胶料各项物理机械性能及阻燃性能均按相应国家标准测试。

2结果与讨论


2.1配方设计

2.1.1主体材料

以氯丁胶(CR)、顺丁胶(BR)为主要材料的橡胶,是输送带覆盖胶的代表性材料。CR是通用橡胶中阻燃性最好的,为了提高输送带的使用寿命,覆盖胶的耐磨性应符合H级要求,拉伸强度≥18MPa,拉伸伸长率≥400。CR/BR并用胶的物理性能见表1。

从表1可以看出,在CR/BR并用份数当中,随着BR份数增加,混炼胶的拉伸强度和伸长率有所下降。综合考虑胶料的机械物理性能与阻燃安全性能,最后选择CR/BR为90/10。


2.1.2硫化体系
CR与BR硫化体系不同,两种橡胶并用不仅要考虑相同温度下各橡胶的硫化速度基本相同,还要考虑各自硫化体系的相互影响,避免相互促进或延迟硫化造成某种橡胶过硫或欠硫,从而影响并用胶的性能。根据CR与BR的各自特点,选择氧化性/氧化镁/促进剂/硫磺体系,通过正交硫化试验确定CR/BR并用胶的硫化体系配比(份数)为氧化锌5.0,氧化镁4.0,促进剂2.0,硫磺体系0.5。

2.1.3补强体系
随着炭黑粒径的增大,硬度和撕裂强度减小,拉断伸长率和体积磨耗量增大。表2为炭黑种类对CR/BR并用胶物理性能的影响。为保证胶料的强度和耐磨性能,选择粒径小、补强效果好的炭黑。

从表2可以看出,炭黑种类对胶料的拉伸强度和邵尔硬度的影响不大,但是对伸长率的影响较大。这是因为,炭黑颗粒小硫化硬度大,拉断伸长率小。综合考虑胶料的物理性能与耐磨性,本文采用N234碳黑25份,N550炭黑15份并用。

2.1.4 防护体系
CR胶具有耐热、耐日光、耐臭氧及耐酸碱特性。但在长期的使用过程中,由于受热、光、氧的作用,会逐渐氧化分解,导致物理性能下降,因此,仍需配用适当的防老剂。本配方采用防老剂A与抗热氧剂并用2份。


2.1.5 软化体系
CR最常用的软化体系为石油系,硬脂酸也具有一定的软化作用,综合考虑胶料性能,选择使用芳烃油3份,硬脂酸1份。


2.1.6阻燃体系
CR胶具有良好的阻燃性能,但当接触火时可燃烧,需要增加阻燃体系,阻燃体系的选择优先考虑阻燃性能高、用量小、与胶料的相容性好,不影响胶料的物理机械性能和加工工艺。卤系阻燃剂主要包括氯系和溴系阻燃剂,氯系主要有氯化石蜡,与三氧化锑并用,产生协同效应,具有较好的阻燃性能。最常使用的就是膨胀型阻燃剂IFR。本文采用IFR阻燃剂/70号氯化石蜡/三氧化二锑/硼酸锌并用体系。依据如上优化分析,确定芳纶阻燃带覆盖胶配方(份数)如下:CR90,BR9000 10,N234碳黑25,N550炭黑15,活性氧化镁5,纳米氧化锌3,促进剂2,硫磺0.5,抗热氧剂1,防老剂A1,IFR阻燃剂10,70号氯化石蜡15,三氧化二锑8,硼酸锌15,芳烃油3,硬脂酸1。


2.2成品带性能
采用优化配方后阻燃芳纶输送带的成品性能如表3所示。

3结语

采用优选配方覆盖胶制备的芳纶阻燃钢丝绳芯输送带的性能满足国家相关标准要求。

参考文献:张春明. 阻燃芳纶输送带盖胶配方研制[J]. 山西化工, 2018(2).

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