煤矿用织物芯叠层阻燃输送带覆盖胶的研制

曲成东，薛斌，曹晖，兰尧

(无锡百年通工业输送有限公司，江苏 无锡 214112)

0 前言

输送带是由橡胶覆盖胶材料、骨架材料、界面黏合材料组成的大型复合材料制件。国内阻燃输送带想进入澳洲市场，必须取得澳洲阻燃输送带认证机构认证许可证。澳洲阻燃带安全性能主要有四项：一是，巷道大丙烷燃烧性能AS1334.12-1996；二是，滚筒摩擦性能AS1334.11-1988；三是，实验室规模燃烧性能 AS1334.10-1994；四是，抗静电性能测试AS1334.9-1982；对于国内煤矿用织物芯叠层阻燃输送带，巷道大丙烷燃烧性能难度比较大。目前国内输送带厂家还没有一家织物芯叠层阻燃输送带成品成功在澳洲煤矿市场使用。鉴于此状况，取得澳洲阻燃输送带认证机构市场认证许可证，打开澳洲阻燃输送带市场，意义非凡。

本工作研制出一种煤矿用织物芯叠层阻燃输送带覆盖胶的制备方法。

1 实验部分

1.1 主要原材料

氯丁胶CR3222，四川长寿化工有限公司；顺丁橡胶BR9000，中国石化扬子石油化工有限公司；阻燃剂，济南泰星化工有限公司；炭黑（N220）、白炭黑、硫化体系均为市售工业级。

1.2 主要设备与仪器

绝缘电阻测试仪2c-90c，上海元中电子仪器厂；氧指数测定仪XYC-75，承德市考思科学检测有限公司；酒精喷灯实验台GJJPD-17，上海煤研所；输送带滚筒摩擦实验机，无锡锦和科技有限公司；巷道丙烷燃烧系统ASM-1A,青岛中橡化工科技有限公司；实验拉力机DXLL-2000，高铁检测仪器(东莞)有限公司；实验1L容量密炼机XSM-1/10-120，上海科创橡塑机械设备有限公司产品；开炼机XK-160，无锡市晨光橡塑机械厂产品；电加热平板硫化机XLB-D350×350×2，湖州东方机械有限公司产品；无转子硫变仪M3000A，高铁检测仪器(东莞)有限公司；滚筒磨耗机UA-2076，优肯科技股份有限公司产品。

1.3 实验配方

实验配方如表1所示。

表1 基本配方

1.4 试样制备

采用两段混炼工艺混炼胶料，其中一段混炼在密炼机中进行，二段工艺在开炼机上进行。

一段混炼工艺：将90重量份的氯丁胶在开炼机塑炼10 min，混入10份顺丁胶，混炼10 min，打卷，停放8 h。放入密炼机进行塑炼30～50 s，接着加入防老剂为1.5重量份，阻燃剂为35重量份，混炼1～2 min，再接着碳黑220为30重量份，白炭黑10重量份，混炼温度控制在80～90 ℃，得到一段混炼胶；

二段混炼工艺为：在开炼机上加入一段混炼胶，然后加入硫化剂混炼均匀，进行辊距1.0 mm薄通8到10次，辊距2 mm下片。胶料放置8 h后在平板硫化机硫化，阻燃覆盖胶硫化条件为：硫化温度150 ℃，硫化时间40 min。

从输送带上不同位置切取3个25 cm×25 cm全厚度试样用于测试抗静电性能；3个经向、3个纬向15 cm×1.3 cm全厚度试样进行燃烧测试；3个经向150 cm×15 cm全厚度试样测试滚筒摩擦实验；3个200 cm长全宽度全厚度的试样进行丙烷巷道测试。

1.5 性能测试

（1）硫化特性测试，按照国家标准GB/T 16584—1996测试，温度为150 ℃。

（2）邵A硬度测试，按照国家标准GB/T 531.1—2008使用硬度计测试，测试温度为室温。

（3）拉伸性能测试，按照国家标准GB/T 528—2008测试，拉伸速度为500 mm/min，测试温度为室温。

（4）巷道大丙烷性能测试，样品经澳洲阻燃认证机构测试，按照澳标AS1334.12-1996。

（5）滚筒摩擦性能测试，样品经澳洲阻燃认证机构测试，按照澳标AS1334.11-1988。

（6）实验室规模燃烧性能，样品经澳洲阻燃认证机构测试，按照澳标 AS1334.10-1994。

（7）抗静电性能，样品经澳洲阻燃认证机构测试，按照澳标 AS1334.9-1982。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

取二段混炼完成的共混胶测试硫化特性，得到结果如表2所示。

由表2可以发现，随着CR3222用量降低，胶料的焦烧时间延长，加工安全性提高；硫化速度下降，正硫化时间延长；阻燃剂中含有氯化石蜡，当阻燃剂用量增大，由于氯化石蜡迟延硫化的作用，导致2#和4#分别比1#和3#硫化速度下降；因为炭黑N220用量的增加，导致2#和4#分别比1#和3#扭矩增大。

表2 阻燃输送带覆盖胶料硫化特性结果

2.2 常规物理机械性能

取二段混炼完成的胶料测试常规物理机械性能，得到结果如表3所示。

表3 阻燃输送带覆盖胶物理机械性能

由表3可知，随炭黑N220用量增加，硫化胶扯断强度升高，模量、硬度增大，但扯断伸长率下降，同时因为阻燃剂用量的增加，磨耗显著上升。

2.3 抗静电性能及实验室规模燃烧测试

根据AS1334标准，进行抗静电性能和燃烧测试，实验结果如表4和表5所示。

表4 抗静电性能测试

表5 实验室规模燃烧性能测试

由表4可知，随配方变化，抗静电性能均为优异。由表5可知，当CR3222用量下降或炭黑N220用量增加，阻燃性能下降。

综上所述，1#综合性能较为优异，对1#进行后续滚筒摩擦实验和丙烷巷道燃烧测试。

2.4 滚筒摩擦测试

根据AS1334.11测试，滚筒表面温度不应超过325 ℃，并且不应该出现明焰和火星，见表6。

表6 滚筒摩擦实验结果

实验开始时，滚筒温度由于滚筒与试样摩擦生热而迅速上升，在上升到最高点时由于橡胶中的润滑型阻燃剂起作用而使温度稳定随后逐步下降。滚筒温度下降一段时间又会有小幅度的回升，是因为试样表面由于摩擦生成类似的隔离层被消耗完全，内部橡胶又直接与滚筒接触发生摩擦，从而导致温度回升。不过由于本实验胶料阻燃剂中含有部分润滑型阻燃剂，所以总体温度升高不大。

实验测试的3个样品，滚筒温度不大于240 ℃，试验结束时的滚筒温度在200 ℃左右。

2.5 丙烷巷道燃烧测试AS1334.12-1996

根据AS1334测试，每个测试样，在停止燃烧、明焰和火星消失后，全宽度的未破坏长度不少于250 mm，见表6。

表7 丙烷巷道实验测试结果

根据AS1334标准，测试结束后，全宽度未破坏长度应不少于250mm，本实验结果符合AS1334标准要求。

3 结论

本文通过调整生胶体系、填充体系和阻燃体系的用量和配比，得到了一个兼顾使用性能与安全性能的配方。当CR3222与BR9000配比为90/10，填充体系为N220与白炭黑并用比为30/10，阻燃剂用量为35份时综合性能达到最佳。本文研究成果也成功通过澳洲阻燃认证，填补了国内阻燃输送带出口澳洲煤矿市场的空白，同时对国内阻燃输送带标准的今后的修订，以及如何和国外阻燃输送带标准的接轨，提供了很好的借鉴意义，为开拓澳洲市场打下了坚实基础。