一种煤矿用织物芯阻燃输送带贴胶的研制

曹晖

(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、贴胶材料组成的大型复合材料制件。煤矿用织物芯阻燃输送带，由于使用的织物芯阻燃效果不太理想，故而，巷道大丙烷燃烧实验，不仅仅对覆盖胶的阻燃安全性能有着极高的要求，对贴胶的阻燃性能也有着相当苛刻的要求，尤其是实验室规模燃烧实验，对于去除覆盖胶，露出帆布纹路的酒精喷灯和氧指数来说，此时的织物芯的阻燃性能主要就靠帆布间隙间的阻燃贴胶了。本工作通过对氯丁橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、黏合剂、阻燃剂的优化和用量配比，开发出一种煤矿用织物芯阻燃输送带贴胶，制成阻燃输送带样品，寄样到上海煤研所和澳洲阻燃认证机构检测；对煤矿用织物芯阻燃输送带贴胶来说，主要技术难点就是:澳大利亚标准中的四项安全性能中的巷道大丙烷燃烧AS1334.12-1996，实验样品要求（全宽度1.2 m，样品长度2 m，）和实验室规模燃烧 AS1334.10-1994，（去除覆盖胶的酒精喷灯样品，要求露出织物芯帆布纹路）这两项指标；本工作的研究成果同时满足煤矿用织物芯输送带MT914-2019和澳大利亚标准AS1332-2000的要求，既顺利通过上海煤研所的煤安认证，又顺利通过澳洲阻燃认证机构安全性能测试，取得了澳洲煤矿阻燃输送带市场的认证许可证。

本工作研制出一种煤矿用织物芯阻燃输送带的贴胶。

1 实验部分

1.1 主要原材料

氯丁胶CR3222，山纳合成橡胶有限公司；丁苯橡胶SBR1500，吉林吉化石油化工有限公司；天然生胶SCR10，海南农垦橡胶有限公司，阻燃剂，济南泰星化工有限公司；炭黑（N330）、白炭黑、硫化体系均为市售工业级。

1.2 主要设备与仪器

无转子硫变仪M3000A，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。实验拉力机DXLL-2000，高铁检测仪器(东莞)有限公司；巷道丙烷燃烧系统ASM-1A,上海煤研所；酒精喷灯实验台GJJPD-17，上海煤研所；氧指数测定仪XYC-75，承德市考思科学检测有限公司。

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60重量份的氯丁胶和10重量份天然生胶在开炼机各塑炼8 min，混在一起，混炼5 min，最后混入30份丁苯胶，混炼3 min，打卷，停放8 h。放入密炼机进行塑炼20～40 s，接着加入黏合剂为5.5重量份，阻燃剂为40重量份，混炼60～90 s，再接着碳黑330为40重量份，白炭黑15重量份，混炼温度控制在80～90 ℃，混炼60～120 s，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5到8次，辊距2 mm下片。胶料放置8 h后在平板硫化机硫化，阻燃贴胶硫化条件为：硫化温度152 ℃，硫化时间45 min。

样品准备：（1）丙烷巷道测试样品：MT/T914-2019标准2块，尺寸是：宽度23 cm，长度1.5 m；AS1334.12标准2块，尺寸是：宽度1.2 m，长度2 m；（2）实验室酒精喷灯样品：MT/T914—2019标准24块，尺寸是：长度150±2 mm，宽度25±2 mm；具有完整覆盖层6块，（3块纵向，3块横向），剥去覆盖层18块，（9块纵向，9块横向），AS1334.10标准20块，尺寸是长度150±1 mm，宽度13±1 mm；具有完整覆盖层10块，（5块纵向，5块横向），剥去覆盖层10块，（5块纵向，5块横向）。

1.5 安全性能测试

（1）硫化特性测试，按照国家标准GB/T 16584—1996测试，温度为152 ℃。

（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）实验室规模燃烧性能，分别按照MT/T914-2019和AS1334.10-1994测试。

（5）巷道大丙烷性能测试，分别按照MT/T914-2019和AS1334.12-1996测试。

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。

表2 阻燃输送带贴胶料硫化特性结果

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，当阻燃剂用量减少，由于氯化石蜡迟延硫化的作用，导致3#和4#分别比1#和2#硫化速度下降；因为炭黑N330用量的减少，导致3#和4#分别比1#和2#扭矩变小。而扭矩的变小更有利了贴胶的在四滚压延机的贴布。

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 阻燃输送带贴胶物理机械性能

由表3可知，随炭黑N330用量减少，硫化胶扯断强度降低，模量、硬度减少，但扯断伸长率增大，同时因为阻燃剂用量的减少，布层间黏合强度显著上升。

2.3 实验室规模燃烧测试

由表4和表5可知，随着配方微调，当阻燃剂用量微量增加时，酒精喷等安全阻燃性能也在同步变好。由于MT/T914—2019和AS1334.10标准对酒精喷灯样品的尺寸不同，再加上测试环境的差别，所以在测试数据也略有偏差，但总体偏差不大，两者测试数据 没有可比意义，但各自测试数据均符合各自标准要求。

表4 实验室规模燃烧性能数据（1)

表5 实验室规模燃烧性能数据（2)

综上所述，4#贴胶配方综合性能较为优异，后续对4#进行丙烷巷道燃烧测试。

2.4 丙烷巷道燃烧测试

（1）根据MT/T914-2019，丙烷巷道燃烧测试，每件试样的未损害长度不得小于600 mm，即可以判定为符合要求。

（2）根据AS1334测试，丙烷巷道燃烧测试，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，即可以判定为符合要求。

由表6和表7可知，测试数据均符合MT/T914-2019和AS1334.10标准；由于MT/T914-2019和AS1334.10标准对巷道丙烷样品的尺寸不一样，再加上测试环境的差别，所以在测试数据也略有偏差，但总体偏差不大，两者数据可比性不大，但两种测试方法均符合相对应的标准。

表6 丙烷巷道实验测试结果（1）

表7 丙烷巷道实验测试结果（2）

3 结论

本文通过攻克澳大利亚AS1332-2000四项安全性能中巷道大丙烷性能和实验室规模燃烧性能，进行生胶体系、黏合体系和阻燃体系的用量和配比的调整和优化，得到了一个兼顾使用性能与安全性能的同时满足煤矿用织物芯输送带MT914-2019和澳大利亚标准AS1332-2000要求的阻燃贴胶配方。当CR3222与SBR1500以及天然生胶SCRWF配比为50/30/20，黏合体系为5，补强体系N330与白炭黑并用比为20/8，阻燃剂用量为40份时，综合性能达到最佳。本工作的研究成果同时满足煤矿用织物芯输送带MT914-2019和澳大利亚标准AS1332-2000的要求，既顺利通过国内上海煤研所的煤安认证，又顺利通过澳洲阻燃认证机构安全性能测试，取得了澳洲煤矿阻燃输送带市场的样品认证许可证。