煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶的研制 - 选型科技库文章频道 - 中国煤炭物资供应网
&&gt&&&&煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶的研制
煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶的研制
摘 要： 介绍煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶的配方研制。煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶优化配方为：氯丁橡胶70，顺丁橡胶30，氧化锌5，氧化镁4，硬脂酸1，防老剂2.5，炭黑30，阻燃剂50硫黄1.0，促进剂1.5，增塑剂5。采用该粘合胶生产的输送带产品达到《煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件》标准的要求。关键词： 阻燃钢丝绳芯输送带；粘合胶；MT668&#
　　煤炭是我国重要的基础能源和原料，在国民经济中具有重要的战略地位。在我国一次能源结构中，煤炭将长期是我国的主要能源。近一个时期以来，一些煤矿相继发生重特大安全生产事故。作为煤炭输送主要部件一阻燃输送带的安全性能，直接关系到人民群众生命财产安全。　　MT668&#《煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件》标准是适用于煤矿用阻燃抗静电钢丝绳芯输送带产品，在MT449一l995标准的基础j二，参照GB;88、BC730—89和DIN2;1988以及国内外与钢丝绳芯输送带相关的标准，结合我国国情制定的。该标准中所规定的阻燃抗静电性是国内外阻燃输送带产品的最高等级要求。本工作按照标准设计了煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶配方。
1 实验部分
　　1.1& 主要原材料　　氯丁橡胶(CR)，重庆长寿化工有限公司；顺丁橡胶(BR)，锦州石化公司；其余均为市售品。　　1.2& 主要仪器和设备　　LJ一5000型拉力试验机，宁夏青山亩 验机厂产品；GT&#A型无转子硫变仪，高铁科技股份有限公司产品；XK—l60型开炼机，上海市橡胶机械厂产品；400×400×2电加热平板硫化机，呼和浩特市橡胶机械厂产品；RZH一1001型热老化试验箱，天津天宇机电有限公司产品；燃烧器，上海煤研所产品。　　1.3 试样制备　　胶料在开炼机上混炼，辊温为50士5℃，混炼工艺为：CR和BR混合均匀后，将辊距调至O．5一O．6 mm，薄通2次；将辊距调至2～3 mm，依次加入小料(包括硬脂酸、氧化镁、促进剂、硼酰化钴和防护体系)、补强剂、阻燃剂、氧化锌和硫黄(每种料吃完后，左右割刀4～5次)；将辊距调至0.5-0.6 mm，纵向割刀8次；将辊距调至3-4 mm，胶料包辊后下片。　　硫化在平板硫化机上进行，物理机械性能试片硫化条件为l50℃ ×25′；粘合胶与钢丝绳粘合强度试样硫化条件为15O clC×35′。　　1．4 性能测试　　胶料各项物理机械性能均按相应的国家标准进行测定；其阻燃抗静电性能按MT45O一1995测试。2 结果与讨论　　2．1 配方设计　　2．1．1 主体材料　　主体材料也就是橡胶的选择非常重要，直接关系到制品的性能和使用场合。在通用橡胶中，CR的阻燃性是最好的。CR具有很好的粘合性能，因此常用于制备胶粘剂。但CR加工性能较差，易胶烧和粘辊。BR具有良好的加工性能，且动态生热低，采用BR与CR并用，不仅可以改善CR的加工性能，还能有效地防止胶烧。因此，煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带产品的粘合胶基体材料采用CR／BR，CR／BR并用比对并用胶性能的影响见表l。
表1 CR／BR并用比对并用胶性能的影响
　　由表1看出，随着CR／BR并用比的减小，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度以及氧指数均呈下降趋势。CR／BR并用比为70／30时，工艺性能较好。因此，煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶的主体材料选择cR／BR为70／30。　　2．1．2 硫化体系　　通过有关文献相关试验可知，CR和BR的硫化速度基本相同，可以达到共硫化。橡胶并用不仅要考虑相同温度下橡胶的硫化速度基本相同，而且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而影响并用胶性能。CR结构中的双键及氯原子均不够活泼，不易发生化学反应，它不能用一般硫黄硫化体系硫化。氧化锌在保证CR准确进行正硫化方面是很必要的。它可以使硫化平坦，而且加快初期硫化，并提高硫化胶的耐热、耐老化性能。氧化镁在加工温度下起稳定剂作用，可改进胶料的贮存稳定性，是防焦剂；而且在塑炼时还能促进橡胶的塑化。它在硫化温度下又变为硫化剂，起氯化氢(硫化时产生的)接受体的作用，可提高定伸强度。氧化锌与氧化镁一般按5：4搭配使用，这种配比可以使加工安全性和硫化速度取得平衡，并且硫化平坦，耐热性也好。硫黄调节型CR，仅使用氧化锌和氧化镁已能很快硫化。但实际上，为进一步缩短硫化时间，改进压缩永久变形及回弹性，一般还要使用促进剂NA一22。由于CR和BR的交联活性点不同，硫化机理也不一样，所以在生产和试验过程中，首先将CR和BR在开炼机上合炼均匀，然后再进行}昆炼。根据CR和BR的各自硫化特点，选择氧化锌／氧化镁／NA一22／促进剂CZ／硫黄并用的硫化体系。为了研究方便，减少变量，氧化锌、氧化镁、促进剂NA一22的量不变。促进剂Cz和硫黄用量对CR／BR并用胶硫变性能的影响如表2所示。&表2 促进剂Cz和硫黄用量对CR／BR并用胶性能的影响
　　从表2看出，促进剂Cz与硫黄的并用比，对胶料的硫变性能影响不大。考虑到二者在生胶中的溶解度，选择促进剂CZ／硫黄为0.8／1.0。　　2．1_3 补强体系　　橡胶的补强能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度以及耐磨性等同时获得明显提高的作用。炭黑对CR的补强作用不够明显。为了提高其抗撕裂、定伸应力和耐磨性等，往往还要使用各类补强填充剂。采用不同牌号的炭黑N22O、N330、N550、N770进行对比试验，其对CR／BR并用胶性能影响见表3。由于CR属于结晶性聚合物，即使纯橡胶也具有很高的物理机械性能。所以，配合粒径较大的半补强炭黑和粒径较小的高耐磨炭黑，其拉伸强度差别并不大。但炭黑的粒径越小，硫化胶的硬度和定伸强度越高，扯断伸长率也越低。根据产品标准对其物理机械性能的要求，选择N33O较好。
表3 不同牌号炭黑对CR／BR并用胶性能影响
　　2．1．4 防护体系　　CR的最大特点在于其具有优良的耐久性，无论在耐自然老化或加速老化方面，它均表现出其它橡胶无法比拟的优良抗耐性，但为了充分发挥其特点，仍然需要适当配用防老剂。本产品采用防老剂401O／BLE(c)的防护体系，防老剂用量为2．5份。　　2．1．5 软化增塑体系　　加入适量的软化剂，可以达到降低胶料粘度，提高塑性、改善工艺性能和硫化胶的某些性能(如提高硫化胶的伸长率，降低硬度等)。cR加工中所用的一般选用石油系油品。因为煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带产品对阻燃性能要求很高，故采用5份磷酸酯类增塑剂。另外，硬脂酸在此胶料中起到一定的软化作用，但是加人过多的硬脂酸会降低硫化速度，因此选择加人l份硬脂酸。　　2．1．6 粘合体系　　镀锌钢丝绳与橡胶的粘合是钢丝绳芯输送带生产的核心问题，只有保证钢丝绳与橡胶之间有足够高的粘合强度，才能发挥钢丝绳芯输送带的性能优势。影响橡胶与镀锌钢丝绳粘合性能的因素很多，如白碳黑、硼酰化钴、硫黄、促进剂、防老剂等。通过多年的实验和生产实践，硼酰化钴对胶料与钢丝绳粘合强度的影响最大。不同份数的硼酰化钴对胶料与钢丝绳粘合强度影响见表4。&
　　硼酰化钴对煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶与镀锌钢丝绳的粘合强度起到决定性作用。随着硼酰化钴用量的增加，粘合胶与钢丝绳的粘合强度呈增大趋势，当硼酰化钴用量超过2．2份后，增大趋势趋缓。由于硼酰化钴的价格很高，确定其用量为2．2份。同时，当硼酰化钴用量超过2份时，老化后粘合强度较老化前有所提高，说明硼酰化钴对粘合胶与钢丝绳之间的粘合强度保持率有好处。　　2．1．7 阻燃体系　　CR含氯率高，是为数不多的强耐燃弹性体之。但若要满足高水准的阻燃性要求，仍需添加阻燃剂。阻燃剂的选择要看要求的阻燃程度及其基本参数，以及对橡胶的物理机械性能要求。在以CR为基体的阻燃配方中，一般说，满足阻燃性的难度要小于满足物理机械性能、加工与成本的要求，如何平衡是关键。CR常用添加型阻燃剂有锑、氯、硼、磷、铝的化合物。氧化锑在氯丁橡胶中有特殊作用，它可作为硫化剂、促进剂，但从效果看仍属于活性阻燃剂。氧化锑的用量通常为3～1O phr，用量超过3 phr会延长余烬熄灭时间，且生烟量大。氯化石蜡70 可在氯丁橡胶分解温度低的温度下分解，释放出不燃性气体(HC1)，可减少发火性。氯化石蜡7O 可增大交联密度，增强物理机械性能，但用量过多粘辊现象也增强。
HCl气体与阻燃剂氧化锑产生卤／锑协同效应，生成锑的卤化物覆盖在胶料表面，从而阻止氧的侵入，起到良好的阻燃作用。硼酸锌能有效析出结晶水，在受热熔融时还能在硫化胶表面形成一层膨胀自熄性覆盖层。氢氧化铝分解吸热降低热源温度。为了研究方便，硼酸锌和氢氧化铝用量不变，氧化锑和氯化石蜡70 用量对煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带粘合胶阻燃性能影响如表5所示。
&表5 氧化锑和氯化石蜡70用量对粘合胶阻燃性能影响 　　随着氯化石蜡70 和氧化锑用量的增加，粘合胶的阻燃性能提高。但是氯化石蜡70 从20phr增加到25 phr，其阻燃性能提高并不明显。这可能由于CR本身含有氯元素，当氯元素增加到一定数量时，与氧化锑(量不变)的协同阻燃效应不能发挥更大的作用，导致整体阻燃性能提高不显著。所以，选择氯化石蜡70 ／氧化锑为20／5较合适。
　　采用该粘合胶生产的煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带产品，经国家采煤机械质量监督检验中心测试，各项性能指标均达到或超过MT668&#标准的要求。该产品经全国几大煤矿使用，反映良好。
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