呂歡歡, 畢松梅, 謝艷霞，朱澤賀

(1. 安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖241000;2. 蕪湖華燁工業(yè)用布有限公司，安徽 蕪湖 241000)

中國是礦業(yè)大國，龐大的煤炭消耗帶動著煤炭產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展.煤礦生產(chǎn)的安全隱患較大，對煤炭生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的安全問題應(yīng)高度重視.輸送帶是煤炭運輸中不可缺少的工具，輸送帶問題造成的安全事故時有發(fā)生，給國家和企業(yè)造成了大量損失.

目前，煤礦井下用的阻燃輸送帶以采用整芯PVC、PVG帶和鋼絲繩帶為主.鋼絲繩帶以鋼絲繩芯為經(jīng)向骨架，強度高、載重量大，但其成本高、重量大、易縱向撕裂.PVC和PVG帶的帶芯為整體編織結(jié)構(gòu)，帶芯的經(jīng)線和緯線彎曲，線繩強度利用率和抗拉強度低，受拉后伸長量大、覆蓋膠易磨損并且耐熱性差、壽命短.為了解決現(xiàn)有井下用輸送帶的帶芯織物線繩強度利用率和拉伸強度低、耐熱性差、壽命短的問題，對阻燃帆布芯疊層輸送帶進行研究顯得尤為重要.在帆布芯疊層輸送帶的研究中，帆布的黏合性能和阻燃性能是阻燃輸送帶成型的前提.阻燃輸送帶的帶芯一般采用2～6層的結(jié)構(gòu)，較多的層數(shù)設(shè)計給予了輸送帶較強的抗拉強度和較好的彎曲性能，但也給帆布帶芯的黏合性能和阻燃提出了更高的要求[1].

為了提高橡膠與纖維織物間的黏結(jié)力，一般纖維織物在壓延掛膠前要進行浸膠.如帆布浸膠后，除了能加強帆布纖維、浸膠層與橡膠之間的附著力之外，還可增加帆布纖維間的附著力，使帆布在動態(tài)疲勞下不易松動和摩擦、降低疲勞生熱，能顯著延長產(chǎn)品的使用壽命.浸膠體系種類較多，如酪素-膠乳浸液、間苯二酚-甲醛-膠乳浸液、溶劑型氯化膠乳浸液.酪素-膠乳浸液在帆布浸膠中的作用小，黏合強度低.間苯二酚-甲醛-膠乳浸液是被廣泛應(yīng)用的帆布浸膠方法，但是此法生產(chǎn)的浸膠帆布阻燃性能差，極限氧指數(shù)(以下簡稱LOI)為19～21，很難滿足輸送帶阻燃性能的要求.溶劑型氯化膠乳浸液在黏合性上不及間苯二酚-甲醛-膠乳浸液，但它的阻燃性能較好.由于溶劑型氯化膠乳浸液的生產(chǎn)成本較高、生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜且對環(huán)境的污染較大，所以短期內(nèi)很難實現(xiàn)大規(guī)模的開發(fā)應(yīng)用.綜上所述，本研究選用間苯二酚-甲醛-膠乳浸液來進行實驗研究，對其黏合性能和阻燃性能進行研究，以期能有所進展.

1 實驗

1.1 實驗材料

氯化膠乳CL-50EF，含固量為40%，陰離子型，日本電器化學(xué)工業(yè)株式會社； 丁吡膠乳VPL-5218FS, 含固量為40%,陰離子型，日本瑞翁公司；三氧化二銻，納米級，益陽市恒昌銻業(yè)有限公司；滌綸帆布EE-100，安徽蕪湖市華燁工業(yè)用布有限公司；氫氧化鈉，分析純(AR)，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；間苯二酚，南京恒諾有限公司；甲醛，河北省霸州市全興化工有限公司；蒸餾水；氨水.

1.2 實驗儀器

PHB-5型便攜式酸度計，杭州雷磁分析儀器廠；JD5002型電子天平，上海華得衡器有限公司；D2004W型電動攪拌器,上海梅穎浦儀器儀表有限公司；DHG-9053型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；LYF-606氧指數(shù)測定儀，山東紡織科學(xué)研究院；YG026D型電子織物強力機，溫州方圓儀器有限公司.

1.3 實驗方法

1.3.1 黏合體系的確定

間苯二酚-甲醛-膠乳浸液適用于棉、滌綸和錦綸等織物的浸漬.此種浸液由間苯二酚和甲醛縮合而成的酚醛樹脂和膠乳提供黏合性.膠乳的種類較多，常用的膠乳有天然膠乳、丁苯膠乳、丁吡膠乳、羧基膠乳等.膠乳能在纖維的表面上形成一層膠膜起黏結(jié)作用，其成分對黏結(jié)起著決定性作用.從黏結(jié)角度看，有機高聚物之間的黏結(jié)主要是靠分子間力和化學(xué)鍵合的作用.此外，膠乳膠體的化學(xué)性質(zhì)，如粒子大小、黏度、pH值、表面張力以及穩(wěn)定性等均是影響浸膠工藝的因素，應(yīng)加以控制.為了獲得良好的浸膠質(zhì)量，一般膠乳粒子要小、浸潤性要好[2-3].膠乳的配合在黏合和阻燃性能上有較大的作用.綜合多種膠乳的應(yīng)用情況，采用氯化膠乳-丁吡膠乳配合組成浸液，在黏合性和阻燃性上都有良好效果.以間苯二酚、甲醛為原料，氫氧化鈉為催化劑聚合線性間苯二酚-甲醛，獲得的酚醛樹脂黏合性能好.但聚合反應(yīng)較為復(fù)雜，在適當?shù)哪柋认?，反?yīng)時間過長，酚醛樹脂會生成醚鍵，醚鍵會導(dǎo)致溶液黏度的急劇增加，另一方面也會增加樹脂與橡膠之間交聯(lián)的柔韌性，使兩者間的黏合效果變差.為確保酚醛樹脂生成和防止醚鍵的生成，一般選取甲醛/間苯二酚的摩爾比為2∶1[4].

表1 浸液配方Tab.1 Formula of dipping liquid

圖1 丁吡膠乳含量對浸液性能的影響Fig.1 The amount of latex affect on dipping liquid

1.3.2 浸液配方設(shè)計

為了防止時間過長產(chǎn)生的酚醛樹脂過度交聯(lián)，一般采用氨水滴定的方法來測試.每2 h在50 mL酚醛樹脂液中加入10 mL氨水，混合液呈透明狀為合格.浸液的總固體量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，一般為10%～20%.浸液的pH值應(yīng)該控制在9～10，使其具有足夠的穩(wěn)定性.浸液的配制是先將間苯二酚和甲醛配制成基本液，然后再使之與膠乳混合.酚醛樹脂液與膠乳混合后，要靜置12 h之后才能使用.浸液配方見表1.

2 結(jié)果與討論

2.1 丁吡膠乳-氯化膠乳用量對浸液的影響

按照配方配制浸液，在不加入阻燃劑的情況下進行實驗.把浸膠獲得的帆布分別進行LOI測試和輸送帶小樣制作以測試剝離力，測試結(jié)果如圖1所示.

由圖1可知，膠乳組成為丁吡膠乳和氯化膠乳且總含量相對固定，隨著丁吡膠乳含量的上升和氯化膠乳含量的下降，浸膠帆布的剝離力在逐步提高，而LOI在降低.當丁吡膠乳含量為42%左右時，剝離力和阻燃性能均在較高的水平上，所以丁吡膠乳和氯化膠乳的用量比選取為1∶1.3.

2.2 阻燃劑用量對浸液的影響

三氧化二銻主要作為協(xié)效阻燃劑應(yīng)用于阻燃體系中，它與鹵素阻燃劑有優(yōu)異的協(xié)效阻燃作用.三氧化二銻本身無阻燃能力，單用三氧化二銻作為阻燃劑并不能顯著提高阻燃性能，但與其他阻燃劑尤其是氯、溴等鹵素阻燃劑并用，可起到助阻燃效果，使鹵素系阻燃劑的阻燃水平大幅提高.因此，三氧化二銻作為協(xié)效阻燃劑，在高分子與紡織等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.

圖2 三氧化二銻用量對浸液性能的影響Fig.2 The amount of antimony trioxide affect on dipping liquid

在上述實驗條件下配制間苯二酚-甲醛-膠乳浸液，采用逐步加量法來測試三氧化二銻的加入量對浸膠帆布阻燃性能和黏合性能的影響，結(jié)果見圖2.

由圖2可知，膠乳的黏合性能開始時趨于穩(wěn)定，隨著阻燃劑添加量的增加，剝離力變小且趨勢變得顯著.LOI隨著加入量的增加而增加，繼續(xù)添加則LOI增加的趨勢降低.取阻燃性能和黏合性能的較高點，此時三氧化二銻的添加量為35 g左右，三氧化二銻的加入量與氯化膠乳的配比略小于三氧化二銻與氯化膠乳燃燒反應(yīng)的摩爾配比1∶0.55.尿素的添加量小，故沒有定量研究.在這種條件下，帆布測試的極限氧指數(shù)和剝離力均達到了較好的水平，能滿足輸送帶的運用要求.

3 結(jié)論

采用常見的間苯二酚-甲醛-膠乳浸液作為基本液，在提高其阻燃性能的條件下進行改進.運用鹵素-三氧化二銻協(xié)效阻燃劑來提高浸膠帆布的阻燃性能，在膠乳中丁吡膠乳含量為42%時，加入35 g三氧化二銻，浸膠帆布的阻燃性能和黏合性能均能達到要求.此法制備浸膠帆布，工藝簡單且效率高，成本比其他浸膠方法有所降低.

參考文獻：

[1] 徐墩，顧征宇.輸送帶的綜合性能與浸膠帆布的關(guān)系[J].橡膠工業(yè), 2002(11): 666-673.

[2] 徐永杰,周達飛.阻燃劑復(fù)配技術(shù)在高分子材料中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用, 1997(2): 43-46.

[3] 席鶯，李旭祥.國內(nèi)外膠乳行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].石化技術(shù)與應(yīng)用, 2001(1): 9-14.

[4] 覃小紅,申明霞,張輝，等.甲苯二酚-甲醛樹脂聚合反應(yīng)的研究[J].橡膠工業(yè), 2004(5): 345-347.