李培旺

摘 要：超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料以煤矸石為主要原料，對(duì)其進(jìn)行超細(xì)粉碎、分級(jí)、表面改性等多種操作，最終得到一種功能性補(bǔ)強(qiáng)填料。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料主要由復(fù)合硅鹽、復(fù)合鋁鹽組成，同時(shí)還含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等成分。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料在輸送帶膠料中可以部分或者全部替代炭黑和白炭黑，達(dá)到降低成本的作用。

關(guān)鍵詞：輸送帶膠料；超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料；炭黑；白炭黑

輸送帶膠料中經(jīng)常使用的補(bǔ)強(qiáng)材料是炭黑和白炭黑，近年來超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料逐取代炭黑和白炭黑，部分或者完全成為輸送帶膠料中的補(bǔ)強(qiáng)材料。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料的應(yīng)用，有助于降低膠料成本，而且可以通過調(diào)整組分和配比來改變超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料的性能，從而大大提高了其應(yīng)用范圍和效果，有助于滿足各種需求。

超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料的原料主要來自煤炭開采過程中的廢棄物煤矸石，通過對(duì)其進(jìn)行超細(xì)粉碎、分級(jí)、表面改性等技術(shù)性操作，最終得到一種用于高分子聚合物的功能性補(bǔ)強(qiáng)填料。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料的成分較多，其主要組分是復(fù)合硅鹽，其次是復(fù)合鋁鹽，此外還含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、五氧化二磷、三氧化硫以及微量稀有元素如鎵、釩、鈦、鈷等。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料表面覆蓋了一層有機(jī)分子基團(tuán)，這使得它與普通無機(jī)礦物填料完全不同，其性能可以用于補(bǔ)強(qiáng)材料，降低炭黑和白炭黑的用量。本次研究主要分析超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠、鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中的應(yīng)用，分析加入不同比例超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料以后輸送帶膠料的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度以及拉斷伸長(zhǎng)率，最終得出輸送帶覆蓋膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330的最佳比例。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

天然橡膠（NR），SCR10，本次研究使用的天然橡膠由云南農(nóng)墾集團(tuán)有限責(zé)任公司提供。丁苯橡膠（SBR），牌號(hào)1500和1502；順丁橡膠（BR），牌號(hào)9000，來自中國(guó)石油吉林石化分公司產(chǎn)品。炭黑N220，N330和N660，來自天津海豚炭黑發(fā)展有限公司。白炭黑，牌號(hào)955，濮陽市光璞石化有限責(zé)任公司產(chǎn)品。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料，由國(guó)內(nèi)相關(guān)大學(xué)科研機(jī)構(gòu)提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器

XK-160型雙輥開煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；GT-M2000-A型硫化儀，高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；25t雙層平板硫化機(jī)，呼和浩特中橡橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；LX-A型邵氏硬度計(jì)，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；MICRO350型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，英國(guó)Testometric公司產(chǎn)品。

1.3 膠料混煉工藝

膠料在開煉機(jī)上實(shí)施混煉?；鞜捁に嚍椋荷z（包括再生橡膠）→活性劑和防老劑→補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑和剩余小料→硫化劑和促進(jìn)劑→下片。

1.4 性能檢測(cè)

針對(duì)各種膠料性能實(shí)施檢測(cè)，具體按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

2 結(jié)果

2.1 輸送帶覆蓋膠

在SBR和NR/BR/再生橡膠（90份再生橡膠相當(dāng)于35份新橡膠）輸送帶覆蓋膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代20%，30%和50%的炭黑N330。檢測(cè)結(jié)果顯示，隨著超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆蓋膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度降低，拉斷伸長(zhǎng)率略有增大。隨著超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡膠覆蓋膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略有下降，拉斷伸長(zhǎng)率變化不大。綜上所述，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330的比例分別以不超過20%和30%為宜。

2.2 織物芯輸送帶貼膠

在NR/SBR/再生橡膠（80份再生橡膠相當(dāng)于35份新橡膠）織物芯輸送帶貼膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的炭黑N660。檢測(cè)結(jié)果顯示，超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N660時(shí)，NR/SBR/再生橡膠貼膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率變化不大，輸送帶布層間粘合強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N660的比例以不超過10%為宜。

2.3 鋼絲繩芯輸送帶粘合膠

2.3.1 環(huán)烷酸鈷體系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶環(huán)烷酸鈷體系粘合膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代白炭黑時(shí)，環(huán)烷酸鈷體系粘合膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率變化不大，但與鋼絲繩芯的粘合強(qiáng)度，尤其是老化后粘合強(qiáng)度大幅提高。

2.3.2 硼?；掦w系粘合膠

在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶硼酰化鈷體系粘合膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N220時(shí)，硼?；掦w系粘合膠的定伸應(yīng)力不變，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及與鋼絲繩芯粘合強(qiáng)度，尤其是老化后粘合強(qiáng)度呈升高趨勢(shì)。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合膠與鋼絲繩芯的粘合強(qiáng)度。

3 討論

本次研究中，分別針對(duì)三種輸送帶膠料中的超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料的應(yīng)用進(jìn)行分析，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代20%，30%和50%的炭黑N330。檢測(cè)結(jié)果顯示，隨著超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆蓋膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度降低，拉斷伸長(zhǎng)率略有增大。隨著超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡膠覆蓋膠的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度略有下降，拉斷伸長(zhǎng)率變化不大。綜上所述，在SBR和NR/BR/再生橡膠輸送帶覆蓋膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N330的比例分別以不超過20%和30%為宜。在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的炭黑N660。檢測(cè)結(jié)果顯示，超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N660時(shí)，NR/SBR/再生橡膠貼膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率變化不大，輸送帶布層間粘合強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。在NR/SBR/再生橡膠織物芯輸送帶貼膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N660的比例以不超過10%為宜。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶環(huán)烷酸鈷體系粘合膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代白炭黑時(shí)，環(huán)烷酸鈷體系粘合膠的定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率變化不大，但與鋼絲繩芯的粘合強(qiáng)度，尤其是老化后粘合強(qiáng)度大幅提高。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶硼酰化鈷體系粘合膠中用超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代10%，30%和50%的白炭黑。超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料替代炭黑N220時(shí)，硼?；掦w系粘合膠的定伸應(yīng)力不變，拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及與鋼絲繩芯粘合強(qiáng)度，尤其是老化后粘合強(qiáng)度呈升高趨勢(shì)。在NR/SBR/BR鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合膠與鋼絲繩芯的粘合強(qiáng)度。

超細(xì)復(fù)合礦物無機(jī)填料可以根據(jù)需要按照適當(dāng)比例替代炭黑或白炭黑在輸送帶覆蓋膠、織物芯輸送帶貼膠和鋼絲繩芯輸送帶粘合膠中應(yīng)用，同時(shí)其性能不受影響，能夠滿足實(shí)際需要，有助于有效降低膠料成本。

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