李美真，趙士毅，馮艷麗，郭曉卿，于曉慶

(1. 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；2. 中國航天科工集團(tuán)第六研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

輸送帶是由骨架材料(芯層)和增強(qiáng)體(粘合層)構(gòu)成的，芯層材料一般是紡織材料。滌綸的軟化點(diǎn)在240 ℃左右，因此，輸送帶不宜在高溫環(huán)境下使用；錦龍與橡膠的粘合性能良好，但錦龍負(fù)載伸長率大，導(dǎo)致輸送帶運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)跑長現(xiàn)象；普通玻璃纖維由于其耐磨性差，對(duì)橡膠的附著力差和剛度高等特點(diǎn)，不適用于輸送帶芯層[1]。F-12芳綸是一種雜環(huán)芳綸，線形的雜環(huán)結(jié)構(gòu)使其在柔韌性、強(qiáng)度和抗疲勞性等方面優(yōu)于其他芳綸?？紤]到F-12芳綸密度低和質(zhì)量輕，運(yùn)輸能耗較低，因此，理論上F-12芳綸織物是很理想的輸送帶芯材。

F-12芳綸中的酰胺鍵存在于2個(gè)苯環(huán)之間，有較大的空間位阻效應(yīng)，使纖維分子難以與其他材料形成氫鍵，導(dǎo)致纖維表面活性差，所以對(duì)芳綸F-12 進(jìn)行表面改性具有重要意義。目前，對(duì)芳綸Ⅱ進(jìn)行改性多采用表面涂層技術(shù)、等離子體技術(shù)、酸法和堿法以及環(huán)氧樹脂法等[2-4]。本文首先采用環(huán)氧樹脂、偶聯(lián)劑等對(duì)F-12芳綸進(jìn)行改性，然后再經(jīng)間苯二酚-甲醛(RFL)樹脂處理，目的是賦予F-12芳綸良好的界面活性；在此基礎(chǔ)上制備輕薄型輸送帶，并對(duì)其性能進(jìn)行分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

F-12芳綸長絲(單束絲)，線密度為1 100 dtex(300 f)，斷裂強(qiáng)度為24.43 cN/dtex，斷裂伸長率為2.87%，初始模量為134.52 cN/dtex，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為265～280 ℃，分解溫度為600 ℃，極限氧指數(shù)(LOI) 值為37%，中國航天科工集團(tuán)第六研究院；F-12芳綸織物，紗線線密度為2 048 dtex，平紋組織，經(jīng)密為84根/(10 cm)，緯密為74根/(10 cm)，面密度為340 g/cm2，斷裂強(qiáng)度為441.91 MPa，內(nèi)蒙古航天科工六院；Kevlar長絲，線密度為1 100 dtex(330 f)，美國杜邦公司；芳綸Ⅱ長絲，線密度為1 100 dtex(330 f)，深圳特力新材科技公司；超低收縮率滌綸長絲，線密度為1 100 dtex(211 f)，杭州恒晨纖維公司；錦綸66長絲，線密度為1 400 dtex(300 f)，浙江華鼎錦綸公司；EX313型環(huán)氧樹脂，山東海龍博萊特化纖責(zé)任有限公司；丁吡膠乳，慶云鑫合膠業(yè)化工有限公司；間苯二酚，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；偶聯(lián)劑A187，佛山市道寧化工有限公司；甲醛，天津化學(xué)試劑三廠。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

SANS-CMT-6503型萬能試驗(yàn)機(jī)(深圳市世紀(jì)天源儀器有限公司)；WDW-30KN型萬能試驗(yàn)機(jī)(深圳市君瑞儀器設(shè)備有限公司)；INSTRON5565型拉伸試驗(yàn)機(jī)(英國英斯特朗公司)；GT-AI7000S型萬能試驗(yàn)機(jī)(臺(tái)灣高鐵檢測儀器有限公司)；HH-6XLB-D型平板硫化機(jī)(上海齊才液壓機(jī)械有限公司)；GT600×600型液壓平板橡膠硫化機(jī)(宜興市嘉豐橡塑機(jī)械有限公司)；S-4800型掃描電子顯微鏡(SEM，日本日立公司)；CM3600A型軋車(古丘印染機(jī)械制造有限公司)；LSF-Ⅱ簾子線帶式疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)(北京萬匯一方科技有限公司)；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇金壇市友聯(lián)儀器有限公司)。

1.2 試樣制備

1.2.1 F-12芳綸長絲及織物改性工藝流程

乙醇預(yù)處理→一浴改性→烘干→焙烘→親水測試及掃描電鏡測試→二浴改性→烘干→焙烘→強(qiáng)力測試→硫化成型→輸送帶樣→剝離測試等。

一浴改性是采用偶聯(lián)劑A187和環(huán)氧樹脂對(duì)芳綸F-12 纖維和織物表面進(jìn)行接枝處理，目的是將活性基團(tuán)引入纖維表面，最終達(dá)到使F-12芳綸與粘合層RFL樹脂發(fā)生化學(xué)粘結(jié)[5]。

二浴改性是對(duì)一浴改性后的纖維和織物浸漬RFL樹脂，之后經(jīng)焙烘而發(fā)生粘合，為后續(xù)的硫化成型做準(zhǔn)備[6]。

1.2.2 試樣處理工藝處方

乙醇預(yù)處理：室溫條件下，將F-12芳綸纖維和織物浸漬在無水乙醇中6～8 h后取出，蒸餾水沖洗數(shù)次，于80 ℃烘2 h。

一浴改性處理：配制由環(huán)氧樹脂、偶聯(lián)劑A187、水組成的改性液；室溫，處理時(shí)間為60 min，浴比為1∶50。 烘干溫度為80 ℃，焙烘溫度為200 ℃，焙烘時(shí)間為2 min。

二浴改性處理：將一浴改性后的F-12芳綸纖維和織物浸漬RFL樹脂，三浸四軋，壓力為0.05 MPa，織物質(zhì)量增加率為5%～6%。烘干溫度為80 ℃，焙烘溫度為200 ℃，時(shí)間為2 min。

1.2.3 簾子線的制備

首先，將2根單束絲加捻(單絲捻度為8 捻/(10 cm)) 后，再合股(股絲捻度為18 捻/(10 cm)) 制備得到簾子線；然后對(duì)簾子線按照1.2.1節(jié)改性工藝進(jìn)行改性處理。

1.2.4 輸送帶試樣的制備

在山東海龍博萊特化纖廠，使用專用丁苯橡膠和改性后的簾子線在平板硫化機(jī)上制備輸送帶試樣。硫化時(shí)間為30 min，溫度為150 ℃，壓力為1.3～1.5 GPa。

1.2.5 輸送帶的制備

在青島橡膠六廠采用其專用丁苯橡膠和F-12芳綸織物，于液壓平板橡膠硫化機(jī)上制備F-12芳綸織物輸送帶試樣。硫化時(shí)間為30 min，溫度為150 ℃，壓力為1.3～1.5 GPa。

1.3 性能測試

1.3.1 “H”抽出強(qiáng)力測試

“H”抽出強(qiáng)力是指1 cm簾子線從橡膠內(nèi)抽出時(shí)的粘結(jié)力，反映簾子線與橡膠界面的剪切力或粘合力。參照GB/T 2942—2009《硫化橡膠與纖維簾線靜態(tài)粘合強(qiáng)度的測定 H抽出法》，采用INSTRON5565型拉伸試驗(yàn)機(jī)測試簾子線沿縱向從膠料中抽出時(shí)所用的“H”抽出力，“H”抽出強(qiáng)力需達(dá)到80 N/cm以上為合格?！癏”抽出模具以及成型試樣見圖1。每組試樣測試10次，取平均值。

圖1 “H”抽出模具及成型試樣Fig.1 “H” extracted model (a) and molded samples (b)

1.3.2 抽拔強(qiáng)力測試

采用WDW-30KN型萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)二浴改性后F-12芳綸織物進(jìn)行單束絲的抽拔強(qiáng)力測試，選擇10個(gè)不同位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)平均值。測試距離為20 cm，拉絲速度為100 mm/min。

1.3.3 拉伸性能測試

纖維：參照GB/T 19975—2005《橡膠工業(yè)用合成纖維帆布》，采用INSTR0N5565型拉伸試驗(yàn)機(jī)測試不同捻度的單束絲的力學(xué)性能。每個(gè)試樣測試10次，取平均值。

織物：參照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》，采用GT-AI7000S型萬能試驗(yàn)機(jī)測試F-12芳綸織物的斷裂強(qiáng)力。試樣尺寸為25 mm×100 mm，拉伸速率為300 mm/min。每塊織物測試3次，取平均值。

輸送帶：參照GB/T 3690—2017《織物芯輸送帶全厚度拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和參考力伸長率試驗(yàn)方法》，采用GT-AI7000S型萬能試驗(yàn)機(jī)測試輸送帶的拉伸強(qiáng)度。夾持器間距為500 mm，拉伸速度為100 mm/min。

1.3.4 浸水高度測試

稱取2 g弱酸藍(lán)染料放入燒杯中，加蒸餾水至1 000 mL配置親水溶液。在改性F-12芳綸織物的一端量取1 mm長并畫刻度線，浸入親水溶液至刻度線，另一端上端貼膠帶固定于實(shí)驗(yàn)架上。計(jì)時(shí)30 min 后取出織物，用刻度尺從刻度線起量出織物的最低親水高度位置確定浸水高度。

1.3.5 剝離強(qiáng)力測試

剝離強(qiáng)力用以評(píng)價(jià)織物與橡膠間的粘合性能。參照GB/T 19975—2005《高強(qiáng)化纖長絲拉伸性能試驗(yàn)方法》，采用SANS-CMT-6503型萬能試驗(yàn)機(jī)測試織物與橡膠之間的剝離強(qiáng)力，實(shí)驗(yàn)試樣尺寸為10 cm× 2.4 cm。

本文實(shí)驗(yàn)采用剝離超標(biāo)率來衡量剝離性能，計(jì)算公式為

式中：α為剝離超標(biāo)率，%；β為實(shí)際剝離強(qiáng)力值，N/mm；β0為行標(biāo)剝離強(qiáng)力值，N/mm。國標(biāo)要求剝離強(qiáng)力值達(dá)到7.8 N/mm以上，行標(biāo)要求達(dá)到8 N/mm 以上[7]。

根據(jù)剝離測試后的試樣計(jì)算其覆膠率：將剝離后的試樣拍照并轉(zhuǎn)換成灰度圖像，采用MatLab軟件對(duì)圖像進(jìn)行像素點(diǎn)識(shí)別，計(jì)算圖像中全部像素點(diǎn)數(shù)及未覆膠部分像素點(diǎn)(白色)數(shù)。覆膠率計(jì)算公式為

式中：γ為覆膠率，%；N0為全部像素點(diǎn)個(gè)數(shù)；n為覆膠部分像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。

1.3.6 織物的厚度測試

參照GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》，采用紡織品厚度儀測試F-12芳綸織物的厚度。每塊織物測試5次，取平均值。

1.3.7 彎曲疲勞性能測試

彎曲疲勞性能測試主要評(píng)價(jià)彎曲疲勞次數(shù)對(duì)骨架材料與橡膠粘合性能的影響[8]。參照GB/T 33100—2016《浸膠簾子線帶式曲撓疲勞實(shí)驗(yàn)方法》，采用簾子線帶式疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)測試輸送帶試樣的彎曲疲勞性能。試樣大小為40 cm×2.5 cm，載荷為200 N，拉伸斜度為30°，壓輥直徑為2.5 cm。

1.3.8 老化性能測試

參照FZ/T 13010—1998《橡膠工業(yè)用合成纖維帆布》，將硫化成型后的試樣放入烘箱于105 ℃放置72 h，取出靜置3 h后，測試?yán)匣蟛牧系膭冸x強(qiáng)力。

2 結(jié)果與討論

2.1 F-12芳綸長絲性能分析

2.1.1 輸送帶芯層常用纖維的力學(xué)性能

不同類型輸送帶芯層常用纖維(捻度為6 捻/(10 cm)) 的力學(xué)性能測試結(jié)果見表1。可知，F(xiàn)-12芳綸長絲的綜合力學(xué)性能最佳。原因是芳綸纖維大分子中苯環(huán)間的氫鍵作用，使其結(jié)晶度和取向度較滌綸和錦綸更高；較芳綸Ⅱ，F(xiàn)-12芳綸大分子雜環(huán)結(jié)構(gòu)的分子間氫鍵作用更強(qiáng)。

表1 輸送帶芯層常用纖維的力學(xué)性能Tab.1 Mechanical properties of common filaments for convey core

2.1.2 簾子線的“H”抽出強(qiáng)力分析

不同纖維“H”抽出實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果見表2?？煽闯觯現(xiàn)-12芳綸的單束絲強(qiáng)度和“H”抽出強(qiáng)力較Kevlar和芳綸Ⅱ都明顯要高，“H”抽出強(qiáng)力越高，則簾子線與橡膠的粘合力越大。二浴改性后F-12芳綸簾子線的強(qiáng)度保持率也最高，達(dá)到89.29%，說明F-12芳綸長絲對(duì)抵抗處理液刻蝕和高溫焙烘損傷的能力最強(qiáng)。

表2 “H”抽出實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 “H” extraction experiment results N

綜上分析，F(xiàn)-12芳綸長絲的性能最好，這與其大分子間較強(qiáng)的氫鍵作用和大分子雜環(huán)結(jié)構(gòu)提高了纖維的界面性能有關(guān)。

2.1.3 捻度對(duì)F-12芳綸長絲力學(xué)性能的影響

F-12芳綸長絲(單束絲)在不同捻度下的力學(xué)性能測試結(jié)果見表3?？芍?，F(xiàn)-12芳綸長絲斷裂強(qiáng)力最大時(shí)的捻度為8 捻/(10 cm)，而“H”抽出力最大時(shí)的捻度為6 捻/(10 cm)?？紤]到纖維與橡膠的粘合性更為重要，因此認(rèn)為，F(xiàn)-12芳綸長絲(單束絲)最佳捻度為6 捻/(10 cm)。

2.1.4 改性處理對(duì)F-12芳綸長絲拉伸性能影響

對(duì)改性后F-12芳綸長絲(單束絲)的拉伸性能進(jìn)行測試，結(jié)果見表4?？芍阂辉「男蕴幚硎笷-12芳綸長絲強(qiáng)度降低，主要是處理液和焙烘處理造成的；二浴浸漬RFL樹脂后長絲強(qiáng)度增加，原因是RFL樹脂與一浴處理后纖維表面基膜結(jié)合后形成一層較厚的膜，彌補(bǔ)了強(qiáng)度損失，因此，強(qiáng)度反而增加。

表3 F-12芳綸長絲在不同捻度下的力學(xué)性能Tab.3 Mechanical properties of F-12 aramid filaments at different twists

表4 F-12芳綸長絲的力學(xué)性能Tab.4 Mechanical properties of F-12 aramid filaments

2.2 F-12芳綸織物一浴改性工藝分析

2.2.1 環(huán)氧樹脂用量的確定

將偶聯(lián)劑A187用量設(shè)定為2.0%(o.w.f)，改變環(huán)氧樹脂用量，一浴改性后纖維表面掃描電鏡照片見圖2。

圖2 一浴改性后纖維表面掃描電鏡照片(×1 000)Fig.2 SEM images of modified fiber surface after one-bath modification(×1 000)

由圖2可知：隨著環(huán)氧樹脂用量的不斷增加，F(xiàn)-12 芳綸表面成膜逐漸明顯；如果纖維間出現(xiàn)粘結(jié)點(diǎn)甚至粘結(jié)在一起，將不利于二浴改性液對(duì)纖維的完全和均勻浸透，不利于硫化時(shí)與橡膠的充分粘結(jié)，所以成膜后纖維間無結(jié)合點(diǎn)時(shí)最佳。由圖2還可以看出，環(huán)氧樹脂用量為15%(o.w.f)時(shí)成膜不明顯，用量為20%(o.w.f)時(shí)有明顯成膜，用量為25%(o.w.f) 時(shí)出現(xiàn)極少量膜堆積，用量超過30%(o.w.f) 后出現(xiàn)了嚴(yán)重膜粘連與堆積，因此，確定環(huán)氧樹脂最佳用量為25%(o.w.f)。

2.2.2 偶聯(lián)劑A187用量的確定

圖3示出環(huán)氧樹脂用量為25%(o.w.f)時(shí)，偶聯(lián)劑A187用量對(duì)一浴改性后織物的浸水高度和二浴改性后織物的抽拔強(qiáng)力的影響?？芍?，當(dāng)偶聯(lián)劑用量為1.2%(o.w.f)時(shí)，一浴改性織物的最低浸水高度(7.4 cm)對(duì)應(yīng)二浴改性織物單束絲的最大抽拔強(qiáng)力(284.81 N)。這是因?yàn)镕-12芳綸表面幾乎是非極性的，而偶聯(lián)劑含有較多強(qiáng)極性活性基團(tuán)；由于F-12芳綸的相對(duì)分子質(zhì)量大，其對(duì)偶聯(lián)劑有較強(qiáng)吸附作用，當(dāng)偶聯(lián)劑用量較低時(shí)，偶聯(lián)劑將優(yōu)先轉(zhuǎn)移到纖維表面形成濃度梯度，之后再與纖維表面上的環(huán)氧樹脂中極性基團(tuán)吸附，導(dǎo)致一浴改性織物的浸水高度出現(xiàn)下降；當(dāng)浸水高度達(dá)到最低值時(shí)，偶聯(lián)劑完全占據(jù)環(huán)氧樹脂中反應(yīng)基團(tuán)，此時(shí)基膜與纖維的粘接效果最強(qiáng)；隨著偶聯(lián)劑用量繼續(xù)增加，改性織物的浸水高度又開始增高[9]，但過多偶聯(lián)劑量會(huì)導(dǎo)致基膜的脆化，二浴改性長絲的抽拔強(qiáng)力出現(xiàn)下降，因此，偶聯(lián)劑最佳用量為1.2%(o.w.f)。

圖3 偶聯(lián)劑用量對(duì)一浴改性織物浸水高度和 二浴改性后織物單絲抽拔強(qiáng)力的影響Fig.3 Influence of amount of coupling agent on hydrophilic height of fabric after one-bath modification and drawing strength of filament after two-bath modification

同時(shí)，本文研究了偶聯(lián)劑A187用量對(duì)二浴改性后F-12芳綸單束絲強(qiáng)度的影響如圖4所示?？芍寒?dāng)偶聯(lián)劑A187用量較低時(shí)，環(huán)氧樹脂膜與纖維的結(jié)合力不強(qiáng)，抽拔強(qiáng)力較低；偶聯(lián)劑A187用量過高時(shí)，環(huán)氧樹脂膜就會(huì)脆化而與二浴RFL樹脂交聯(lián)不良，單束絲強(qiáng)度也會(huì)降低。從纖維層面分析可知，偶聯(lián)劑A187對(duì)其斷裂強(qiáng)度影響也較大，其用量不宜過高。

圖4 偶聯(lián)劑用量對(duì)二浴改性后單束絲強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of amount of cross-linking agent on strength of filament after two-bath modification

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定出理想的一浴改性配方為：環(huán)氧樹脂用量25%(o.w.f)，偶聯(lián)劑A187用量1.2%(o.w.f)。后文采用該工藝制備的輸送帶試樣進(jìn)行性能分析。

2.2.3 改性后織物拉伸性能分析

改性F-12芳綸織物的拉伸性能測試結(jié)果見表5。 可看出，經(jīng)二浴改性后織物厚度要薄一些，這是因?yàn)榻nRFL樹脂后會(huì)使纖維間孔隙變?。桓男院蠓季]織物的強(qiáng)力也稍有下降，因?yàn)榻nRFL樹脂后的高溫處理對(duì)織物強(qiáng)度有一定破壞。

表5 F-12芳綸織物的拉伸性能Tab.5 Tensile property of F-12 aramid fabric

2.3 輸送帶性能分析

2.3.1 輸送帶試樣的剝離強(qiáng)力分析

圖5示出F-12芳綸織物輸送帶試樣的剝離情況。

圖5 輸送帶試樣剝離后的覆膠情況Fig.5 Coating of belt samples after peeling off. (a) Original sample; (b) Sample after two bath modification

由圖5可以看出，未改性的F-12芳綸織物剝離后不覆膠，說明F-12芳綸織物本身與橡膠無粘結(jié)作用。改性織物剝離后其覆膠率為85%，剝離強(qiáng)度為12.1 N/mm，與行標(biāo)(8 N/mm)相比，剝離超標(biāo)率為(51.25±20)%，可見本文改性處理使F-12芳綸織物與橡膠間產(chǎn)生了較好的粘結(jié)性能，可作為輸送帶芯材使用。

F-12芳綸織物輸送帶試樣的剝離曲線如圖6所示?？梢钥闯?，剝離曲線出現(xiàn)波峰和波谷現(xiàn)象是由織物組織點(diǎn)沉浮導(dǎo)致的。理想的剝離強(qiáng)力曲線應(yīng)該是波峰值與波谷值一致，但實(shí)際很難達(dá)到，因?yàn)榇嬖谖⒂^上漿不勻。圖中：P1為絕對(duì)抗剝負(fù)荷，代表試樣產(chǎn)生塑性屈服和膠層剝離時(shí)的初始負(fù)荷，P1值越大說明橡膠與基布可達(dá)到的剝離強(qiáng)力越大；P2為試樣的最小抗剝負(fù)荷。定義ΔP=P1-P2，ΔP越大則剝離強(qiáng)力越不穩(wěn)定。由圖6可以看出，改性F-12芳綸織物的剝離強(qiáng)力變化波動(dòng)較小(ΔP=156.65 N)，說明本文改性方法較為柔和均勻。

圖6 輸送帶試樣剝離曲線Fig.6 Peeling curve of conveyor belt sample

2.3.2 輸送帶試樣的老化性能分析

圖7示出F-12芳綸織物輸送帶試樣老化前后的剝離曲線。

圖7 老化前后輸送帶試樣的剝離曲線Fig.7 Stripping curve of belt samples before and after aging

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在105 ℃放置72 h后，輸送帶試樣的剝離強(qiáng)力由12.1 N/mm降低為7.6 N/mm，下降率為37.19%。從圖7也可以看出，老化前后的2條剝離曲線間距較大，說明老化對(duì)輸送帶試樣的剝離強(qiáng)度影響非常嚴(yán)重。

老化前后輸送帶試樣剝離后的覆膠情況如圖8所示。可以看出，老化后橡膠之間出現(xiàn)剝離，而織物與橡膠之間未剝離，這說明老化處理降低了橡膠強(qiáng)力，致使橡膠內(nèi)的黏合強(qiáng)度小于橡膠與織物之間的剝離強(qiáng)力。所以可認(rèn)為，圖7中老化后剝離強(qiáng)力下降較大與橡膠質(zhì)量有直接的關(guān)系。

圖8 老化前后輸送帶試樣剝離后的覆膠情況Fig.8 Overlapping of conveyor belt samples before (a) and after (b) aging

2.3.3 輸送帶的拉伸性能分析

單層鋪層和雙層鋪層的輸送帶的應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖9?？煽闯觯簩?duì)于2種鋪層方式的輸送帶，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的增長趨勢相近；但雙層鋪層試樣的初始模量和屈服變形的最大應(yīng)力均遠(yuǎn)高于單層鋪層，說明層數(shù)的增加大大提高了輸送帶的抗變形能力[10]。

圖9 輸送帶的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.9 Stress-strain curves of conveyor belt

輸送帶的拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果見表6。

表6 輸送帶的拉伸性能Tab.6 Tensile property of belt samples

由表6可知：雙層鋪層輸送帶較單層鋪層輸送帶的斷裂強(qiáng)度提高很大，這是因?yàn)殡p層鋪層方式使應(yīng)力更加集中，即有效地降低了改性織物中的缺陷；而2種鋪層方式對(duì)斷裂伸長率的影響不明顯[10]。

2.3.4 輸送帶彎曲疲勞性能分析

輸送帶的彎曲疲勞剝離曲線如圖10所示。可知：當(dāng)疲勞次數(shù)達(dá)10 000時(shí)，輸送帶與疲勞前的曲線基本吻合，說明此范圍內(nèi)彎曲疲勞的破壞不明顯，剝離強(qiáng)力還沒有出現(xiàn)下降；當(dāng)疲勞次數(shù)達(dá)20 000時(shí)，與疲勞前試樣曲線的間距明顯增大，即輸送帶的剝離強(qiáng)度下降較多，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)剝離強(qiáng)力由12.1 N/mm 降至9.9 N/mm，下降百分率為18.18%。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，彎曲疲勞前剝離后織物的覆膠率為85%～90%，彎曲疲勞10 000次后的覆膠率為80%～85%，當(dāng)彎曲疲勞次數(shù)達(dá)20 000次后，覆膠率為55%～65%，覆膠率明顯降低。說明彎曲疲勞次數(shù)對(duì)橡膠與骨架材料的結(jié)合力有很大的影響。

圖10 輸送帶疲勞后的剝離曲線Fig.10 Stripping curve of conveyor belt after 10 000 (a) and 20 000 (b) times fatigue

3 結(jié) 論

本文通過對(duì)F-12芳綸織物進(jìn)行改性然后制備輸送帶，并對(duì)其性能進(jìn)行測試與研究，得到以下主要結(jié)論。

1)環(huán)氧樹脂和偶聯(lián)劑A187改性F-12芳綸織物后，在纖維表面有較好的成膜效果，改性最優(yōu)方案為：環(huán)氧樹脂用量25%(o.w.f)，偶聯(lián)劑A187用量1.2%(o.w.f)，一浴改性后織物的親水高度為7.4 cm，浸漬RFL樹脂后的單束絲抽拔強(qiáng)力為284.81 N。

2)最優(yōu)工藝制備的硫化試樣，其剝離強(qiáng)力為12.1 N/mm，剝離超標(biāo)率在50%以上；彎曲疲勞20 000 次后的剝離強(qiáng)力下降率約18.18%；72 h后老化處理后剝離強(qiáng)力下降率約為37.19%。

3)改性處理明顯改善了F-12芳綸表面活性，提高了F-12芳綸織物與橡膠之間的粘合性能，但由于F-12芳綸價(jià)格較高，因此更適合做輕薄型輸送帶。