曲成東，薛斌，曹暉，蘭堯

(無(wú)錫百年通工業(yè)輸送有限公司，江蘇 無(wú)錫 214112)

0 前言

輸送帶是由橡膠覆蓋膠材料、骨架材料、界面黏合材料組成的大型復(fù)合材料制件。國(guó)內(nèi)阻燃輸送帶想進(jìn)入澳洲市場(chǎng)，必須取得澳洲阻燃輸送帶認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證許可證。澳洲阻燃帶安全性能主要有四項(xiàng)：一是，巷道大丙烷燃燒性能AS1334.12-1996；二是，滾筒摩擦性能AS1334.11-1988；三是，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模燃燒性能 AS1334.10-1994；四是，抗靜電性能測(cè)試AS1334.9-1982；對(duì)于國(guó)內(nèi)煤礦用織物芯疊層阻燃輸送帶，巷道大丙烷燃燒性能難度比較大。目前國(guó)內(nèi)輸送帶廠家還沒(méi)有一家織物芯疊層阻燃輸送帶成品成功在澳洲煤礦市場(chǎng)使用。鑒于此狀況，取得澳洲阻燃輸送帶認(rèn)證機(jī)構(gòu)市場(chǎng)認(rèn)證許可證，打開(kāi)澳洲阻燃輸送帶市場(chǎng)，意義非凡。

本工作研制出一種煤礦用織物芯疊層阻燃輸送帶覆蓋膠的制備方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

氯丁膠CR3222，四川長(zhǎng)壽化工有限公司；順丁橡膠BR9000，中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司；阻燃劑，濟(jì)南泰星化工有限公司；炭黑（N220）、白炭黑、硫化體系均為市售工業(yè)級(jí)。

1.2 主要設(shè)備與儀器

絕緣電阻測(cè)試儀2c-90c，上海元中電子儀器廠；氧指數(shù)測(cè)定儀XYC-75，承德市考思科學(xué)檢測(cè)有限公司；酒精噴燈實(shí)驗(yàn)臺(tái)GJJPD-17，上海煤研所；輸送帶滾筒摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，無(wú)錫錦和科技有限公司；巷道丙烷燃燒系統(tǒng)ASM-1A,青島中橡化工科技有限公司；實(shí)驗(yàn)拉力機(jī)DXLL-2000，高鐵檢測(cè)儀器(東莞)有限公司；實(shí)驗(yàn)1L容量密煉機(jī)XSM-1/10-120，上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；開(kāi)煉機(jī)XK-160，無(wú)錫市晨光橡塑機(jī)械廠產(chǎn)品；電加熱平板硫化機(jī)XLB-D350×350×2，湖州東方機(jī)械有限公司產(chǎn)品；無(wú)轉(zhuǎn)子硫變儀M3000A，高鐵檢測(cè)儀器(東莞)有限公司；滾筒磨耗機(jī)UA-2076，優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.3 實(shí)驗(yàn)配方

實(shí)驗(yàn)配方如表1所示。

表1 基本配方

1.4 試樣制備

采用兩段混煉工藝混煉膠料，其中一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，二段工藝在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行。

一段混煉工藝：將90重量份的氯丁膠在開(kāi)煉機(jī)塑煉10 min，混入10份順丁膠，混煉10 min，打卷，停放8 h。放入密煉機(jī)進(jìn)行塑煉30～50 s，接著加入防老劑為1.5重量份，阻燃劑為35重量份，混煉1～2 min，再接著碳黑220為30重量份，白炭黑10重量份，混煉溫度控制在80～90 ℃，得到一段混煉膠；

二段混煉工藝為：在開(kāi)煉機(jī)上加入一段混煉膠，然后加入硫化劑混煉均勻，進(jìn)行輥距1.0 mm薄通8到10次，輥距2 mm下片。膠料放置8 h后在平板硫化機(jī)硫化，阻燃覆蓋膠硫化條件為：硫化溫度150 ℃，硫化時(shí)間40 min。

從輸送帶上不同位置切取3個(gè)25 cm×25 cm全厚度試樣用于測(cè)試抗靜電性能；3個(gè)經(jīng)向、3個(gè)緯向15 cm×1.3 cm全厚度試樣進(jìn)行燃燒測(cè)試；3個(gè)經(jīng)向150 cm×15 cm全厚度試樣測(cè)試滾筒摩擦實(shí)驗(yàn)；3個(gè)200 cm長(zhǎng)全寬度全厚度的試樣進(jìn)行丙烷巷道測(cè)試。

1.5 性能測(cè)試

（1）硫化特性測(cè)試，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16584—1996測(cè)試，溫度為150 ℃。

（2）邵A硬度測(cè)試，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 531.1—2008使用硬度計(jì)測(cè)試，測(cè)試溫度為室溫。

（3）拉伸性能測(cè)試，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 528—2008測(cè)試，拉伸速度為500 mm/min，測(cè)試溫度為室溫。

（4）巷道大丙烷性能測(cè)試，樣品經(jīng)澳洲阻燃認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試，按照澳標(biāo)AS1334.12-1996。

（5）滾筒摩擦性能測(cè)試，樣品經(jīng)澳洲阻燃認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試，按照澳標(biāo)AS1334.11-1988。

（6）實(shí)驗(yàn)室規(guī)模燃燒性能，樣品經(jīng)澳洲阻燃認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試，按照澳標(biāo) AS1334.10-1994。

（7）抗靜電性能，樣品經(jīng)澳洲阻燃認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試，按照澳標(biāo) AS1334.9-1982。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

取二段混煉完成的共混膠測(cè)試硫化特性，得到結(jié)果如表2所示。

由表2可以發(fā)現(xiàn)，隨著CR3222用量降低，膠料的焦燒時(shí)間延長(zhǎng)，加工安全性提高；硫化速度下降，正硫化時(shí)間延長(zhǎng)；阻燃劑中含有氯化石蠟，當(dāng)阻燃劑用量增大，由于氯化石蠟遲延硫化的作用，導(dǎo)致2#和4#分別比1#和3#硫化速度下降；因?yàn)樘亢贜220用量的增加，導(dǎo)致2#和4#分別比1#和3#扭矩增大。

表2 阻燃輸送帶覆蓋膠料硫化特性結(jié)果

2.2 常規(guī)物理機(jī)械性能

取二段混煉完成的膠料測(cè)試常規(guī)物理機(jī)械性能，得到結(jié)果如表3所示。

表3 阻燃輸送帶覆蓋膠物理機(jī)械性能

由表3可知，隨炭黑N220用量增加，硫化膠扯斷強(qiáng)度升高，模量、硬度增大，但扯斷伸長(zhǎng)率下降，同時(shí)因?yàn)樽枞紕┯昧康脑黾?，磨耗顯著上升。

2.3 抗靜電性能及實(shí)驗(yàn)室規(guī)模燃燒測(cè)試

根據(jù)AS1334標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行抗靜電性能和燃燒測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4和表5所示。

表4 抗靜電性能測(cè)試

表5 實(shí)驗(yàn)室規(guī)模燃燒性能測(cè)試

由表4可知，隨配方變化，抗靜電性能均為優(yōu)異。由表5可知，當(dāng)CR3222用量下降或炭黑N220用量增加，阻燃性能下降。

綜上所述，1#綜合性能較為優(yōu)異，對(duì)1#進(jìn)行后續(xù)滾筒摩擦實(shí)驗(yàn)和丙烷巷道燃燒測(cè)試。

2.4 滾筒摩擦測(cè)試

根據(jù)AS1334.11測(cè)試，滾筒表面溫度不應(yīng)超過(guò)325 ℃，并且不應(yīng)該出現(xiàn)明焰和火星，見(jiàn)表6。

表6 滾筒摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，滾筒溫度由于滾筒與試樣摩擦生熱而迅速上升，在上升到最高點(diǎn)時(shí)由于橡膠中的潤(rùn)滑型阻燃劑起作用而使溫度穩(wěn)定隨后逐步下降。滾筒溫度下降一段時(shí)間又會(huì)有小幅度的回升，是因?yàn)樵嚇颖砻嬗捎谀Σ辽深愃频母綦x層被消耗完全，內(nèi)部橡膠又直接與滾筒接觸發(fā)生摩擦，從而導(dǎo)致溫度回升。不過(guò)由于本實(shí)驗(yàn)?zāi)z料阻燃劑中含有部分潤(rùn)滑型阻燃劑，所以總體溫度升高不大。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試的3個(gè)樣品，滾筒溫度不大于240 ℃，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的滾筒溫度在200 ℃左右。

2.5 丙烷巷道燃燒測(cè)試AS1334.12-1996

根據(jù)AS1334測(cè)試，每個(gè)測(cè)試樣，在停止燃燒、明焰和火星消失后，全寬度的未破壞長(zhǎng)度不少于250 mm，見(jiàn)表6。

表7 丙烷巷道實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

根據(jù)AS1334標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)束后，全寬度未破壞長(zhǎng)度應(yīng)不少于250mm，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合AS1334標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論

本文通過(guò)調(diào)整生膠體系、填充體系和阻燃體系的用量和配比，得到了一個(gè)兼顧使用性能與安全性能的配方。當(dāng)CR3222與BR9000配比為90/10，填充體系為N220與白炭黑并用比為30/10，阻燃劑用量為35份時(shí)綜合性能達(dá)到最佳。本文研究成果也成功通過(guò)澳洲阻燃認(rèn)證，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)阻燃輸送帶出口澳洲煤礦市場(chǎng)的空白，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)阻燃輸送帶標(biāo)準(zhǔn)的今后的修訂，以及如何和國(guó)外阻燃輸送帶標(biāo)準(zhǔn)的接軌，提供了很好的借鑒意義，為開(kāi)拓澳洲市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。