一種煤礦用織物芯阻燃輸送帶貼膠的研制

曹暉

(無錫百年通工業輸送有限公司，江蘇 無錫 214112)

0 前言

輸送帶是由橡膠覆蓋膠材料、骨架材料、貼膠材料組成的大型復合材料制件。煤礦用織物芯阻燃輸送帶，由于使用的織物芯阻燃效果不太理想，故而，巷道大丙烷燃燒實驗，不僅僅對覆蓋膠的阻燃安全性能有著極高的要求，對貼膠的阻燃性能也有著相當苛刻的要求，尤其是實驗室規模燃燒實驗，對于去除覆蓋膠，露出帆布紋路的酒精噴燈和氧指數來說，此時的織物芯的阻燃性能主要就靠帆布間隙間的阻燃貼膠了。本工作通過對氯丁橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠、黏合劑、阻燃劑的優化和用量配比，開發出一種煤礦用織物芯阻燃輸送帶貼膠，制成阻燃輸送帶樣品，寄樣到上海煤研所和澳洲阻燃認證機構檢測；對煤礦用織物芯阻燃輸送帶貼膠來說，主要技術難點就是:澳大利亞標準中的四項安全性能中的巷道大丙烷燃燒AS1334.12-1996，實驗樣品要求（全寬度1.2 m，樣品長度2 m，）和實驗室規模燃燒 AS1334.10-1994，（去除覆蓋膠的酒精噴燈樣品，要求露出織物芯帆布紋路）這兩項指標；本工作的研究成果同時滿足煤礦用織物芯輸送帶MT914-2019和澳大利亞標準AS1332-2000的要求，既順利通過上海煤研所的煤安認證，又順利通過澳洲阻燃認證機構安全性能測試，取得了澳洲煤礦阻燃輸送帶市場的認證許可證。

本工作研制出一種煤礦用織物芯阻燃輸送帶的貼膠。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

氯丁膠CR3222，山納合成橡膠有限公司；丁苯橡膠SBR1500，吉林吉化石油化工有限公司；天然生膠SCR10，海南農墾橡膠有限公司，阻燃劑，濟南泰星化工有限公司；炭黑（N330）、白炭黑、硫化體系均為市售工業級。

1.2 主要設備與儀器

無轉子硫變儀M3000A，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司。實驗1L容量密煉機XSM-1/10-120，上?？苿撓鹚軝C械設備有限公司產品。 開煉機XK-160，無錫市晨光橡塑機械廠產品；電加熱平板硫化機XLB-D350×350×2，湖州東方機械有限公司產品。實驗拉力機DXLL-2000，高鐵檢測儀器(東莞)有限公司；巷道丙烷燃燒系統ASM-1A,上海煤研所；酒精噴燈實驗臺GJJPD-17，上海煤研所；氧指數測定儀XYC-75，承德市考思科學檢測有限公司。

1.3 實驗配方

實驗配方如表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中進行，二段工藝在開煉機上進行。

一段混煉工藝：將60重量份的氯丁膠和10重量份天然生膠在開煉機各塑煉8 min，混在一起，混煉5 min，最后混入30份丁苯膠，混煉3 min，打卷，停放8 h。放入密煉機進行塑煉20～40 s，接著加入黏合劑為5.5重量份，阻燃劑為40重量份，混煉60～90 s，再接著碳黑330為40重量份，白炭黑15重量份，混煉溫度控制在80～90 ℃，混煉60～120 s，得到一段混煉膠；

二段混煉工藝為：在開煉機上加入一段混煉膠，然后加入硫化劑混煉均勻，進行輥距1.0 mm薄通5到8次，輥距2 mm下片。膠料放置8 h后在平板硫化機硫化，阻燃貼膠硫化條件為：硫化溫度152 ℃，硫化時間45 min。

樣品準備：（1）丙烷巷道測試樣品：MT/T914-2019標準2塊，尺寸是：寬度23 cm，長度1.5 m；AS1334.12標準2塊，尺寸是：寬度1.2 m，長度2 m；（2）實驗室酒精噴燈樣品：MT/T914—2019標準24塊，尺寸是：長度150±2 mm，寬度25±2 mm；具有完整覆蓋層6塊，（3塊縱向，3塊橫向），剝去覆蓋層18塊，（9塊縱向，9塊橫向），AS1334.10標準20塊，尺寸是長度150±1 mm，寬度13±1 mm；具有完整覆蓋層10塊，（5塊縱向，5塊橫向），剝去覆蓋層10塊，（5塊縱向，5塊橫向）。

1.5 安全性能測試

（1）硫化特性測試，按照國家標準GB/T 16584—1996測試，溫度為152 ℃。

（2）邵A硬度測試，按照國家標準GB/T 531.1—2008使用硬度計測試，測試溫度為室溫；

（3）拉伸性能測試，按照國家標準GB/T 528—2008測試，拉伸速度為500 mm/min，測試溫度為室溫；

（4）實驗室規模燃燒性能，分別按照MT/T914-2019和AS1334.10-1994測試。

（5）巷道大丙烷性能測試，分別按照MT/T914-2019和AS1334.12-1996測試。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

取二段混煉完成的共混膠測試硫化特性，得到結果如表2所示。

表2 阻燃輸送帶貼膠料硫化特性結果

由表2可以發現，隨著CR3222用量降低，膠料的焦燒時間延長，加工安全性提高；硫化速度下降，正硫化時間延長；阻燃劑中含有氯化石蠟，當阻燃劑用量減少，由于氯化石蠟遲延硫化的作用，導致3#和4#分別比1#和2#硫化速度下降；因為炭黑N330用量的減少，導致3#和4#分別比1#和2#扭矩變小。而扭矩的變小更有利了貼膠的在四滾壓延機的貼布。

2.2 常規物理機械性能

取二段混煉完成的膠料測試常規物理機械性能，得到結果如表3所示。

表3 阻燃輸送帶貼膠物理機械性能

由表3可知，隨炭黑N330用量減少，硫化膠扯斷強度降低，模量、硬度減少，但扯斷伸長率增大，同時因為阻燃劑用量的減少，布層間黏合強度顯著上升。

2.3 實驗室規模燃燒測試

由表4和表5可知，隨著配方微調，當阻燃劑用量微量增加時，酒精噴等安全阻燃性能也在同步變好。由于MT/T914—2019和AS1334.10標準對酒精噴燈樣品的尺寸不同，再加上測試環境的差別，所以在測試數據也略有偏差，但總體偏差不大，兩者測試數據 沒有可比意義，但各自測試數據均符合各自標準要求。

表4 實驗室規模燃燒性能數據（1)

表5 實驗室規模燃燒性能數據（2)

綜上所述，4#貼膠配方綜合性能較為優異，后續對4#進行丙烷巷道燃燒測試。

2.4 丙烷巷道燃燒測試

（1）根據MT/T914-2019，丙烷巷道燃燒測試，每件試樣的未損害長度不得小于600 mm，即可以判定為符合要求。

（2）根據AS1334測試，丙烷巷道燃燒測試，每個測試樣，在停止燃燒、明焰和火星消失后，全寬度的未破壞長度不少于250 mm，即可以判定為符合要求。

由表6和表7可知，測試數據均符合MT/T914-2019和AS1334.10標準；由于MT/T914-2019和AS1334.10標準對巷道丙烷樣品的尺寸不一樣，再加上測試環境的差別，所以在測試數據也略有偏差，但總體偏差不大，兩者數據可比性不大，但兩種測試方法均符合相對應的標準。

表6 丙烷巷道實驗測試結果（1）

表7 丙烷巷道實驗測試結果（2）

3 結論

本文通過攻克澳大利亞AS1332-2000四項安全性能中巷道大丙烷性能和實驗室規模燃燒性能，進行生膠體系、黏合體系和阻燃體系的用量和配比的調整和優化，得到了一個兼顧使用性能與安全性能的同時滿足煤礦用織物芯輸送帶MT914-2019和澳大利亞標準AS1332-2000要求的阻燃貼膠配方。當CR3222與SBR1500以及天然生膠SCRWF配比為50/30/20，黏合體系為5，補強體系N330與白炭黑并用比為20/8，阻燃劑用量為40份時，綜合性能達到最佳。本工作的研究成果同時滿足煤礦用織物芯輸送帶MT914-2019和澳大利亞標準AS1332-2000的要求，既順利通過國內上海煤研所的煤安認證，又順利通過澳洲阻燃認證機構安全性能測試，取得了澳洲煤礦阻燃輸送帶市場的樣品認證許可證。