CN102127253A - 煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，其特征在于在保证覆盖胶层阻燃抗静电的基础上，通过添加一种新型改性硼酸酯偶联分散剂调整原材料配方比例，提高粘合层胶料各组分的分散性和流动性能，从而提高阻燃钢丝绳芯输送带的整体性能。本发明由于使用的偶联分散剂具有偶联、活化、分散和内外润滑于一体，使橡胶加工工艺改善，混炼吃粉容易，不会出现粘辊等现象，胶片表面平滑；胶料受热后流动速度加快，钢丝绳内充胶饱满；钢丝绳抽出力增大，抽出后钢丝绳表面附胶量多。

Description

煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带
所属技术领域
本发明涉及一种新型煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，具体涉及输送带的阻燃粘合胶配方的改性设计。
背景技术
煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带是煤矿井下煤炭输送的主要部件，主要适宜于长距离、大运量的作业场所。因此煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带不仅要求有相当高的阻燃性能，还需要具有很高的机械力学性能。MT668-2008《煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带》标准是适用于煤矿用阻燃抗静电钢丝绳芯输送带产品的最高等级要求。该标准对带的钢丝绳粘合强度的要求比原标准MT668-1997提高了20％～35％，同时新标准还增加了动态钢丝绳粘合抗疲劳性能、橡胶渗透性能、静态接头拉断强度、动态接头拉断强度要求。
现有煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带的粘合层胶料一般采用橡胶、硫化剂、防老剂、阻燃剂、补强剂、粘合剂等材料混炼制成胶料，经压延下片同覆盖胶复合后，与钢丝绳进行冷压贴合硫化后，形成中间有钢丝绳做骨架材料的阻燃输送带。
如上所述，现有煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带的粘合层胶料，虽在一定程度上具有一定的阻燃和粘合性能，但胶料对钢丝绳的渗透能力较低，综合性能远远达不到MT668-2008标准的要求。特别是添加了大量的无机阻燃剂，虽然可通过多段混炼的方法改善分散性能，但由于材料表面的亲水性，无机填料很难均匀分散在橡胶烃的基质相中。
发明内容
本发明的目的在于在保证阻燃性能的基础上，通过添加新型的改性硼酸酯偶联分散剂，调整阻燃粘合胶配方比例，对各组分的界面活化，使各组分均匀分散在橡胶烃的基质相中，提高粘合层胶料各组分的分散性和流动性能，从而提高动态钢丝绳粘合抗疲劳性能、橡胶渗透性能、静态接头拉断强度、动态接头拉断强度等性能，继而提高阻燃钢丝绳芯输送带的整体性能，满足产品综合性能达到MT668-2008标准的要求。
本发明所述的煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带主要包括钢丝绳、阻燃粘合胶。钢丝绳采用结构6×7-WSC、6×19-WSC、6×19W-WSC，在冷压及硫化过程中，阻燃粘合胶在一定的温度和压力下渗透到钢丝绳的结构内部，通过交联反应结合在一起，成为输送带强力层。
所述的阻燃粘合胶配方，按重量计其比例和材料作用是：
氯丁橡胶：0～50份、天然橡胶：20～50份、丁苯橡胶：20～50份；通过几种胶料的并用，可提高胶料的强伸性能，克服单一胶种的加工和性能缺陷，提高综合性能；
促进剂：1～3份，可提高橡胶的交联速度；所述的促进剂选自NS、CZ、DM、M或其组合；
防老剂：3～5份，改善橡胶老化性能；所述的防老剂选自4010NA、RD、BLE或其组合；
氧化锌：3～10份，氯丁橡胶硫化交联剂，改善橡胶交联速度；
氧化镁：2～6份，助活化剂、吸酸剂；
阻燃剂：30～80份，可抑制橡胶燃烧；所述的阻燃剂选自氯化石蜡、十溴联苯醚、三(2，3-二溴丙基)三异氰酸酯、聚磷酸铵、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、胶体红磷、MB202的两种以上的组合；
中超耐磨炭黑：25～50份，补强剂，提高橡胶强力；
白炭黑：10～20份，可提高补强性，同粘合剂形成直粘体系，提高粘合强度；
粘合剂：3～12份，所述的粘合剂选自硼酰化钴、粘合剂A、粘合剂HMMA、粘合剂RS、粘合剂AB-30的两种或两种以上的组合；多种粘合体系并用促进胶料和钢丝绳表面镀层反应交联，提高粘合强度；
硼酸酯偶联分散剂：3～5份，对各组分的界面活化，使各组分均匀分散在橡胶烃的基质相中，从而提高混炼效果，降低混炼胶的门尼粘度，提高硫化胶的综合性能；
硫化剂：1.5～3.5份，调整橡胶分子链交联结构。
偶联分散剂提高粘合层胶料性能的理论分析：
偶联分散剂是一件能增进无机物和有机物之间粘合性能的助剂，品种较多，用途多样。本发明采用了一种新型改性硼酸酯偶联分散剂应用在阻燃钢丝绳芯输送带阻燃粘合胶中。其结构为：
B为偶联分散剂的中心硼原子，O为氧原子，R1为碳原子数为2～3的烷基，R2为碳原子数为8～22的烷基、酰氧基，DN为配位体，是螯合-配位型硼酸酯。由于螯合-配位型硼酸酯偶联分散剂分子中含有对水有一定稳定性的螯合基团烷氧基，克服了单烷基易水解的特点，同时以配位体的原子满足中心硼原子缺电子的要求，可以克服或减少最终产物的缔合性，增加空间位阻，进一步提高耐水解性。阻燃钢丝绳带中间粘合胶中填充有大量无机阻燃剂、白炭黑等亲水性无机填料，与橡胶聚合物难以相容，造成相间分离。经偶联分散剂处理的填料表面的亲水性变成亲有机物性，偶联分散剂在填料和聚合物间通过物理和化学的作用使它们紧密相连，从而达到良好的机械强度。同时无机填料聚集的颗粒直径减小，提高了填料在橡胶中的分散性，使粘合胶料的流动性得以改善。
所述的改性硼酸酯偶联分散剂外观为灰白色粉状颗粒，熔点：46℃，加热减量≤2.1％，PH值：4，分解温度≥280℃，可溶于甲苯、异丙醇等有机溶剂。
本发明应用上述阻燃粘合胶的主要工艺要求如下：
一、炼胶工艺
1、天然橡胶先混炼至合适的可塑度，然后同其他橡胶共混均匀。
2、混炼采用两段混炼。一段把共混均匀的胶料先加入阻燃剂、补强剂、防老剂混炼均匀后下片。停放24小时后加入其余物料。
3、一段混炼温度控制在95℃-105℃，二段混炼温度控制在95℃以下。
二、压延成型工艺
1、混炼胶停放24小时，先进行热炼，再上压延机出片，出型后的胶片趁热同覆盖胶片贴合。
2、带胚成型过程应保证足够的冷压力和足够时间，提高胶料对钢丝绳的渗透程度。
三、硫化工艺
1、严格控制硫化条件，硫化温度控制在145℃-150℃，硫化压力控制在30MPa-35MPa；
2、带胚上锅打满高压，预热2-3分钟后落锅排气，再打满高压正常硫化。
本发明采用上述的阻燃粘合层胶料配方，具有以下优点和有益效果：
1、由于使用的偶联分散剂具有偶连、活化、分散和内外润滑于一体，橡胶加工工艺改善。混炼吃粉容易，不会出现粘辊等现象。胶片表面平滑。
2、胶料受热后流动速度加快，钢丝绳内冲胶饱满。
3、钢丝绳抽出力增大，抽出后钢丝绳表面附胶量多。
具体实施方式
实施例1
本发明所述的煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带包括有钢丝绳芯、阻燃粘合胶，其中：所述的阻燃粘合胶配方，按重量计其比例如下：
氯丁橡胶50份，天然橡胶30份，丁苯橡胶：20份；
氧化锌：5份，氧化镁：4份；
促进剂NS：0.8份，促进剂DM：1份；
十溴联苯醚：10份，氯化石蜡：17.5份，三氧化二锑：8份，硼酸锌：15份，氢氧化铝：20份，胶体红磷：8份；
硼酰化钴：2.5份，粘合剂AB-30：3份；
防老剂4010NA：1.5份，防老剂BLE：2份；
中超耐磨炭黑：30份；
白炭黑：15份；
硫磺：2.0份；
硼酸酯偶联分散剂：3.5份。
实施例2
所述的阻燃粘合胶配方，按重量计其比例如下：
氯丁橡胶30份，天然橡胶50份，丁苯橡胶：20份；
氧化锌：5份，氧化镁：4份；
促进剂CZ：1.1份，促进剂DM：1.2份；
氯化石蜡：20份，三(2，3-二溴丙基)三异氰酸酯：12份，三氧化二锑：8份，硼酸锌：10份，氢氧化铝：15份，聚磷酸铵：18份；
硼酰化钴：2.6份，粘合剂A：3份，粘合剂RS：2.5份；
防老剂4010NA：1.0份，防老剂RD：2份；
中超耐磨炭黑：35份
白炭黑：12份
硼酸酯偶联分散剂：4份
硫磺：3.0份
实施例3
所述的阻燃粘合胶配方，按重量计其比例如下：
天然橡胶65份，丁苯橡胶：35份；
氧化锌：6份，氧化镁：2份；
促进剂CZ：1.0份，促进剂M：0.8份；
氯化石蜡：20份，十溴联苯醚：15份，三氧化二锑：10份，硼酸锌：15份，胶体红磷：8份，MB202：12份；
硼酰化钴：2.8份，粘合剂HMMA：2.5份，粘合剂RS：2.0份；
防老剂4010NA：1.0份，防老剂BLE：2份；
中超耐磨炭黑：30份；
白炭黑：15份；
硼酸酯偶联分散剂：3份；
硫磺：3.5份；
实施例4性能测试
应用上述阻燃粘合胶和工艺生产的ST/S4500阻燃钢丝绳芯输送带经检测，各项性能均达到MT668-2008标准要求。主要性能检测结果如下：
  检验项目  标准要求   实施例1   实施例2   实施例3
  纵向拉伸强度N/mm  ≥4500   4850   4867   4827
  老化前钢丝绳粘合强度  ≥168   190.7   188.6   199.6
  老化后钢丝绳粘合强度  ≥157   177.7   172.3   175.7
  上/下覆盖层粘合强度KN/m  ≥10/10   13.0/12.4   14.1/13.7   13.5/12.8
  覆盖层拉伸强度，MPa  ≥15.0   17.4   17.2   17.6
  覆盖层拉断伸长率，％  ≥350   485   510   505
  覆盖层拉伸强度变化率，％  -25～+25   -1.8   -2.6   -2.3
  覆盖层拉断伸长率变化率，％  -25～+25   +2.9   +2.7   +2.8
  覆盖层磨耗量，mm3  ≤200   126   129   127
  动态钢丝绳粘合抗疲劳性  10000周无钢丝绳抽出   无抽出   无抽出   无抽出
  橡胶渗透性，KPa  ≤5   0.1   0.1   0.1
  静态接头拉断强度N/mm  ≥3825   4365   4432   4896
  动态接头耐久性接头循环  10000次后无破坏   无破坏   无破坏   无破坏
酒精喷灯燃烧试验、导电性能、滚筒摩擦试验、巷道丙烷燃烧试验均满足新标准MT668-2008的要求。

Claims (6)

1.一种煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，包括钢丝绳、与钢丝绳结合的阻燃粘合胶，其特征在于所述的阻燃粘合胶的配方按重量计：
氯丁橡胶：0～50份，天然橡胶：20～50份，丁苯橡胶：20～50份；
氧化锌：3～10份，氧化镁：2～6份；
促进剂：1～3份，
防老剂：3～5份，
阻燃剂：30～80份，
中超耐磨炭黑：25～50份，
白炭黑：10～20份，
粘合剂：3～12份，
硼酸酯偶联分散剂：3～5份，
硫化剂：1.5～3.5份。
2.根据权利要求1所述的煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，其特征在于所述的阻燃剂选自氯化石蜡、十溴联苯醚、三(2，3-二溴丙基)三异氰酸酯、聚磷酸铵、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、胶体红磷、MB202的两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，其特征在于所述的促进剂选自NS、CZ、DM、M或其组合。
4.根据权利要求1所述的煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，其特征在于所述的粘合剂是硼酰化钴、粘合剂A、粘合剂HMMA、粘合剂RS、粘合剂AB-30的两种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的阻燃钢丝绳芯输送带，其特征在于所述的防老剂选自4010NA、RD、BLE或其组合。
6.根据权利要求1所述的阻燃钢丝绳芯输送带，其特征在于所述的硫化剂是工业用硫磺。
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