CN103524914A - 一种矿用阻燃输送带覆盖胶及其制备方法 - Google Patents

一种矿用阻燃输送带覆盖胶及其制备方法 Download PDF

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CN103524914A CN201210226743.1A CN201210226743A CN103524914A CN 103524914 A CN103524914 A CN 103524914A CN 201210226743 A CN201210226743 A CN 201210226743A CN 103524914 A CN103524914 A CN 103524914A
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Abstract

本发明公开了一种矿用阻燃输送带覆盖胶及其制备方法，本发明在制备工艺中加入了经改性处理的纳米氢氧化镁，属环保型绿色阻燃剂，可以起到高效“抑烟”的作用，与同类无机阻燃剂相比，它具有特殊的“冷却技术”，可促进不燃性化合物生成，起到隔断热传导和热辐射作用，不腐蚀加工设备，价格便宜，生产成本低；加入的超细红柱石粉，解决了现有覆盖胶伸长率低、磨损较大，特别是耐磨耐热问题，可大大延长输送带的使用寿命。

Description

一种矿用阻燃输送带覆盖胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种输送带覆盖胶专用料，具体地说是一种矿用阻燃输送带覆盖胶及其制备方法。 
  
背景技术
煤矿井下回采工作面的巷道运输(亦称顺槽输送)，广泛采用胶带输送机的输送方式。根据覆盖胶种类的不同，目前煤矿用输送带分为两类：橡胶面输送带（PVG）和塑料输送带（PVC）。不论PVG输送带还是PVC输送带，为了提高阻燃输送带覆盖胶的阻燃性能都需在橡胶配方中添加大量的阻燃剂，而添加的阻燃剂会使覆盖胶的性能下降，伸长率低、磨损较大，特别是覆盖胶耐磨性能大幅度下降，从而影响输送带的使用寿命，但阻燃剂又是阻燃输送带必不可少的材料之一，传统的阻燃带热稳定性较差，部分阻燃剂会挥发，会有有害气体产生，而且会腐蚀加工设备。同时，价格较高，易增大生产成本。加之，矿井火灾事故中有80%是由烟窒息而引起的，所以阻燃性能中“抑烟”比“阻燃”更为重要。而传统的同类无机阻燃剂“抑烟”效果不明显，正因为此严重影响了阻燃输送带在煤矿业种的的更好应用，存在着安全隐患。 
发明内容
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种矿用阻燃输送带覆盖胶。 
本发明的另一目的在于提供一种矿用阻燃输送带覆盖胶的制备方法。 
本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 
一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其组分份数含量比为：
        悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型     80-120份 
        粉末丁腈橡胶                8-20份 
        炭黑                        0.8-2.0份 
        TCEP                        10-20份 
        三芳基磷酸脂                5-15份 
        邻苯二甲酸二辛酯            45-60份
氯化石蜡-52%                1-4份
纳米氢氧化镁                8-20份
三氧化二锑                  2-8份
硬脂酸                      0-3份 
硬脂酸钡                    0-2份
稳定剂                      1-3份 
抗静电剂                    3-8份 
补强剂                      2-6份
轻质碳酸钙                 10-25份
上述的悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型的分子量为2500-3000。
上述的粉末丁腈橡胶是P830。 
上述的碳黑是N660。 
上述的稳定剂是有机锡热稳定剂C-102、或锌钡稳定剂BZ105，或PVC复合稳定剂。 
上述的抗静电剂是E-106B PVC专用抗静电剂。 
上述的补强剂为超细红柱石粉。 
一种矿用阻燃输送带覆盖胶专用料，其特征在于其最佳组分份数含量比为： 
        悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型    100份 
        粉末丁腈橡胶               15份 
        炭黑                       1.5份 
        TCEP                       16份 
        三芳基磷酸脂               10份 
        邻苯二甲酸二辛酯           53份
氯化石蜡-52%               2份
纳米氢氧化镁               14份
三氧化二锑                 6份
硬脂酸                     1份 
硬脂酸钡                   0.5份
稳定剂                     1.5份 
抗静电剂                   5.5份 
补强剂                     4份
轻质碳酸钙                 15份
一种矿用阻燃输送带覆盖胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 
a. 称取8-20份纳米氢氧化镁，加入水配制成质量比为7:100的浆料，再向其中加入4-10份硬脂酸锌，加热，升温至90℃，放入搅拌机中，搅拌30min，转速750-1000r/min，然后过滤洗涤，于90℃温度下烘干，得到改性后的纳米氢氧化镁，备用；
b. 称取2-6份超细红柱石粉备用；
c. 称取80-120份份悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型、8-20份粉末丁腈橡胶、0.8-2.0份炭黑、2-8份三氧化二锑、0.2-3份硬脂酸、0.2-2份硬脂酸钡、10-25份轻质碳酸钙，以固态料混合备用；
d.称取5-15份三芳基磷酸脂、45-60份邻苯二甲酸二辛酯、1-4份氯化石蜡-52%、1.5份稳定剂、5.5份抗静电剂、10-20份TCEP，以液体料混合备用； 
e.先将步骤a的纳米氢氧化镁加入搅拌机内，再将步骤b中超细红柱石粉加入，然后将步骤c固体料加入，最后将步骤d的液体料加入，搅拌5-15分钟，转速750-1000r/min，得到A物质；
f.将步骤e得到的A物质加入高速混合机内，开机混合，混合温度90±2℃，混合时间15±1分钟，转速750-1000r/min，混合均匀后得到B物质；
g.将e步骤得到的B物质加入挤出机料桶内，开启预热好的挤出机，转速控制在50-90转/分，各区温度控制如下： 
      1区      2区       3区     4区      5区     6区
100℃     120℃     130℃    140℃    150℃    160℃
j.挤出后风冷,切粒包装。
本发明适用于阻燃输送带覆盖层，其物理机械性能(如拉伸强度、拉断伸长率、磨耗量等)和阻燃抗静电性能完全符合MT914《煤矿用整芯阻燃输送带》标准。本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不足之处，重点增加补强体系材料超细红柱石粉，红柱石粉有更高的耐热性能，耐火温度可达1800℃以上，且耐骤冷骤热机械强度大，抗热冲击力强，抗渣性强，荷重转化点高，并具有极高的化学稳定性和极强的抗化学腐蚀性，超细红柱石粉的增加，可有效解决覆盖的伸长率低、磨损较大，特别是耐磨耐热问题，可大大延长使用寿命。纳米氢氧化镁赋予复合材料良好“无卤”阻燃性能的同时，具有优异的补强效果，通过对纳米氢氧化镁特殊表面改性，可以改善纳米氢氧化镁与软质PVC两者间的相容性和纳米粒子的分散性，纳米氢氧化镁粉体分散度越高，软质PVC的物理性能越好；同时改善软质PVC的理化和力学性能，特别是提高阻燃材料的机械性能。另外通过使用新型阻燃剂纳米氢氧化镁是一种环保型绿色阻燃剂，可以起到高效“抑烟”的作用，与同类无机阻燃剂相比，它具有特殊的“冷却技术”，可促进不燃性化合物生成，起到隔断热传导和热辐射作用，不腐蚀加工设备，价格便宜，生产成本低。因此，面对含卤阻燃剂及软质PVC在实际燃烧中大量烟气、毒气对环境和人类的危害，采用环保型的无机阻燃剂纳米氢氧化镁是十分有意义的。 
表1矿用阻燃输送带覆盖胶的理化性质 
Figure 2012102267431100002DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
本发明与现有技术相比，具有的优点：
1、本发明重点增加补强体系材料超细红柱石粉，红柱石粉有更高的耐炎性能，耐火温度可达1800℃以上，且耐骤冷骤热机械强度大，抗热冲击力强，抗渣性强，荷重转化点高，并具有极高的化学稳定性和极强的抗化学腐蚀性，超细红柱石粉的增加，可有效解决覆盖胶的伸长率低、磨损较大，特别是耐磨耐热问题，可大大延长使用寿命。
2、本发明采用的纳米氢氧化镁与普通氢氧化镁相比，具有以下特殊的阻燃性能： 
a.多相抑制作用，随着粒径的减小，比表面积的增大，阻燃颗粒与外界接触的面积增加，为反应区产生的自由基提供了更多进行复合的“场所”，有效地减少了自由基，达到抑制链反应的目的；
b.均相抑制作用，是指充分分散的纳米阻燃剂在火焰中均匀分解、气化、产生游离基，进入气相，在短时间内与燃烧物产生的游离基充分作用而终止反应链；
c.吸热灭火机理，由于纳米颗粒较普通尺寸颗粒比表面积大，熔点较普通尺寸颗粒低，可在火灾初期吸收大量的热能使燃烧反应链无法持续下去而灭火。只有小于一定临界粒径的粒子在火焰中可完全分解气化，吸收大量的热能，在灭火中起主要作用。
3、本发明中的纳米氢氧化镁的具有特殊的“冷却技术”：纳米氢氧化镁一般含有结晶水或可生成水的组分，氢氧化镁受热分解时释放出水分，同时吸收大量的潜热，降低了材料表面的火焰实际温度而使聚合物降解为低分子的速度减慢，减少了可燃物的发生；均匀释放出的水汽冲淡了表面氧气的浓度使表面燃烧不能进行，纳米分散的阻燃剂有利于均匀地“冷却”着火平面。 
4、本发明中的纳米氢氧化镁可促进不燃性化合物生成：高温下纳米氢氧化镁与可燃物反应可导致炭的生成，该炭层起着隔绝空气的作用，隔绝可燃物的热分解。经改性后的纳米氢氧化镁的高度分散可充分促进炭的生成，同时纳米粒子充分分散在炭化层中起着骨架的作用，使生成的炭化层具有较好刚性与强度，可抵御火灾中烟气流动产生的气流。氢氧化镁在高温下可与聚合物反应，分解出比重比较大的不燃性气体如二氧化碳 (CO2)，产生物理覆盖作用，隔绝空气，达到了灭火作用。  
5、本发明中的纳米氢氧化镁的具有高效抑烟作用：纳米氢氧化镁的阻燃作用主要发生在固体降解区外层阻止可燃物的产生，但对预燃区和固体降解区的作用很小，而使得可燃物质的燃烧不受影响，产生的烟雾小。另外，其外层的燃烧物区被冲淡了和吸收了一部分烟雾，故纳米氢氧化镁具有较好消烟作用。
6、本发明中的纳米氢氧化镁的具有隔断热传导和热辐射：纳米氢氧化镁脱水后在可燃物表面生成耐火性能好的均匀分布的金属氧化物，可与其他炭化物一起形成一道致密阻燃屏障，减小烧蚀速率，降低了分解产物的质量损失速率，防止火焰蔓延。  
7、本发明中的纳米氢氧化镁的具有纳米填料作用：填充纳米氢氧化镁阻燃剂后，使可燃性高聚物的浓度均匀下降，减少了燃烧物浓度。
8、本发明在加工工艺过程中，对纳米氢氧化镁其进行表面改性，然后再与其它聚合物进行复合，在一定程度上提高憎水性能，以便改善两者间的相容性和纳米粒子的分散性。同时改善聚合物的理化和力学性能，特别是提高阻燃材料的机械性能。 
  
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明： 
    实施例1： 
    一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其组分份数含量比为：
        悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型    100份 
        粉末丁腈橡胶               15份 
        炭黑                       1.5份 
        TCEP                       16份 
        三芳基磷酸脂               10份 
        邻苯二甲酸二辛酯           53份
氯化石蜡-52%               2份
纳米氢氧化镁               14份
三氧化二锑                 6份
硬脂酸                     1份 
硬脂酸钡                   0.5份
稳定剂                     1.5份 
抗静电剂                   5.5份 
补强剂                     4份
轻质碳酸钙                 15份
上述的悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型的分子量为2500-3000。
上述的粉末丁腈橡胶是P830。 
上述的碳黑是N660。 
上述的稳定剂是有机锡热稳定剂C-102、或锌钡稳定剂BZ105，或PVC复合稳定剂。 
上述的抗静电剂是E-106B PVC专用抗静电剂。 
上述的补强剂为超细红柱石粉。 
    一种矿用阻燃输送带覆盖胶专用料的制作方法，其制造工艺步骤为： 
a. 称取14份纳米氢氧化镁，加入水配制成质量比为7:100的浆料，向其中加入7份的硬脂酸锌，加热，升温至90℃，放入搅拌机中，搅拌30min，转速750-1000r/min，然后过滤洗涤，于90℃温度下烘干，得到改性后的纳米氢氧化镁，备用；
b. 称取4份超细红柱石粉备用；
c. 称取100份悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型、15份粉末丁腈橡胶、1.5份炭黑、6份三氧化二锑、1份硬脂酸、0.5份硬脂酸钡、15份轻质碳酸钙，以固态料混合备用；
d.称取10份三芳基磷酸脂、53份邻苯二甲酸二辛酯、2份氯化石蜡-52%、1.5份稳定剂、5.5份抗静电剂、16份TCEP，以液体料混合备用； 
e.先将步骤a的纳米氢氧化镁加入搅拌机内，再将步骤b中超细红柱石粉加入，然后将步骤c固体料加入，最后将步骤d的液体料加入，搅拌10分钟，转速750-1000r/min，得到A物质；
f.将步骤d得到的A物质加入高速混合机内，开机混合，混合温度90±2℃，混合时间15±1分钟，转速750-1000r/min，混合均匀后得到B物质；
g.将e步骤得到的B物质加入挤出机料桶内，开启预热好的挤出机，转速控制在50-90转/分，各区温度控制如下： 
      1区      2区       3区     4区      5区     6区
100℃     120℃     130℃    140℃    150℃    160℃
    h.挤出后风冷,切粒包装。 
        
实施例2： 
    一种矿用阻燃输送带覆盖胶专用料，其组分含量比为： 
        悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型     80份 
        粉末丁腈橡胶                8份 
        炭黑                        0.8份 
        TCEP                        10份 
        三芳基磷酸脂                5份 
        邻苯二甲酸二辛酯            45份
氯化石蜡-52%                1份
纳米氢氧化镁                8份
三氧化二锑                  2份
硬脂酸                      0.2份 
硬脂酸钡                    0.5份
稳定剂                      1份 
抗静电剂                    3份 
补强剂                      2份
轻质碳酸钙                 10份
上述的悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型的分子量为2500-3000。
上述的粉末丁腈橡胶是P830。 
上述的碳黑是N660。 
上述的稳定剂是有机锡热稳定剂C-102、或锌钡稳定剂BZ105，或PVC复合稳定剂。 
上述的抗静电剂是E-106B PVC专用抗静电剂。 
上述的补强剂为超细红柱石粉。 
    一种矿用阻燃输送带覆盖胶专用料的制作方法，其制造工艺步骤为： 
a. 称取8份纳米氢氧化镁，加入水配制成质量比为7：100的浆料，向其中加入4份的硬脂酸锌，加热，升温至9 0℃，放入搅拌机中，搅拌30min，转速750-1000r/min，然后过滤洗涤，于90℃温度下烘干，得到改性后的纳米氢氧化镁，备用；
b. 称取2份超细红柱石粉备用；
c. 称取80份悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型、8份粉末丁腈橡胶、0.8份炭黑、2份三氧化二锑、0.2份硬脂酸、0.5份硬脂酸钡、10份轻质碳酸钙，以固态料混合备用；
d. 称取5份三芳基磷酸脂、45份邻苯二甲酸二辛酯、1份氯化石蜡-52%、1份稳定剂、3份抗静电剂、10份TCEP，以液体料混合备用； 
e.先将步骤a的纳米氢氧化镁加入搅拌机内，再将步骤b中超细红柱石粉加入，然后将步骤c固体料加入，最后将步骤d的液体料加入，搅拌8分钟，转速750-1000r/min，得到A物质；
f.将步骤d得到的A物质加入高速混合机内，开机混合，混合温度90±2℃，混合时间15±1分钟，转速750-1000r/min，混合均匀后得到B物质；
g.将e步骤得到的B物质加入挤出机料桶内，开启预热好的挤出机，转速控制在50-90转/分，各区温度控制如下： 
      1区      2区       3区     4区      5区     6区
100℃     120℃     130℃    140℃    150℃    160℃
    h.挤出后风冷,切粒包装。 
  
实施例3： 
一种矿用阻燃输送带覆盖胶专用料，其组分含量比为： 
        悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型     120份 
        粉末丁腈橡胶                20份 
        炭黑                        2份 
        TCEP                        20份 
        三芳基磷酸脂                15份 
        邻苯二甲酸二辛酯            60份
氯化石蜡-52%                4份
纳米氢氧化镁                20份
三氧化二锑                  8份
硬脂酸                      3份 
硬脂酸钡                    2份
稳定剂                      3份 
抗静电剂                    8份 
补强剂                      6份
轻质碳酸钙                  25份
上述的悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型的分子量为2500-3000。
上述的粉末丁腈橡胶是P830。 
上述的碳黑是N660。 
上述的稳定剂是有机锡热稳定剂C-102、或锌钡稳定剂BZ105，或PVC复合稳定剂。 
上述的抗静电剂是E-106B PVC专用抗静电剂。 
上述的补强剂为超细红柱石粉。 
    一种矿用阻燃输送带覆盖胶专用料的制作方法，其制造工艺步骤为： 
a. 称取20份纳米氢氧化镁，加入水配制成质量比为7：100的浆料，向其中加入10份的硬脂酸锌，加热，升温至9 0℃，放入搅拌机中，搅拌30min，转速750-1000r/min，然后过滤洗涤，于90℃温度下烘干，得到改性后的纳米氢氧化镁，备用；
b. 称取6份超细红柱石粉备用；
c. 称取120份悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型、20份粉末丁腈橡胶、2份炭黑、8份三氧化二锑、3份硬脂酸、2份硬脂酸钡、25份轻质碳酸钙，以固态料混合备用；
d．称取15份三芳基磷酸脂、60份邻苯二甲酸二辛酯、4份氯化石蜡-52%、3份稳定剂、8份抗静电剂、20份TCEP，以液体料混合备用； 
e．先将步骤a的纳米氢氧化镁加入搅拌机内，再将步骤b中超细红柱石粉加入，然后将步骤c固体料加入，最后将步骤d的液体料加入，搅拌12分钟，转速750-1000r/min，得到A物质；
f．将步骤d得到的A物质加入高速混合机内，开机混合，混合温度90±2℃，混合时间15±1分钟，转速750-1000r/min，混合均匀后得到B物质；
g．将e步骤得到的B物质加入挤出机料桶内，开启预热好的挤出机，转速控制在50-90转/分，各区温度控制如下： 
      1区      2区       3区     4区      5区     6区
100℃     120℃     130℃    140℃    150℃    160℃
h．挤出后风冷,切粒包装。 
  
表2：实施例1、2、3产品与MT914-2008国家标准值的对比表

Claims (8)

1.一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于其组分份数含量比为：
        悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型     80-120份 
        粉末丁腈橡胶                8-20份 
        炭黑                        0.8-2.0份 
        TCEP                        10-20份 
        三芳基磷酸脂                5-15份 
        邻苯二甲酸二辛酯            45-60份
氯化石蜡-52%                1-4份
纳米氢氧化镁                8-20份
三氧化二锑                  2-8份
硬脂酸                      0.2-3份 
硬脂酸钡                    0.2-2份
稳定剂                      1-3份 
抗静电剂                    3-8份 
补强剂                      2-6份
轻质碳酸钙                  10-25份。
2.一种矿用阻燃输送带覆盖胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 
a. 称取8-20份纳米氢氧化镁，加入水配制成质量比为7:100的浆料，向其中加入4-10份的硬脂酸锌，加热，升温至90℃，放入搅拌机中，搅拌30min，转速750-1000r/min，然后过滤洗涤，于90℃温度下烘干，得到改性后的纳米氢氧化镁，备用；
b. 称取2-6份超细红柱石粉备用；
c. 称取80-120份份悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型、8-20份粉末丁腈橡胶、0.8-2.0份炭黑、2-8份三氧化二锑、0.2-3份硬脂酸、0.2-2份硬脂酸钡、10-25份轻质碳酸钙，以固态料混合备用；
d.称取5-15份三芳基磷酸脂、45-60份邻苯二甲酸二辛酯、1-4份氯化石蜡-52%、1.5份稳定剂、5.5份抗静电剂、10-20份TCEP，以液体料混合备用； 
e.先将步骤a的纳米氢氧化镁加入搅拌机内，再将步骤b中超细红柱石粉加入，然后将步骤c固体料加入，最后将步骤c的液体料加入，搅拌5-15分钟，转速750-1000r/min，得到A物质；
f.将步骤d得到的A物质加入高速混合机内，开机混合，混合温度为90±2℃，混合时间15±1分钟，转速750-1000r/min，混合均匀后得到B物质；
j.将e步骤得到的B物质加入挤出机料桶内，开启预热好的挤出机，转速控制在50-90转/分，各区温度控制如下： 
      1区      2区       3区     4区      5区     6区
100℃     120℃     130℃    140℃    150℃    160℃
h.挤出后风冷,切粒包装。
3.如权利要求1所述的一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于：所述的悬浮法聚氯乙烯树脂-Ⅲ型的分子量为2500-3000。
4.如权利要求1所述的一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于：所述的粉末丁腈橡胶是P830。
5.如权利要求1所述的一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于：所述的碳黑是N660。
6.如权利要求1所述的一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于：所述的稳定剂是有机锡热稳定剂C-102、或锌钡稳定剂BZ105，或PVC复合稳定剂。
7.如权利要求1所述的一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于：所述的抗静电剂是E-106B PVC专用抗静电剂。
8.如权利要求1所述的一种矿用阻燃输送带覆盖胶，其特征在于：所述的补强剂为超细红柱石粉。
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