CN107501638A - 煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体及其制备方法 - Google Patents

煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，以重量份计包括：基础胶料天然橡胶50‑70份、热塑性丁苯橡胶SEBS20‑40份、改性氯磺化聚乙烯MCSM 5‑10份、补强剂40‑60份、硅烷偶联剂1.5‑3份、阻燃剂45‑100份、活化剂5‑15份、防老剂1.5‑3份、阻燃增塑剂6‑15份、促进剂1.0‑2.5份，硫化剂1.5‑3.5份。本发明所得产物，力学性能和弹性性能好，可满足煤矿井下输送要求；生产加工方便，有利于降低生产成本。

Description

煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下用输送装置，具体涉及一种煤矿用织物叠层阻燃输送带。
背景技术
煤矿用煤矿用织物叠层阻燃输送带是煤矿井下输送物料的主要运输工具，由于煤矿高瓦斯、高粉尘、长距离、大运量等特殊的应用环境，煤矿用煤矿用织物叠层阻燃输送带具有高阻燃抗静电性能和物理机械性能。
煤矿用织物叠层阻燃输送带采用多层挂胶帆布为骨架层，上下设置高弹性阻燃橡胶层通过硫化形成一个整体。不同于PVC、PVG整芯阻燃输送带，整体织造的带芯经过浸渍PVC糊料塑化形成一个整体，主体材料为热塑性塑料，受热后熔融软化，带体在张力和摩擦的作用下带体容易断裂保护安全性能达到要求。煤矿用织物叠层阻燃输送带的主体胶料为橡胶，橡胶硫化后形成网状结构，受热后只软化分解，采用传统的橡胶和阻燃材料制造的产品很难摩断，或在摩擦过程中造成温度超标，造成安全性能要求的摩擦滚筒试验难以通过。正是由于这个原因，煤矿井下用阻燃输送带经历了由PVC、PVG整芯阻燃输送带全面代替叠层输送带的发展过程。由于煤矿井下地质条件的复杂性，对于大倾角等特殊输送环境需要成槽性能更好的叠层输送带。
随着材料科学的发展，新型弹性体材料品种、用途增加，通过改性、并用可得到满足不同用途的新型材料。热塑性丁苯橡胶SEBS是有苯乙烯硬段和丁二烯氢化加氢生成的丁烯-乙烯软段组成的热塑性弹性体，因不含有不饱和双键，具有良好的热稳定性和耐老化性能。改性氯磺化聚乙烯MCSM是经氯化聚醚树脂改性制得的一种特种橡胶，其气密性相当于卤化丁基橡胶，耐油性能由于丁晴橡胶和氯丁橡胶，并且具有优异的耐老化、耐高温、耐天候、耐燃性和耐磨性，能够和各种烯烃橡胶并用，具有优良的相容性和加工工艺性能。
基于煤矿井下的运输环境条件为常温或低温，使用天然橡胶、热塑性弹性体共混改性，既可满足使用环境条件要求，又可达到阻燃性能要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，力学性能和弹性性能好，可满足煤矿井下输送要求；生产加工方便，有利于降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，以重量份计包括：基础胶料天然橡胶50-70份、热塑性丁苯橡胶SEBS20-40份、改性氯磺化聚乙烯MCSM 5-10份、补强剂40-60份、硅烷偶联剂1.5-3份、阻燃剂45-100份、活化剂5-15份、防老剂1.5-3份、阻燃增塑剂6-15份、促进剂1.0-2.5份，硫化剂1.5-3.5份。
本发明采用占基体胶料的50%-70%天然橡胶提高胶料的强度和弹性性能。天然橡胶具有高的强度、共混性能和综合的工艺性能。热塑性丁苯橡胶SEBS为无色无味无毒颗粒，主链饱和，具有超高耐老化、高冲击弹性、高动态模量、高强度、高耐磨等优越性能。改性氯磺化聚乙烯MCSM提高胶料的耐老化性能和加工性能，降低阻燃剂用量。
所述的补强剂包括N220炭黑、高分散白炭黑、纳米陶土。
N220炭黑可保证胶料具有较高的拉伸强度，定伸和耐磨性能，兼顾加工性能。白炭黑粒径10-40nm，可减少阴燃，受补强性能和加工性能的限制，细粒子沉淀法白炭黑用量为10-15份。纳米陶土提高橡胶的定伸强度，稀释可燃物浓度，减少阴燃。
所述的硅烷偶联剂为SI-69，可改善补强剂和无机阻燃剂在胶料中的分散性，提高硫化后的交联密度。
所述的阻燃剂为十溴、氯化石蜡、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种的混合物。主体阻燃剂采用高效的卤-锑协效体系降低阻燃剂用量，氯化石蜡兼有软化剂的功能。硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁受热分解放出大量的水分，汽化吸热降低聚合物燃烧的热释放速率，控制滚筒摩擦升温，具有消烟作用。
所述的防老剂为4010Na、BLE、RD的一种或几种的混合物。以上均为市售产品。
所述的阻燃增塑剂为磷酸三苯酯TPP。阻燃增塑剂具有阻燃和增塑双重功能，对基体橡胶具有一定的阻燃功效，主要用以降低胶料粘度，便于加工。磷酸三苯酯TPP为白色片状固体，熔点48℃，便于自动称量。
所述的促进剂为CZ、NS、DM中的一种，选用的促进剂为后效性促进剂，具有操作安全、硫化速度快的特点。其全称为橡胶促进剂CZ、橡胶促进剂NS、橡胶促进剂DM, 均为市售产品。
优选的，所述的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体以重量份计包括：天然橡胶60份，热塑性丁苯橡胶30份，改性氯磺化聚乙烯10份，补强剂： N220炭黑30份、白炭黑10份、纳米陶土10份；硅烷偶联剂： SI-692份；阻燃剂：十溴10份、 70%氯化石蜡20份、三氧化二锑8份、硼酸锌15份、氢氧化铝20份、氢氧化镁20份；活化剂：氧化锌8份，硬脂酸2份；防老剂： 4010Na1.5份、RD1.5份；阻燃增塑剂： TPP10份；促进剂： CZ1.0份， DM0.8份；硫化剂：硫磺2.5份。
本发明还提供了所述煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、在密炼机中加入基础胶料天然橡胶50-70份、热塑性丁苯橡胶SEBS20-40份、改性氯磺化聚乙烯MCSM 5-10份、控制转速25-40r/min共混1-3min，
步骤B、加入补强剂40-60份、硅烷偶联剂1.5-3份混炼1.5min-3min；
步骤C、加入阻燃剂45-100份、活化剂5-15份、防老剂1.5-3份混炼2min-5min；
步骤D、加入阻燃增塑剂6-15份混炼至150℃-155℃排胶；
步骤E、冷却停放24小时后，再次投入密炼机混炼至60℃，加入促进剂1.0-2.5份，硫化剂1.5-3.5份混炼至100℃-110℃排胶；
步骤F、混炼胶再经过冷喂料挤出机混合均匀，供压延机压延得到覆盖层胶片，同挂胶阻燃EP帆布复合成型，控制温度142℃-145℃，压力0.30-0.35MPa，硫化得到产品。
本发明的有益效果：本发明以天然橡胶、热塑性丁苯橡胶SEBS、改性氯磺化聚乙烯MCSM为基体，添加高效阻燃剂达到阻燃要求，同时填充适当份数的细粒子炭黑和白炭黑，提高胶料的力学性能，最终达到阻燃性能和力学性能的平衡。
所得胶料的加工性能良好，不焦烧、不粘棍、自粘性能适中，可采用常规的橡胶加工设备加工生产，有利于降低生产成本。
具体实施方式
实施例1
在密炼机或开炼机中投入50千克天然橡胶，40千克热塑性丁苯橡胶， 10千克改性氯磺化聚乙烯，控制转速25-40r/min共混1-3min;
然后加入补强剂：30千克N220炭黑、10千克白炭黑、10千克纳米陶土；硅烷偶联剂：2千克SI-69；混炼1.5min-3min；
加入阻燃剂：10千克十溴，20千克70%氯化石蜡，8千克三氧化二锑， 15千克硼酸锌，20千克氢氧化铝，20千克氢氧化镁；活化剂：8千克氧化锌，2千克硬脂酸；防老剂：1.5千克4010Na，1.5千克RD；混炼2min-5min；
加入阻燃增塑剂：10千克TPP；混炼至150℃-155℃排胶；
冷却停放24小时后，再次投入密炼机混炼至60℃，加入促进剂：1.0千克CZ，0.8千克DM；硫化剂：2.5千克硫磺, 混炼至100℃-110℃排胶；
混合均匀后，挤出片材经过142℃-145℃硫化得到成品，其性能见表1。
实施例2
在密炼机或开炼机中投入60千克天然橡胶，30千克热塑性丁苯橡胶， 10千克改性氯磺化聚乙烯，控制转速25-40r/min共混1-3min；
加入补强剂：30千克N220炭黑、10千克白炭黑、10千克纳米陶土；硅烷偶联剂：2千克SI-69；混炼1.5min-3min；
加入阻燃剂：10千克十溴，20千克70%氯化石蜡，8千克三氧化二锑， 15千克硼酸锌，20千克氢氧化铝，20千克氢氧化镁；活化剂：8千克氧化锌，2千克硬脂酸；防老剂：1.5千克4010Na，1.5千克RD；混炼2min-5min；
加入阻燃增塑剂：10千克TPP；混炼至150℃-155℃排胶；
冷却停放24小时后，再次投入密炼机混炼至60℃，加入促进剂：1.0千克CZ，0.8千克DM；硫化剂：2.5千克硫磺, 混炼至100℃-110℃排胶；
混合均匀后，挤出片材经过142℃-145℃硫化得到成品，其性能见表1。
实施例3
在密炼机或开炼机中投入70千克天然橡胶，20千克热塑性丁苯橡胶， 10千克改性氯磺化聚乙烯，控制转速25-40r/min共混1-3min；
然后加入补强剂：30千克N220炭黑、10千克白炭黑、10千克纳米陶土；硅烷偶联剂：2千克SI-69；混炼1.5min-3min；
加入阻燃剂：10千克十溴，20千克70%氯化石蜡，8千克三氧化二锑， 15千克硼酸锌，20千克氢氧化铝，20千克氢氧化镁；活化剂：8千克氧化锌，2千克硬脂酸；防老剂：1.5千克4010Na，1.5千克RD；混炼2min-5min；
加入阻燃增塑剂：10千克TPP；混炼至150℃-155℃排胶；
冷却停放24小时后，再次投入密炼机混炼至60℃，加入促进剂：1.0千克CZ，0.8千克DM；硫化剂：2.5千克硫磺；混炼至100℃-110℃排胶；
混合均匀后，挤出片材经过142℃-145℃硫化得到成品，其性能见表1。
表1 本发明实施例1、2、3及性能数据对比
制备煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体的技术难点在于所用材料的相互改性和协效性能，考虑阻燃和力学性能的关联性能，配合不当，阻燃性能或物理机械性能很难达到要求，或者虽然各项指标勉强达到了标准的要求，但加工困难，产品动态应用性能产差。
对比实施例1、2、3可以看出，增加热塑性丁苯橡胶SEBS用量，滚筒摩擦试验温度降低，拉伸强度变化不大，伸长率降低，耐磨性提高，硬度提高。但均能满足MT830煤矿用织物叠层阻燃输送带标准的要求。胶料硬度高，带体僵硬，不利于成品胶带的成槽应用，实际选用时，实例2具有综合的性能，更能满足实际需求。
实施例1、2、3的滚筒摩擦试验温度同标准要求的温度差值较小，需要严格控制混炼工艺，保证材料的分散性能。

Claims (7)

1.一种煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，以重量份计包括：基础胶料天然橡胶50-70份、热塑性丁苯橡胶SEBS20-40份、改性氯磺化聚乙烯MCSM 5-10份、补强剂40-60份、硅烷偶联剂1.5-3份、阻燃剂45-100份、活化剂5-15份、防老剂1.5-3份、阻燃增塑剂6-15份、促进剂1.0-2.5份，硫化剂1.5-3.5份。
2.如权利要求1所述的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，其特征在于：所述的补强剂包括N220炭黑、高分散白炭黑、纳米陶土。
3.如权利要求1所述的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为SI-69。
4.如权利要求1所述的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，其特征在于：所述的阻燃剂为十溴、氯化石蜡、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，其特征在于：所述的防老剂为4010Na、BLE、RD的一种或几种的混合物。
6.如权利要求1所述的煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体，其特征在于：所述弹性体以重量份计包括：天然橡胶60份，热塑性丁苯橡胶30份，改性氯磺化聚乙烯10份，补强剂： N220炭黑30份、白炭黑10份、纳米陶土10份；硅烷偶联剂： SI-692份；阻燃剂：十溴10份、 70%氯化石蜡20份、三氧化二锑8份、硼酸锌15份、氢氧化铝20份、氢氧化镁20份；活化剂：氧化锌8份，硬脂酸2份；防老剂： 4010Na1.5份、RD1.5份；阻燃增塑剂： TPP10份；促进剂： CZ1.0份， DM0.8份；硫化剂：硫磺2.5份。
7.权利要求1、2、3、4或5所述煤矿用织物叠层阻燃输送带覆盖层弹性体的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、在密炼机中加入基础胶料天然橡胶50-70份、热塑性丁苯橡胶SEBS20-40份、改性氯磺化聚乙烯MCSM 5-10份、控制转速25-40r/min共混1-3min；
步骤B、加入补强剂40-60份、硅烷偶联剂1.5-3份混炼1.5min-3min；
步骤C、加入阻燃剂45-100份、活化剂5-15份、防老剂1.5-3份混炼2min-5min；
步骤D、加入阻燃增塑剂6-15份混炼至150℃-155℃排胶；
步骤E、冷却停放24小时后，再次投入密炼机混炼至60℃，加入促进剂1.0-2.5份，硫化剂1.5-3.5份混炼至100℃-110℃排胶；
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