CN115433418A

CN115433418A - 一种pvc阻燃输送带覆盖胶、其制备方法及其应用

Info

Publication number: CN115433418A
Application number: CN202211271161.5A
Authority: CN
Inventors: 张鹏飞; 许文波; 张体阳; 汪光亮; 于荣菲; 孙浩; 李丽
Original assignee: Shandong Xinbaolong Industrial Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Xinbaolong Industrial Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2022-12-06

Abstract

本发明提供了一种PVC阻燃输送带覆盖胶，包括：PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯、三芳基磷酸酯、三(2‑氯乙基)磷酸酯、三氧化二锑、氢氧化铝、52#氯化石蜡、硼酸锌、稳定剂、抗静电剂、活化剂和着色剂。本申请还提供了PVC阻燃输送带覆盖胶的制备方法和应用。本发明以PVC树脂为主体材料，并配合有机阻燃增塑剂，达到提高主体材料物理性能和阻燃性能的目的；同时磷系增塑剂会促进聚合物的燃烧成碳，以硼酸锌为主导的无机阻燃体系，进一步提高PVC树脂阻燃性能；同时硼酸锌与卤系阻燃剂并用时，可与阻燃剂本身及阻燃剂分解产生的卤化氢反应，生成锌化合物及硼化合物，这些化合物可促进成炭，进一步阻断火焰蔓延。

Description

一种PVC阻燃输送带覆盖胶、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及橡胶输送带技术领域，尤其涉及一种PVC阻燃输送带覆盖胶、制备方法及其应用。

背景技术

中国输送带行业在世界输送带行业中占有重要地位，目前是全球第一大生产国与消费国，产量约占全球总产量的三分之一。输送带产品结构的变化趋势使普通输送带比重不断降低，钢丝绳芯输送带和PVC整芯阻燃输送带等高强力输送带比重迅速增加。相较于传统硫化板压法橡胶输送带，挤出法PVC输送带具有自动化程度高、生产效率高、加工成本低以及环境污染小等特点。

由于挤出法PVC整芯输送带的入行门槛低，利润高，因此生产企业连年增加，造成目前行业内企业平均规模小、技术水平以及设备状况参差不齐的情况。由于业内中、低端产品所需技术水平不高，竞争异常激烈。所以用高端产品开拓国外市场是有效缓解国内市场压力的有效途径之一。而巷道丙烷燃烧测试是阻碍产品打开国外市场的一项关键技术壁垒。

国内MT914-2008中规定的巷道丙烷燃烧测试现场还原度低，无法对输送带在现场中的安全性能做出有效判定。而澳大利亚和德国标准中规定的巷道燃烧试验可以真实还原现场生产条件，包括巷道的尺寸、全宽度输送带及风速、燃烧条件的控制等，是目前最具说服力并得到普遍认可的测试方法。

目前澳大利亚AS 4606-2012输送带安全性能标准在世界范围内也是极其严苛的。标准对通过巷道丙烷燃烧测试的要求如下：送样样品需按照标准要求制样；按照AS1334.12-1996标准要求进行测试，试验结束后，待所有的明火和火星全部消失后，从测试样品的上表面和下表面的尾部分别进行测量，在样品全宽度上保持完好的长度不得小于250mm。

目前国内PVC整芯输送带生产厂家仅康迪泰克与双箭两家公司可以通过该项测试。因此，设计一种具有优异阻燃性能且遇火不蔓延的PVC整芯输送带具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种PVC阻燃输送带覆盖胶，其可以提高PVC输送带的物理性能和阻燃性能。

有鉴于此，本申请提供了一种PVC阻燃输送带覆盖胶，包括：

优选的，所述PVC树脂选自粒径为0.1～0.2mm的SG-3树脂。

优选的，所述稳定剂选自JC-320稳定剂，所述抗静电剂选自KJ-100抗静电剂，所述活化剂选自硬脂酸，所述着色剂选自炭黑。

优选的，所述邻苯二甲酸二辛酯的含量为15～30重量份。

优选的，所述三芳基磷酸酯的含量为15～25重量份。

优选的，所述三(2-氯乙基)磷酸酯的含量为6～12重量份。

优选的，所述52#氯化石蜡的含量为12～18重量份。

优选的，所述硼酸锌的含量为10～18重量份。

本申请还提供了所述的PVC阻燃输送带覆盖胶的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯、三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三氧化二锑、氢氧化铝、52#氯化石蜡、硼酸锌、稳定剂、抗静电剂、活化剂和着色剂混合，搅拌后得到PVC阻燃输送带覆盖胶粉料。

本申请还提供了一种PVC阻燃输送带，包括带芯、芯糊和覆盖胶，其特征在于，所述覆盖胶为所述的覆盖胶或所述的制备方法所制备的覆盖胶。

本申请提供了一种PVC阻燃输送带覆盖胶，其包括PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯、三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三氧化二锑、氢氧化铝、52#氯化石蜡、硼酸锌、抗静电剂、活化剂和着色剂；本发明提供的PVC阻燃输送带覆盖胶以PVC树脂为主体材料，并配合有机阻燃增塑剂三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、52#氯化石蜡，达到提高主体材料物理性能和阻燃性能的目的；同时磷系增塑阻燃剂三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯的加入会促进聚合物的燃烧成碳，以硼酸锌为主导的无机增塑阻燃体系，进一步提高PVC树脂阻燃性能，并在燃烧后产生较多灰分，阻碍火焰的快速蔓延，同时硼酸锌与上述阻燃剂并用时，它可与阻燃剂本身及阻燃剂分解产生的卤化氢反应，生成锌化合物及硼化合物，这些化合物可促进成炭，进一步阻断火焰蔓延。综上，本申请提供的PVC阻燃输送带具有较高的阻燃性能和物理性能。

附图说明

图1为本发明巷道燃烧试验场所和实施例1制备的PVC输送带测试后的样品实物照片。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于国内外市场对PVC输送带阻燃性能的严苛要求，本申请提供了一种PVC阻燃输送带覆盖胶，其通过配方和含量的选择，分别构建无机阻燃体系和有机阻燃体系，两种阻燃体系相互协作，相互促进，在遇火燃烧时快速形成性质稳定、状态稳固的碳层隔离带，阻碍火焰的快速蔓延；有机磷系阻燃剂的加入可有效提高高聚物离火自熄的能力，再配合硼酸锌等无机阻燃剂达到阻燃、成炭、抑烟、抑阴燃和防止生成熔滴的目的，降低有焰和无焰燃烧时间。因此，本申请提供的覆盖胶使得输送带具有较好的物理性能和阻燃性能。具体的，本发明实施例公开了一种PVC阻燃输送带覆盖胶，包括：

具体的，本申请PVC阻燃输送带阻燃胶的主体材料是PVC树脂，更具体的，所述PVC树脂采用通用型悬浮法3型即SG-3树脂，其具有热变形小、回弹性大和耐热耐磨性好的特点；并且它是一种疏松型树脂，粒径为0.1～0.2mm，表面不规则，多孔，呈棉花球状，可填充大量有机增塑剂，含磷增塑剂的加入可促进聚合物燃烧时脱水成碳。

PVC树脂是一种极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的材料；抗冲击强度较低。因此，在加工时需要加入各种助剂对PVC树脂进行加工改性和冲击改性。本发明选用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为主增塑剂，三芳基磷酸酯为辅增塑剂，三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和52#氯化石蜡兼具增塑作用的同时提供大量氯原子从而配合无机阻燃剂达到更佳的阻燃效果。

在本申请中，所述三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯作为辅增塑剂的同时还具有促进聚合物燃烧成碳的作用。有机磷系阻燃剂三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯主要在凝聚相中发挥阻燃作用，在燃烧时，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液态膜；同时，磷酸又进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸；在这个过程中，不仅由磷酸生成的覆盖层起到覆盖效应，而且由于生成的聚偏磷酸是强酸，是很强的脱水剂，使聚合物脱水而炭化，改变了聚合物燃烧过程的模式并在其表面形成碳膜以隔绝空气，从而阻断火焰蔓延。而硼酸锌和氢氧化铝可同时在凝聚相和气相中发挥阻燃作用；并且硼酸锌可以在高温下熔化，形成玻璃态的包覆物，随后在高温下脱水，水的蒸发热及水蒸汽的其他作用有助于使燃烧自熄；同时，脱水后的硼酸锌可促进无机炭层的生成，后者不仅难于点燃和燃烧，而且具有隔绝作用。

上述三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)及硼酸锌不仅自身具有较好的阻燃性能，还可以与卤系阻燃剂进一步构建阻燃效果更好的阻燃体系。第一，构建以硼酸锌和52#氯化石蜡为主的卤-硼阻燃体系。水合硼酸锌与卤系阻燃剂配合使用具有良好的协同效应。在燃烧条件下，它们及其裂解产物之间通过相互作用，几乎能使所有阻燃元素都能发挥阻燃作用；水合硼酸锌与卤系阻燃剂反应生成二卤化锌和三卤化硼，它们能在气相中捕获HO、H，在固相中形成玻璃状隔离层，隔热，隔氧，生成的水稀释燃烧区的氧并带走反应热，因此能发挥较大的阻燃作用；其次硼酸锌可代替50％三氧化二锑用量，不仅不会降低材料的阻燃等级，还可降低材料成本、生烟量和毒性；最后，在高聚物燃烧温度下，硼酸锌还可与氢氧化铝生成类似玻璃、陶瓷的硬质多孔残渣。有利于隔热和阻止空气扩散入材料内部，有效缩短有焰燃烧时间。第二，构建以三芳基磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和52#氯化石蜡为主的卤-磷阻燃协同体系。含卤阻燃剂与含磷阻燃剂配合使用能产生显著的协同效应。卤-磷配合使用能互相促进分解，并形成比单独使用具有更强阻燃效果的卤-磷化合物及其转化物PCl₃、PCl、POCl₃等。卤-磷配合使用时阻燃剂的分解温度比单独使用时略低，且分解非常剧烈，燃烧区的氯磷化合物及其水解产物形成的烟气云团能较长时间逗留在燃烧区，形成强大的气相隔离层。

综上，通过无机阻燃体系和有机阻燃体系的相互配合，使得产品具有强大的离火自熄的能力，极大缩短产品的有焰和无焰燃烧时间。

所述DOP的含量为10～35重量份，具体的，所述DOP的含量为15～30重量份，更具体的，所述DOP的含量为15重量份、18重量份、20重量份、22重量份、25重量份、28重量份或30重量份。所述三芳基磷酸酯的含量为10～40重量份，具体的，所述三芳基磷酸酯的含量为15～35重量份，更具体的，所述三芳基磷酸酯的含量为17重量份、20重量份、22重量份、24重量份、25重量份、28重量份、32重量份或35重量份。所述三(2-氯乙基)磷酸酯的含量为5～15重量份，具体的，所述三(2-氯乙基)磷酸酯的含量为6重量份、8重量份你、10重量份或12重量份。所述52#氯化石蜡的含量为10～20重量份，具体的，所述52#氯化石蜡的含量为12～18重量份，更具体的，所述52#氯化石蜡的含量为14重量份、15重量份、16重量份或18重量份。所述硼酸锌的含量为5～20重量份，具体的，所述硼酸锌的含量为8～18重量份，更具体的，所述硼酸锌的含量为10重量份、12重量份、13重量份、15重量份、16重量份或18重量份。

所述三氧化二锑的含量为5～15重量份，具体的，所述三氧化二锑的含量为6～14重量份，更具体的，所述三氧化二锑的含量为7重量份、8重量份、10重量份、12重量份或14重量份。所述氢氧化铝的含量为10～25重量份，具体的，所述氢氧化铝的含量为16～22重量份。

PVC树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物，分子内含有氯的基团，当温度达到120℃时，即开始出现脱HCl反应，会导致PVC热降解。本申请优选选用JC-320作为液体热稳定剂，它以多种金属有酸盐为基础，辅以多种辅助有机组份复配而成；在配合物中容易分散；且无铅、钡、镉等有害金属，热稳定效率高，长期热稳定性能优异。所述稳定剂的含量为2～10重量份，在具体实施例中，所述稳定剂的含量为3～8重量份。

所述抗静电剂的含量为4～10重量份，更具体的，所述抗静电剂的含量为5～8重量份；所述抗静电剂为本领域技术人员熟知的，在本申请中，所述抗静电剂选自KJ-100。所述活化剂具体选自硬脂酸，其含量为0.5～2重量份，更具体的，所述活化剂的含量为1.0～1.5重量份。所述着色剂具体选自炭黑，其含量为0.5～3重量份，更具体的，所述着色剂的含量为1.0～1.5重量份。

本申请还提供了PVC阻燃输送带覆盖胶的制备方法，包括以下步骤：

更具体的，所述PVC阻燃输送带覆盖胶的制备方法包括以下步骤：

将DOP、三芳基磷酸酯、TCEP、52#氯化石蜡、抗静电剂KJ-100、稳定剂JC-320归为一类作为液料，三氧化二锑、氢氧化铝、硼酸锌、硬脂酸、炭黑归为一类作为粉料，SG-3树脂归为一类作为大料；

分别向高速搅拌机中加入树脂及粉料(三氧化二锑、氢氧化铝、硼酸锌、硬脂酸、炭黑)，随后加入液料(DOP、三芳基磷酸酯、TCEP、52#氯化石蜡、抗静电剂KJ-100、稳定剂JC-320)；然后开启高速搅拌机，转速设定为低速，待电流达到37A时将电机转速设定为高速；高速搅拌40S后开启高搅放料，同时开启冷搅启动，当温度低于49℃时(物料温度最高不得高于50℃)开启冷搅放料，将粉料排放至粉料中转池。

本申请提供的PVC输送带阻燃胶构建了以硼酸锌为主体的成碳阻燃体系；该体系以硼酸锌为核心，不仅可以与无机阻燃剂三氧化二锑、氢氧化铝产生很强的协同阻燃效力，还可以与有机卤系阻燃剂协同作用，生成的锌化合物及硼化合物可以促进聚合物成碳，同时降低材料成本、生烟量和毒性；构建以有机磷系和氯系阻燃剂的卤-磷成碳阻燃体系，卤-磷配合使用能互相促进分解，并形成比单独使用具有更强阻燃效果的卤-磷化合物及其转化物；同时磷系阻燃剂燃烧后的产物能促进高分子材料脱水炭化，形成性质稳定、状态稳固的炭化隔离层，阻碍火焰快速蔓延。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的PVC阻燃输送带覆盖胶及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种遇火难蔓延PVC阻燃输送带覆盖胶配方由以下重量份的成分组成：PVC树脂100份，DOP 35份，三芳基磷酸酯16份，TCEP10份，三氧化二锑6份，52#氯化石蜡12份，氢氧化铝16份，硼酸锌5份，JC-320 3份，抗静电剂KJ-100 5份，硬脂酸1.5份，色素炭黑1.5份。

将PVC树脂、三氧化二锑、氢氧化铝、硼酸锌、硬脂酸、色素炭黑加入到高速搅拌机中，随后加入DOP、三芳基磷酸酯、TCEP、52#氯化石蜡、JC-320、抗静电剂KJ-100；然后开启高速搅拌机，转速设定为低速；待电流达到37A时将电机转速设定为高速，高速搅拌40S后开启高搅放料，同时开启冷搅启动，当温度低于49℃时(物料温度最高不得高于50℃)开启冷搅放料，将粉料排放至粉料中转池。

本实施例制备出的输送带覆盖胶性能指标如表1所示(输送带级别1800S，覆盖胶厚度2mm+2mm)：

表1实施例1制备的输送带覆盖胶性能数据表

本实施例中提高了无机阻燃剂氢氧化铝的含量，降低了三芳基磷酸酯和硼酸锌的用量，可有效降低配方成本，阻燃及成碳效果较好，可有效阻止火焰的迅速蔓延(如图1所示)。

实施例2

一种遇火难蔓延PVC阻燃输送带覆盖胶配方由以下重量份的成分组成：PVC树脂100份，DOP 30份，三芳基磷酸酯25份，TCEP 10份，三氧化二锑10份，52#氯化石蜡10份，氢氧化铝10份，硼酸锌10份，JC-320 3份，抗静电剂KJ-100 5份,硬脂酸1.5份，色素炭黑1.3份。

本实施例制备出的输送带覆盖胶性能指标如表2所示(输送带级别1800S，覆盖胶厚度2mm+2mm)：

表2本实施例制备的输送带覆盖胶的性能数据表

本实施例提高了无机阻燃剂硼酸锌用量和有机阻燃剂三芳基磷酸酯用量，胶料强度和耐磨性显著提高；同时成碳效率高，碳层稳定，防火焰蔓延能力优异；同时三氧化二锑与卤素阻燃剂的配合使得配方具有极佳的自熄能力，有效降低配方的有焰燃烧时间。

对比例1

一种遇火难蔓延PVC阻燃输送带覆盖胶配方由以下重量份的成分组成：PVC树脂100份，DOP 15份，三芳基磷酸酯38份，TCEP 10份，三氧化二锑14份，52#氯化石蜡10份，JC-320 3份，抗静电剂KJ-100 5份，硬脂酸2份，色素炭黑1.5份。

将PVC树脂、三氧化二锑、硬脂酸、色素炭黑加入到高速搅拌机中，随后加入DOP、三芳基磷酸酯、TCEP、52#氯化石蜡、JC-320、抗静电剂KJ-100；然后开启高速搅拌机，转速设定为低速；待电流达到37A时将电机转速设定为高速；高速搅拌40S后开启高搅放料，同时开启冷搅启动，当温度低于49℃时(物料温度最高不得高于50℃)开启冷搅放料，将粉料排放至粉料中转池。

本实施例制备出的输送带覆盖胶性能指标如表3所示(输送带级别1800S，覆盖胶厚度2mm+2mm)：

表3对比例制备的输送带覆盖胶性能数据表

本对比例中舍弃无机阻燃剂硼酸锌和氢氧化铝的应用，直接导致配方成本急剧升高，胶料强度较高，但伸长率只有278％，不满足标准要求；三氧化二锑量的提升搭配卤素阻燃剂可有效降低有焰燃烧时间，但无焰燃烧时间会有所提高；同时由于三芳基磷酸酯用量达到38份，所以成碳效果极佳。防火焰蔓延性能优异。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种PVC阻燃输送带覆盖胶，包括：

2.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述PVC树脂选自粒径为0.1～0.2mm的SG-3树脂。

3.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述稳定剂选自JC-320稳定剂，所述抗静电剂选自KJ-100抗静电剂，所述活化剂选自硬脂酸，所述着色剂选自炭黑。

4.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述邻苯二甲酸二辛酯的含量为15～30重量份。

5.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述三芳基磷酸酯的含量为15～25重量份。

6.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述三(2-氯乙基)磷酸酯的含量为6～12重量份。

7.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述52#氯化石蜡的含量为12～18重量份。

8.根据权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶，其特征在于，所述硼酸锌的含量为10～18重量份。

9.权利要求1所述的PVC阻燃输送带覆盖胶的制备方法，包括以下步骤：

10.一种PVC阻燃输送带，包括带芯、芯糊和覆盖胶，其特征在于，所述覆盖胶为权利要求1～8任一项所述的覆盖胶或权利要求9所述的制备方法所制备的覆盖胶。