一种适用于煤矿井下阻燃输送带覆盖胶胶料的开发

唐海龙，李德新，卓书平，朱德创，卓荣燕

（海南先进天然橡胶复合材料工程研究中心, 海南 澄迈 571924）

一种适用于煤矿井下阻燃输送带覆盖胶胶料的开发

唐海龙，李德新，卓书平，朱德创，卓荣燕

（海南先进天然橡胶复合材料工程研究中心, 海南 澄迈 571924）

以天然橡胶（NR）/丁苯橡胶（SBR）/丁二烯橡胶（BR）为生胶体系，采用多种阻燃体系并用，开发出一种可以满足煤矿井下阻燃要求的输送带覆盖胶用的胶料，用以替代传统的氯丁胶胶料，具有成本低、加工工艺性能好等特点。

阻燃输送带；阻燃剂；耐火材料；胶料性能；成品性能

0 前 言

随着煤炭工业的发展，对煤矿井下用阻燃输送带的需求大幅增加。传统上，阻燃输送带用覆盖胶配方多以氯丁胶作为原料胶，但国产氯丁胶多为三苯溶剂型，使用时会释放出有毒气体，严重影响了使用者的健康；而进口氯丁胶价格高、易粘辊、焦烧时间短，增加了工艺控制的难度。通过大量研究，采用在传统无卤合成胶[丁苯橡胶（SBR）、丁二烯橡胶（BR）]与天然橡胶（NR）共混胶料中加入不同的阻燃体系，开发出满足标准MT 668—2008《煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带》要求的输送带覆盖胶用胶料，性价比高、工艺性好，具有竞争优势。和动态性能；但其加工性能差，粘着性、抗撕裂性差；SBR具有良好的耐磨性、耐热性、耐老化性。综合考虑煤矿井下的使用环境，覆盖胶采用NR/SBR/BR并用体系。

1.2 补强体系的选择

阻燃覆盖胶需要添加大量的阻燃材料，且不能添加对阻燃不利的软化剂，考虑到要保证胶料的强度、磨耗等性能，优先考虑选用中超耐磨炉黑N220作为补强剂。

1 配方设计

1.1 生胶体系的选择

NR具有良好的综合性能优势，拉伸强度高，弹性、耐磨性和耐疲劳性好，生热低，工艺加工性好；BR具有良好的弹性、耐寒性、耐磨性

1.3 阻燃体系的选择

阻燃体系的设计考虑采用阻燃材料和耐火材料并用体系。阻燃剂的选用以阻燃效率高、用量少、与胶料相容性好、不易迁出、具有足够热稳定性、加工时不分解、不过多恶化胶料的物理力学性能以及工艺性能为基本原则；耐火材料的选用则以粒径小、易分散、与胶料有一定相容性为基本原则。

1.3.1 卤-锑复合阻燃体系

采用氯化石蜡-70与三氧化二锑复配的体系。燃烧过程中释放出氯的游离基及氯化氢，游离基可以捕捉因燃烧分解出来的活泼自由基，抑制燃烧时的连锁反应，起到阻燃的作用，同时氯化氢还可以稀释可燃性气体。另外，氯化氢气体不可燃、密度大，可以覆盖在火焰区屏蔽可燃性气体与空气的接触，增强阻燃效果。三氧化二锑在此间起协同作用[1]。

1.3.2 磷系阻燃体系

采用聚磷酸铵体系。作为一种高效的无机阻燃剂，聚磷酸铵的磷、氮质量分数高，且可产生协同效应。其分解温度高，热稳定性好，细度高，分散性好。受热脱水生成的聚磷酸是强脱水剂，可促进覆盖胶表面生成碳化物，起到阻燃的作用；所生成的非挥发性磷氧化物或聚磷酸覆盖在胶料表面，隔绝空气，起到阻燃作用；另外可使胶料在热分解阶段的化学反应向生成炭素而难于生成CO、CO2的方向进行，炭素形成的表面膜则可阻挡住氧气，阻止可燃气体的扩散[2]。

1.3.3 膨胀型无卤阻燃剂

采用的是一种氮、磷复合的阻燃剂，受热发泡，在材料表面形成多孔泡沫焦炭层，起到阻燃作用。

1.3.4 DIN-K新型阻燃剂

DIN-K型高效阻燃剂是按特定的物质的量比例添加有多种协效剂的高效阻燃剂。在胶料燃烧过程中产生的不燃性气体覆盖于胶料表面，并于胶料表面产生致密炭化层，阻止其进一步燃烧。另外，其分子表面含有硅醇结构，增加了与胶料的相容性[3]。

1.3.5 耐火材料

选择粒径小的超细硅酸铝做耐火填料。

2 胶料性能评价

2.1 主要试验设备与测试仪器

XK-150型开炼机，大连富泰橡胶机械有限公司产品；LN-10L试验型密炼机，东莞利拿实业产品；630kN平板硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司产品；酒精喷灯燃烧试验机，东莞纳瑞仪表设备有限公司；AI-7000LA20电子拉力试验机，高铁检测仪器有限公司产品；AI-7000S电子拉力试验机，高铁检测仪器有限公司产品。

2.2 覆盖胶试验配方及性能评价

2.2.1 覆盖胶试验配方

覆盖胶基本配方（单位：份）：NR 30.0，SBR1502 40.0，BR9000 30.0，炭黑N220 43.0，三氧化二锑 6.5，氯化石蜡-70 13.0， DIN-K阻燃剂 36.0，聚磷酸酯 4.0，超细硅酸铝 16.0，膨胀型无卤阻燃剂 16.0，硫化剂 4.5，其他 11.0。

2.2.2 试样制备

（1）采用两段混炼工艺，一段在LN-10L型密炼机内进行，二段在XK-150型开炼机内进行。加料顺序为一段：生胶→炭黑→氧化锌、阻燃材料→防老剂→排胶；二段：一段混炼胶→硫化剂及促进剂→薄通打三角包四次→出片。

（2）在平板硫化机上进行硫化，145 ℃下硫化40 min，压力8 MPa。

2.2.3 性能测试结果

试验配方胶料的性能测试结果如表1所示。

表1 胶料性能测试结果

2.3 试生产工艺及成品评价

2.3.1 胶料试生产工艺

（1）混炼：采用两段工艺，一段采用XM-370密炼机生产，转子转速50 r/min，上顶栓压力5 MPa，加料顺序为生胶、小药→90 ℃升栓加炭黑，落栓→120 ℃升栓，落栓→155 ℃升栓，排胶；二段采用XMN-270密炼机生产，转子转速为25 r/min，上顶栓压力4 MPa，加料顺序为一段混炼胶、小药（同时加）→90 ℃升栓，落栓→105 ℃升栓，排胶。

（2）成型硫化：将密炼加工好的胶料停放8 h以上，按施工标准压延出片，通过移动式复合成型机，将导开的覆盖胶与挂胶复合好的芯胶在钢丝张力恒定的条件下上下复合，加工成带胚，修边后硫化（150 ℃硫化，40 min，压力3 MPa）。

2.3.2 成品输送带胶料性能评价

采用试生产的胶料在某输送带厂进行成品试制，其性能测试结果如表2所示。

表2 输送带覆盖胶成品性能结果

3 结 论

（1）采用以NR/SBR/BR为生胶，采用多种阻燃体系并用，开发出了阻燃输送带覆盖胶胶料，各项性能均达到MT 668—2008《煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带》标准要求，目前已成功地为两家输送带厂量产供货。

（2）该技术改变了煤矿阻燃输送带覆盖胶以氯丁胶为主导的现状，材料成本降低25%以上，工艺控制性好，胶料性价比高，具有可观的经济效益和社会效益。

[1] 王笛辉, 杜虹, 张春医.耐寒难燃钢丝绳芯输送带的研制[J]. 橡塑技术与装备, 2004,30(5):22-24.

[2] 欧育湘, 李建军.阻燃剂——性能、制造及应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2006:231-233.

[3] 叶龙健, 钱立军, 王澜, 等. 硅系阻燃剂研究进展[J]. 中国塑料，2009, 23(11):8-12.

[责任编辑：朱 胤]

Development of Cover Compound for Flame-Retardant Conveyor Belt Used in Coalmine

Tang Hailong, Li Dexin, Zhuo Shuping, Zhu Dechuang, Zhuo Rongyan
(Hainan Advanced Natural Rubber Composite Materials Engineering Research Center, Haikou 571924, China)

A new kind of cover compound for fl ame-retardant conveyor belt used in coalmine which is made of NR/SBR/BR and some fl ame retardant agents was developed. It can replace the same function compound made of CR. Its low cost and process performance shows very well.

Flame-Retardant Conveyor Belt; Flame Retardant Agent; Refractory Material; Compound Property; Finished Property

TQ 336.2

B

1671-8232(2015)10-0023-03

2015-05-18

唐海龙（1974—），男，黑龙江省牡丹江市人，工程师，主要从事天然橡胶复合材料的研发工作。