港口用钢丝绳芯输送带的覆盖胶耐磨性配方设计研究

王帮庆

（阳泉煤业集团有限责任公司奥伦胶带分公司,山西 阳泉 045000）

引 言

港口用钢丝绳芯输送带,由于长期连续化作业生产,对其有较高的耐磨性要求［1］。在正常使用情况下,输送带会磨损,当覆盖胶被磨掉,露出骨架结构时,即可认为该输送带已经达到使用寿命。若继续使用,输送带体将被磨损,芯层遭到破坏,工作条件不变的情况下,其应力会随着磨损量的增大而增加,超过其许用值时,输送带将被拉断［2－3］。所以,本文进行了输送带耐磨性的配方研究。

1 实验部分

1.1 原材料

BR,牌号9000,中国石油天然气股份有限公司；1＃烟片胶,马拉西亚进口；炭黑N220、N330,山西三强炭黑集团；其他原材料均为市售工业品。

1.2 主要设备和仪器

电加热平板硫化机,XLB－400/3（D）64T,青岛双凌科技设备有限公司；硬度计（邵氏A）,上海化工机械四厂；磨耗机,GT－7012－D,高铁检测仪器有限公司；电子拉力机,GT－AI－3000,高铁科技股份有限公司；开炼机,XK200－50型,青岛双凌科技设备有限公司；光电天平,GT－XB－320－M,高铁检测仪器有限公司。

1.3 试样制备

混炼胶按照常规混炼工艺在开炼机上制备,硫化胶在双平板硫化机上制备,硫化条件为165℃、12min。

1.4 性能测试

胶料各项性能能均按照应国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 主体材料

天然胶分子链柔顺,耐疲劳性和耐磨性能优异,顺丁胶具有良好的弹性,是通用橡胶中弹性最好的一种,优异的耐老化性能,动态生热低,因此,选择BR/NR并用胶作为耐磨输送带的覆盖胶主体材料。基本配方为生胶100,硫磺2.5,纳米氧化锌5,硬脂酸1,防老剂2,炭黑 N220 55,促进剂 NS 1,增塑剂5。BR/NR并用效果如表1所示。

表1 烟片胶/顺丁胶并用对胶料性能的影响

综合来看,烟片胶/顺丁胶配比份数为30/70时,硫化胶拉伸强度和标准接近,并且优于标准。

2.2 补强体系

不同种类的炭黑和白炭黑,用量和份数对硫化胶的耐磨性有很大的影响。通过补强剂份数和种类的调整对比实验,选择最优方案。基本配方（份数）为：烟片胶30,顺丁胶70,硫磺2.5,纳米氧化锌5,硬脂酸1,防老剂2,防焦剂0.5,促进剂 NS 1,增塑剂5。

从表2可以看出,在相同用量前提下,炭黑N220的补强效果优于N330,白炭黑表面积大、活性高,对硫化胶拉伸强度、撕裂强度和耐磨性都有帮助,但炭黑N220用量过大或者过小都降低胶料耐磨性。最终确定补强体系采用炭黑N220 45份,白炭黑用量10份。

表2 补强剂不同品种和用量对胶料性能的影响

2.3 硫化体系

从配方设计来说,引起焦烧的主要原因是硫化体系选择不当。本实验为了使胶料有足够的加工安全性,选择促进剂NS。并且加入防焦剂0.5份,延长焦烧时间和正硫化时间。基本配方（份数）为烟片胶30,顺丁胶70,炭黑N220 45,白炭黑10,纳米氧化锌5,硬脂酸1,防老剂2,防焦剂0.5,增塑剂5。

从表3可以看出,当硫磺用量为2份,促进剂NS用量1份时,硫化胶的磨耗量最小,强度也符合要求［4］。

表3 硫磺与促进剂不同份数对胶料性能的影响

2.4 增塑剂

配方研发中,选择增塑剂：软化重油、DOP、芳烃油和松焦油进行实验。通过比较获得表4结果,从而选择DOP作为增塑剂。

表4 不同种类增塑剂对胶料性能的影响

由于加工工艺性的要求,DOP份数不能过大,所有配方中使用3份。从表4可以看出,使用DOP混炼胶的磨耗量最小,所以,配方确定使用DOP,份数为3份。

2.5 防护体系

港口用钢丝绳芯输送带,由于日照、紫外线等作用,易发生橡胶老化,减少使用寿命,所以应进行防护体系配合。防老剂最好采用能防止疲劳老化的品种。具有优异的防臭氧老化的对苯二胺类防老剂,尤其4010NA效果最好。而后,加入抗热氧剂FG101进行实验。本实验加入4010NA 2份,FG101 1份。

通过对配方的主材料、硫化体系、补强体系和防护体系等的研究,最终选择覆盖胶的配方（份数）为：烟片胶30,顺丁胶70,硫磺2,促进剂1份,炭黑N220 45,白炭黑10,纳米氧化锌5,硬脂酸1,防老剂4010NA 2,防焦剂0.5,增塑剂5,DOP 3,FG101 1。配方的性能如表5所示。

表5 优选配方混炼胶性能

从表5可以看出,覆盖胶的拉伸强度和磨耗量都达到了设计要求。

3 结语

采用优选配方能够达到很好的耐磨性,对港口用输送带有很大的帮助。

参考文献：

［1］ 张殿荣,辛振祥.现代橡胶配方设计［M］.北京：化学工业出版社,2001.

［2］ 杨清芝.现代橡胶工艺学［M］.北京：中国石化出版社,2004.

［3］ 梁星宇.橡胶工业手册［M］.北京：化学工业出版社,1992.

［4］ 邓本诚,纪奎江.橡胶工艺原理［M］.北京：化学工业出版社,1984.